PROPIEDADES FISICAS DE LOS SUELOS EL SUELO COMO SISTEMA DISPERSO

PROPIEDADES FISICAS DE LOS SUELOS
EL SUELO COMO SISTEMA DISPERSO
Una vez formado el suelo por los agentes y procesos de edafización, se tiene una mezcla de
materiales difícil de definir cuyas propiedades dependen de su composición y de la manera en
que están ligados sus componentes. Nuestro primer objetivo en este caso es indicar cuáles son
esos componentes.
Si al suelo se le considera como un sistema disperso se pueden diferenciar tres fases: una
sólida, una líquida y una gaseosa; la primera considera a los componentes inorgánicos y
orgánicos y la segunda el agua y la solución del suelo, la tercera la constituye el aire (oxígeno,
CO2, NH3,etc.).
La fase sólida posee mayor estabilidad y de esa propiedad nos servimos para la
caracterización del suelo. Las fases líquida y gaseosa, son extremadamente inestables. Se
analizará dichas fases, respecto a su composición, constitución, propiedades y las relaciones
que las ligan entre sí con el suelo que condicionan.
La fase sólida es muy heterogénea y está formada por una mezcla de materiales que se
diferencian en su composición, constitución y propiedades. A todos estos fragmentos se les
puede separar y caracterizar de acuerdo con su tamaño, origen y propiedades.
LA TEXTURA DEL SUELO.
Se refiere a la proporción relativa de arena, limo y arcilla en el suelo.
Específicamente la clasificación de texturas se basa en la cantidad de partículas
menores de 2 mm de diámetro. Si las partículas mayores de 2 mm están presentes en
cantidades significativas, al nombre de la textura se le agrega un adjetivo apropiado
como gravoso o pedregoso. Las fracciones según tamaño (arena, limo y arcilla) se
denominan separados del suelo. Los límites de tamaño, de acuerdo con los sistemas
Americano e Internacional aparecen en el Cuadro 4.1.
Antes de 1947, el separado arena muy gruesa, en el Sistema Americano se llamó
"grava fina", actualmente la grava fina incluye partículas entre 2 y 12.5 mm de diámetro y
el "limo" a aquellas partículas de 0.05 a 0.002 mm.
La Clasificación Internacional se basa en la escala de Atterberg. Como ventaja se
considera su simplicidad y que la diferencia logarítmica entre los valores de las
diferentes fracciones es un número entero, lo que supone una ventaja para las
representaciones gráficas. Nosotros podremos usar indistintamente cualquiera de los
dos sistemas.
Cuadro 4.1. Los separados del suelo y su variación en diámetro. Sistemas Americano e
Internacional.
Límites de los diámetros en milímetros (mm)
Fracciones
Clasificación Americana
Arena muy gruesa
2.0 -
1.0
ARENA GRUESA
1.0 -
0.5
Arena media
0.5 -
0.25
ARENA FINA
0.25 -
0.10
Arena muy fina
0.10 -
0.05
LIMO
ARCILLA
0.05 0.002
Menos de 0.002
Clasificación Internacional
2.0 -
0.20
0.20 -
0.02
0.002
0.02 Menos de 0.002
La textura del suelo es una característica en extremo importante. Afecta las
propiedades físicas, químicas y biológicas. En términos generales los suelos se dividen
en suelos de textura gruesa y en suelos de textura fina.
En los suelos de textura fina predomina la arcilla y tienen una mayor superficie
activa, que en los suelos arenosos; poseen mayor capacidad de adsorción de nutrientes;
usualmente son más fértiles.
Los suelos arenosos son más porosos y permiten una más rápida infiltración del
agua. Sin embargo, los suelos arcillosos son de mayor capacidad de retención de agua
debido a su mayor área superficial; tienen un mayor espacio poroso (por su más alta
cantidad de microporos) total que los suelos arenosos. Esta diferencia se debe al mayor
número de microporos que funcionan reteniendo una mayor proporción de agua. En los
suelos arenosos hay más macroporos que funcionan en el movimiento del aire y del
agua.
EL TRIANGULO DE TEXTURAS Y SU USO
La textura del suelo se expresa por los nombres de las clases que se encuentran
en el triángulo de texturas (Fig. 4.1). Los nombres de las clases de suelos básicamente
consisten de los términos: arena, limo, arcilla y migajón o franco, usados ya sea como
nombres o adjetivos o ambos.
Si suficiente arcilla está presente el nombre de la clase textural del suelo
simplemente sería "arcilla". Sin embargo, si el suelo contiene un porcentaje suficiente de
arena apreciablemente modifica las propiedades impartidas por la arcilla, entonces el
nombre de la clase textural del suelo podría ser "arcilla arenosa". Cuando se conocen los
porcentajes de arena, limo y arcilla, el nombre de la clase textural se determina
fácilmente con el uso del triángulo.
Como una aplicación práctica para obtener la denominación de la clase de textura
se dan las siguientes cifras de los separados arena, limo y arcilla. Nota: Primero
encontrar el valor del porcentaje de arena, luego coincidir con el valor de limo e
interceptarlos con el valor de arcilla.
Arena (%)
Limo (%)
Arcilla (%)
65
25
10
20
20
60
20
70
10
Clase de Textura
Migajón arenoso
Arcilla
Migajón limoso
Al observarse en el triángulo de texturas, las denominaciones en orden de finura
creciente son:
1. Arena
5. Migajón limoso
9. Migajón arcillo arenoso
2. Arena migajonosa
6. Limo
10. Arcilla arenosa
3. Migajón arenoso
7. Migajón areno arcilloso 11. Arcilla limosa
4. Franco
8. Migajón arcilloso
12. Arcilla
100
---------- Porciento de arena-------------Fig. 4.1. Triángulo de Texturas (para determinación de clase textural).
Pedregoso – Se denomina de esta forma a suelos que contienen suficientes
piedras como para interferir o impedir el laboreo o prácticas de cultivo. Para que un suelo
sea clasificado como pedregoso debe tener un 0.01% de la superficie cubierta con
piedras. Este término se utiliza para modificar las clases texturales del suelo como
migajón arcillo-pedregoso o migajón arcilloso, fase pedregosa.
Terreno pedregoso - Areas que contienen suficientes piedras como para impedir el
uso de la maquinaria; usualmente de 15 a 90% de la superficie está cubierta de piedras.
Es un tipo misceláneo de terreno.
ANALISIS MECANICO (DETERMINACION DE LA CLASE TEXTURAL).
A la determinación del porciento de arena, limo y arcilla se le denomina análisis
mecánico. Existen varios métodos para hacer un análisis mecánico, pero solamente dos
han sido los más comúnmente aceptados; el método de la pipeta y el método del
hidrómetro (de Bouyoucos y el modificado por Day, 1965)*. Ambos métodos se basan en
la proporción diferencial de asentamiento de las partículas del suelo en el agua.
Las partículas suspendidas en el agua se asientan diferencialmente dependiendo
de la cantidad de superficie por unidad volumen. Las partículas de arcilla tienen una gran
área superficial por unidad volumen y se asientan lentamente, mientras que las
partículas de arena se asientan rápidamente debido a su baja superficie específica.
Las muestras de suelo que se analizan se secan, muelen y tamizan en malla de 2
mm. A las partículas inferiores a 2 mm se les trata con agua oxigenada, calentando la
mezcla a la plancha para eliminar la materia orgánica. Una consideración importante
radica en el hecho de que comúnmente las partículas mayores a 2 mm de diá metro se
eliminan, es decir, no se cuantifican y esta medida es muy útil para la caracterización de
la pedregosidad.
* Paul R. Day (1965) Particle Fraction and Particle-Size Analysis. In Black (editor)
Methods of Soil Analysis Agronomy 9, Part 1 Pág: 545567.
En el cuadro 4.2. se presentan los límites de los porcentajes de arena, limo y arcilla
de las diferentes clases texturales y sus respectivos símbolos.
Cuadro 4.2. Porcentajes de Arena, Limo y Arcilla en las Clases Texturales de Suelos.
CLASE TEXTURAL
Denominación
LIMITES EN PORCENTAJES
Símbolo
ARENA
LIMO
ARCILLA
Arena
A
85-100
0-15
0-10
Arena migajosa
Am
70-90
0-30
0-15
Migajón arenoso
Ma
43-80
O-50
0-20
Franco
F
23-52
28-50
7-27
Migajón 1imoso
MI
O-50
50-88
0-27
Limo
L
0-20
80-100
0-12
Migajón arcillo arenoso
Mra
45-80
0-28
20-35
Migajón arcilloso
Mr
20-45
15-53
27-40
Migajón arcilloso limoso
Mrl
0-20
40-73
27-40
Arcilla arenosa
Ra
45-65
0-20
35-45
Arcilla limosa
Arcilla
Rl
R
0-20
0-45
40-60
0-40
40-60
40-100
Otros términos relativos al esqueleto grueso en el suelo son los siguientes:
Fragmentos gruesos.- Son partículas de rocas o minerales mayores de 2 mm de
diámetro.
Piedras.- Son fragmentos de roca mayores de 25 cm de diámetro si son redondeadas y
mayores de 35 cm a lo largo del eje mayor si son planos.
Pedregosidad.- Es el término que se usa en la clasificación de los suelos y que se refiere
a la proporción relativa de las piedras en y sobre el suelo.
Una vez eliminada la materia orgánica, la muestra se dispersa con algún
compuesto químico como el oxalato y el metasilicato de sodio o el calgón
(Hexametafosfato de sodio). Este último ha sido considerado como el más efectivo.
Después de que los agregados del suelo han sido dispersados se efectúa la
separación de las partículas de arena, limo y arcilla. La proporción con la cual las
partículas se asientan puede ser calculada usando la Ley de Stokes.
En el método de Bouyoucos y el de Day la cantidad de partículas en suspensión es
determinada usando un hidrómetro para medir la densidad de la suspensión la diferencia
entre métodos, son el tiempo de las lecturas del hidrómetro; el de Bouyoucos toma dos
lecturas a los 40 seg y a las 2 horas y el de Day toma unas 9 lecturas a diferentes
intervalos en un tiempo de 12 horas. Cabe aclarar que el método de Bouyoucos es un
método calibrado y no sigue la Ley de Stokes, a diferencia del de Day que sí la considera
siendo esto una explicación de los distintos números y tiempos de lecturas.
Otro método que también se basa en la Ley de Stokes es el método de la Pipeta,
en el cual, una porción de la suspensión es sacada con una pipeta a un tiempo y
profundidad definidos, se evapora y la cantidad del material del suelo se determina por
pesada.
La Ley de Stokes en general considera entre otros parámetros la velocidad de
caída de una partícula (expresada en cm/seg), radio de la partícula (cm),densidad de la
partícula (g/cm3), densidad del líquido (g/cm3), coeficiente de viscosidad del agua
(g/cm/seg) y aceleración de la gravedad (cm/seg2).
El método de Bouyoucos se recomienda actualmente, se lleva acabo como análisis
de rutina en Laboratorios de suelo, ya que determina la textura en forma más rápida.
7.1.9. La determinación de la textura del suelo por el procedimiento de Bouyoucos se realizará a través
del método AS-09. Según Norma Oficial Mexicana, NOM-023-RECNAT-2001.
Principio y aplicación
Método para la determinación de la textura del suelo por el procedimiento de Bouyoucos. La textura
del suelo define como la proporción relativa de grupos dimensionales de partículas. Proporciona una
idea general de las propiedades físicas del suelo. Su determinación es rápida y aproximada. En general
el problema es separar los agregados y analizar sólo las partículas. En el presente método se elimina la
agregación debida a materia orgánica y la floculación debida a los cationes calcio y magnesio. No se
eliminan otros cementantes como carbonatos. El tiempo de lectura se ha escogido de 40 segundos para
la separación de partículas mayores de 0.05 mm (arena) y de 2 horas para partículas de diámetro
mayores de 0.002 mm (limo y arena). Estos límites han sido establecidos por el Departamento de
Agricultura de Estados Unidos y se han usado para construir el triángulo de texturas.
Reactivos
1. Agua oxigenada al 30%.
2. Oxalato de sodio saturado. Disolver 30 g de oxalato de sodio en 1 litro de agua.
3. Metasilicato de sodio con 36 g L-1 de lectura con el hidrómetro. Disolver 50 g de matasilicato de
sodio en 1 litro de agua ajustar la solución hasta que se obtenga una lectura de 36 con
el hidrómetro.
4. Hexametafosfato de sodio (calgón). Disolver 50 g de (Na 3PO3)6 en agua destilada y aforar a un
litro.
Material y equipo
1. Hidrómetro de Bouyoucos con escala de 0-60.
2. Probetas de 1000 cc.
3. Cilindro de Bouyoucos.
4. Agitador con motor para dispersión.
5. Agitador de mano.
6. Termómetro de -10 a 110°C.
Procedimiento
1. Pesar 60 g de suelo de textura fino o 120 g de suelo de textura gruesa en un vaso de
precipitados de 500 ml agregar 40 ml de agua oxigenada y poner a evaporar hasta sequedad,
agregar
otros
40 ml y observar la reacción. Evaporar nuevamente a sequedad. Repetir hasta que no haya
efervescencia al agua oxigenada.
2. En general dos ataques son suficientes para la mayoría de suelos. Después de eliminar la
materia orgánica y llevar a sequedad el suelo, pesar 50 g de suelo de textura arcillosa o 100 g de
suelo de textura arenosa y ponerlos en un vaso de precipitados de 250 ml. Adicionar agua hasta
cubrir la superficie con una lámina de 2 cm. Agregar 5 ml de oxalato de sodio y 5 ml de
metasilicato de sodio y dejar reposar durante 15 minutos. Si el suelo tiene mucha arcilla puede
prolongarse el tiempo hasta media hora.
3. Pasar las muestras de los vasos de precipitado a las copas del agitador mecánico, pasando todo
el material con la ayuda de una piceta. Activar los agitadores y proceder a dispersar cinco
minutos. Al finalizar el tiempo de agitación, bajar la copa del dispersor y pasar el contenido a una
probeta de 1000 ml o al cilindro de Bouyoucos enjuagando la copa con ayuda de una piceta.
4. Agregar agua destilada hasta completar un litro con el hidrómetro dentro de la suspensión en el
caso de la probeta y si utiliza el cilindro de Bouyoucos llevar a la marca inferior (1113 ml) con el
hidrómetro dentro de la suspensión. Sacar el hidrómetro y suspender el suelo con un agitador de
mano operando durante un minuto.
5. Tomar las lecturas del hidrómetro a los 40 segundos y después de 2 horas de terminada la
dispersión con el agitador de mano.
6. Para hacer una lectura, colocar el hidrómetro dentro de la probeta 20 segundos antes del
momento de la determinación, cuidando de alterar lo menos posible la suspensión. Después de
hacer la lectura se seca el hidrómetro, se lava, se seca y se toma la temperatura. Si por alguna
razón al hacer la lectura se acumula espuma alrededor del hidrómetro, agregar unas gotas de
alcohol etílico.
Cálculos
Corregir las lecturas del hidrómetro agregando 0.36 por cada grado centígrado arriba de 19.5°C
restando la misma cantidad por cada grado abajo de dicha temperatura (tabla de corrección por
temperatura). La lectura a los 40 segundos multiplicada por 2 es igual al porcentaje de arcilla más limo.
Restando de 100 se obtiene el porcentaje de arena. La lectura obtenida a 2 horas multiplicadas por 2 es
igual al porcentaje de arcilla. El porcentaje de limo se obtiene por diferencia. Cuando se usan 100 g no
debe multiplicarse por 2 ya que el hidrómetro está calibrado en porcentajes considerando 100 g de
suelo. Con los porcentajes de limo, arena y arcilla se determina la textura correspondiente con el
triángulo de texturas.
TABLA DE CORRECCION POR TEMPERATURA
TEMP. °C
15.0
15.5
16.0
16.5
17.0
17.5
18.0
18.5
19.0
19.5
20.0
20.5
21.0
Clave
R
Rl
Ra
Cr
Crl
Cra
C
Cl
L
Ca
Ac
A
CORRECCION
1.62
1.44
1.26
1.08
0.90
0.72
0.54
0.36
0.18
0
+
0.18
+
0.36
+
0.54
TEMP. °C
CORRECCION
21.5
+
0.18
22.0
+
0.90
22.5
+
1.08
23.0
+
1.26
23.5
+
1.44
24.0
+
1.62
24.5
+
1.80
25.0
+
1.98
25.5
+
2.15
26.0
+
2.34
26.5
+
2.52
27.0
+
2.70
27.5
+
2.858
28.0
+
3.06
INTERPRETACION DE RESULTADOS
Clase de textura
Arcillosa
Arcillo limosa
Arcillo arenosa
Franco arcillosa
Franco arcillo limosa
Franco arcillo arenosa
Francosas
Franco limosa
Limosa
Franco arenosa
Areno francosa
Arenosa
DETERMINACION DE LA TEXTURA EN EL CAMPO.
La textura del suelo también puede determinarse directamente en el campo. En
general debe considerarse como una estimación y el procedimiento consiste en tomar
entre los dedos una pequeña fracción de suelo, humedecerlo y frotarlo o moldearlo. De
acuerdo a la sensación o forma, se establece la clase textural.
Las normas que tradicionalmente se siguen son: la dominancia de arena da una
sensación como de lija (rasposo); la dominancia en limo produce una sensación a jabón
y; la dominancia en arcilla origina un material pegajoso y moldeable. También es común
diferenciar a los suelos arcillosos de los francos por las formas que pueden moldearse.
Con ambos suelos es posible hacer cordones redondeados entre las manos, pero sólo
con las arcillas pueden formarse anillos. En la figura 4.2 se ilustra lo anterior.
(PEGAJOSO)
(MOLDEABLE SE
HACEN CORDONES)
(JABONOSO)
FIG. 4.2 PATRONES CARACTERISTICOS EN LA DETERMINACION DE LA TEXTURA EN EL CAMPO.
Es importante que los técnicos que traten de evaluar la textura en el campo
efectúen comparaciones entre los resultados analíticos y su sensación al tacto.
--- aqui
USOS DE LOS DATOS DE LA TEXTURA
La textura es una de las propiedades morfológicas más importantes y de mayor
utilidad en la caracterización de los suelos.
Los usos que pueden darse a la información sobre la textura es variable, a
continuación se mencionan algunas de ellas:
1. En la denominación y nomenclatura de horizontes, son empleados los datos de
textura, por ejemplo cuando se hace referencia al horizonte B2t, significa que esta capa
de suelo u horizonte presenta una acumulación de acumulación de arcilla. Dicho
horizonte, puede catalogarse dentro de la Clasificación de Suelos (es una area de la
Edafología que caracteriza morfológicamente, física, biológicamente y químicamente a
las distintas clases de suelo) como Horizonte ARGILICO. Para su caracterización o
denominación, se debe cumplir con la siguiente relación:
% Arcilla del Horizonte Subsuperficial (B2t)
% Arcilla del Horizonte Superficial
debe ser igual o mayor que (= ó >) 1.2
Es decir, para que se considere un horizonte con acumulación de arcilla (Argílico),
éste deberá tener 1.2 veces más arcilla que el horizonte superior. Por tanto los datos
generados por el análisis de textura nos sirven para determinar las proporciones de
arcilla que tendremos en cada horizonte y podremos definir o clasificar a un horizonte
como Argílico (con acumulación de arcilla).
2. En la Clasificación de Suelos, se caracteriza a un grupo de suelos con el nombre de
VERTISOLES, siendo uno de sus atributos, el contar con 30% o más de arcilla hasta la
profundidad de los 50 cm (para la “FAO”) ó de 1 m (para el Departamento de Agricultura
de los Estados Unidos “USDA”). Cabe indicar que para ser Vertisol no es suficiente que
un suelo cumpla con la cantidad de arcilla; sino que, además, es importante el tipo de
arcilla, requiriéndose arcillas expandible del tipo de la montmorillonita. Provocando que al
humedecerse se hinchen y al secarse se contraigan, formando grietas de al menos 1 cm
de anchura y 50 cm de profundidad. Cuando son de color negro, de acuerdo con la FAO,
se les denomina Vertisoles pélicos y cuando son de color rojizo Vertisoles crómicos. Los
Vertisoles pélicos constituyen a los suelos agrícolas más importantes de México; Ortiz
(1985) reporta que los vertisoles pélicos representan el 25% de los suelos agrícolas de
riego y el 18% de temporal.
Los Vertisoles tienen la propiedad de fijar NH4+, sobre todo bajo condiciones de
riego y con períodos continuos de humedecimiento y secado. De tal forma que el uso de
fertilizantes con ese radical debe ser cuidadoso.
3. Con propósitos de cartografía, es decir elaboración de mapas (principalmente de
suelos), la FAO considera únicamente tres clases texturales que son: las texturas
gruesas, medias y finas respectivamente. Cuyos límites en el triángulo de texturas se
indican en la figura 4.3. y en la figura 4.4 se muestra un mapa esquemático de la
distribución de las Texturas de los suelos dominantes en México.
4. Un aspecto relacionado con la trabajabilidad del suelo está dado con las
denominaciones de suelos LIGEROS y suelos PESADOS. En los primeros dominan las
arenas y son fáciles de trabajar y en los segundos dominan las arcillas y ofrecen
dificultades en sus labores.
Trabajos recientes han mostrado una estrecha relación entre la textura y los
implementos agrícolas. Particularmente con los tipos de arados. Un ejercicio muy
adecuado, sería establecer los implementos que se utilizan en una región en función de
la textura de los suelos.
5. Una información que particularmente se tiene interés en mostrar en esta parte, es la
relación textura - cultivos. En el cuadro 4.4 se presentan las clases texturales óptimas
para algunos cultivos en condiciones de secano. En el cuadro 4.5 se reportan las
tolerancias de diferentes cultivos a texturas pesadas (arcillosas) y en el cuadro 4.6 la relación cultivos-texturas con la nomenclatura de la FAO (gruesa, media y fina).
Otro aspecto relevante, es el relacionado con el conocimiento empírico; en
diferentes áreas de nuestro país, existe el consenso que las "tierras arenosas" son las
menos productivas, mientras que los "barros" son los mejores suelos. Además, las
"lamas", limos o sedimentos de las corrientes de agua, se les atribuye propiedades de
gran fertilidad considerándolos como abonos.
+ = Adecuado,
(+) = Marginal.