procesos formadores fundamentales

PROCESOS FORMADORES FUNDAMENTALES
•Soluviación iones
•Eluviación perdida
•Migración coloides
•Queluviación metales
+ligantes (ácidos orgánicos
•Iluviación  ganancia (precipitación, adsorción, floculación, etc.)
SALIDAS
ENTRADAS
Factores
formadores
•CLIMA
•MATERIAL ORIGINARIO
•RELIEVE
•BIOTA
•TIEMPO
Procesos
Formadores
•ADICIONES
•TRANSFORMACIONES
•TRANSLOCACIONES
•PÉRDIDAS
Características
del Suelo
•HORIZONTES Y CAPAS
•COMPONENTES
•CARACTERÍSTICAS
FÍSICAS, QUÍMICAS,
BIOQUÍMICAS
UNIDAD 3. EL PERFIL DEL SUELO
El suelo como individuo. Perfil. Perfil modal. Horizontes: definición, descripción y
nomenclatura. Subdivisiones primarias y secundarias; diferencias subordinadas.
Caracteres diferenciales y su significación; color; textura; estructura (tipos y
grados); consistencia (grados); adhesividad; plasticidad (Índice de plasticidad),
moteados, concreciones, barnices, otros. Límites: tipo y forma. Caracteres y
formaciones especiales. Discontinuidad litológica.
Perfil de Suelo: Definición
Perfil de suelo es el
conjunto ordenado de
horizontes o capas,
derivado de los
procesos formadores
4
CALICATA
Oi
Oe
SOLUM
Eluviales
(de pérdida)
Orgánicos
Oa
A
E
Bw o t
Minerales
iluviales
BC
(de ganancia)
C
R
El perfil de suelo
Morfología y descripción de suelos
•Caracteres diferenciales (varios son también estudiados como
propiedades físicas)
•Color; textura; estructura, densidad real, densidad aparente ,
consistencia; adhesividad; plasticidad, límites, formaciones
especiales
•Propiedades observadas e inferidas
Caracteres Diferenciales de Horizontes
La diferenciaciación entre horizontes se realiza mediante
observación in situ y se completa con análisis de laboratorio:
1. Color (en seco y en húmedo)
2. Textura
3. Estructura (tipo, clase y grado)
4. Consistencia del suelo:
- Seco (suelto, blando, duro)
- Húmedo (suelto, friable, firme)
- Mojado :
- plasticidad
- adhesividad
5. Otros: Reacción al HCl, raíces, moteados, krotovinas,
fragmentos de roca, pseudomicelios, eflorescencias,
concreciones, cementaciones, barnices, etc.
9
Horizontes Principales
HORIZ
ONTE
Características Destacadas
O
Orgánico:: Estrato o sedimento orgánico (≥ 20-30% Materia orgánica) en variable
estado de descomposición. No confundir con mantillo que no presenta el
espesor mínimo para ser horizonte orgánico.
A
Superficial mineral: Acumulan materia orgánica (< 120 g Co kg-1) en variable
estado de humificación.
E
Subsuperficial de eluviación: Importante alteración y pérdida de sustancias.
B
Subsuperficial de iluviación: Horizontes de acumulación de diversas sustancias
(arcilla, carbonatos, yeso, óxidos de Fe y Mn, etc.).
C
Subsuperficial poco edafizado: Mantiene propiedades del material originario.
Muy débil a nula edafización.
R
Roca: Sin efecto de los factores formadores. Puede estar algo meteorizada.
10
PROPIEDADES FISICAS DE LOS SUELOS
UNIDAD 4. FÍSICA DE SUELOS
Textura y granulometría. Partículas primarias. Tamaño, composición y reactividad
(superficie específica). Clases texturales. Texturas de suelo de la provincia de
Córdoba y Argentina. Determinación de la textura del suelo.
Estructura. Definición. Agregados. Atributos de la estructura. Estabilidad
estructural. Estructura de los horizontes superficiales y subsuperficiales. Agentes
constructores y destructores de los agregados. Problemas relacionados con la
estructura.
Espacio poroso del suelo. Porosidad capilar y no capilar (poros de aire). Factores
involucrados en la estructura y porosidad del suelo. Densidad del suelo (real y
aparente). Consistencia.
FISICA DE SUELOS
PROPIEDADES FISICAS DE LOS SUELOS
GRANULOMETRIA Y TEXTURA
DENSIDAD
POROSIDAD
CONSISTENCIA
AGREGADOS Y ESTRUCTURA
Composición del suelo
EL SUELO …UN SISTEMA POLIFASICO
Tamaño
Separación por
análisis mecánico
Arena muy gruesa (2000-1000 µm)
Arena gruesa (1000-500 µm)
Arena media (500- 250 µm)
Arena fina (250- 100 µm)
Arena muy fina (100 50 µm)
Limo (50 – 2µm)
Arcillas (<2 µm)
Composición similar al
material original
Fase sólida
inorgánica
Origen
Arena
Material original con
transformaciones
Limo
Predominio de material
neoformado
Actividad casi nula
Propiedades
Actividad pequeña
Gran actividad
Arcilla
Arena
Limo
Arcilla
Textura y Granulometría de Suelos
Se denomina textura a la característica física de la muestra de
suelo que expresa las propiedades de las partículas arena,
limo y arcilla en conjunto (excluyendo piedra y grava).
La granulometría es una información analítica cuantitativa y la
textura es una cualidad de la masa de suelo.
La textura del suelo se puede estimar directamente a campo
(“textura al tacto”) pero en trabajos de investigación,
clasificación de suelos y servicios analíticos se determina
mediante el TRIÁNGULO TEXTURAL
16
Granulometría de Suelos
Las partículas minerales que integran la masa
de suelo se clasifican por tamaño en cinco
clases:
Partícula
Diámetro aparente
Arcilla
Limo
Arena
Grava
Piedra
< 2 µm
2 - 50 µm
50 µm - 2 mm
2 mm - 20 cm
> 20 cm
17
Granulometría de Suelos:
Escalas Internacional y USDA
Tamiz para separar partículas
mayores de 2 mm
18
Cuantificación se basa en la Ley de Stokes:
determina que la velocidad de caída de una partícula esférica es
proporcional a la viscosidad del liquido y a la velocidad de caída.
Se consideran numerosos factores: temperatura, viscosidad del
liquido y de la partícula, radio de la partícula, etc.)
Estableciendo valores constantes para los parámetros
involucrados, se puede definir un Tiempo de Sedimentación tal
que a una cierta Altura de sedimentación habrá un determinado
Rango de Diámetros de Partículas.
Metodologías que aplican la Ley de Stokes para granulometría:
•Pipeta de Robinson
•Densímetro de Boyoucos
ANALISIS GRANULOMETRICO
Triángulo Textural:
Arenoso
franco
21
Clases Texturales (12)
Suelos
arenosos, de
textura
gruesa
Moderadamente gruesa
Suelos
franco
s
Media
Moderadamente fina
Suelos
arcillosos,
de textura
fina
1.
2.
Arenoso
Arenoso franco
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Franco arenoso
Franco
Franco limoso
Limoso
Franco areno arcilloso
Franco limo arcilloso
Franco arcilloso
10. Arcillo arenoso
11. Arcillo limoso
12. Arcilloso
FRACCIONES GRANULOMETRICAS Y SU JUSTIFICACIÓN
• 2- 0.05 mm partículas sin fuerzas de unión, incluso cuando están
húmedas. Interés para estudios mineralógicos para origen y génesis
de suelos.
•0.05 – 0.002 mm características físicas desfavorables,
inestabilidad estructural, apelmazamiento, susceptibilidad a formar
costra superficial, deficiente movimiento del agua, etc.
•< 0.002 mm partículas con carga eléctrica superficial, superficie
especifica elevada, comportamiento coloidal.
La fracción arcilla resulta mucho más determinante del
comportamiento de un horizonte y en consecuencia del
suelo y de la respuesta de las plantas que las restantes
fracciones.
Esto se pone de manifiesto en la denominación de la clase
textural.
Debe haber unas tres veces más arena gruesa para que el
suelo tenga unas propiedades condicionadas por la arena.
TAMAñO
FORMA
A
B
Superficie Especifica de A<B<<C
C
FUNCIONES DE CADA PARTICULA
Tiene relación con el tamaño de las partículas y con el
tamaño de los poros que dejan, y se lo puede dividir en:
1- Capacidad de RETENCIÓN
AGUA
NUTRIENTES
2-Capacidad de AIREACIÓN
PROPIEDADES DEL SUELO QUE SE PUEDEN INFERIR A PARTIR DE LA
GRANULOMETRIA
Capacidad de retención de agua disponible para las plantas
Facilidad de circulación del agua
Facilidad de laboreo
Riesgo de formación de costra superficial (sellado, planchado)
Riesgo de erosión hídrica
Riesgo de erosión eólica
Capacidad de almacenar nutrientes
Capacidad para admitir deposito de desechos (aguas residuales, basura, etc.)
Orden de magnitud de la superficie especifica
Perfil textural
Según ordenes y grado de desarrollo del perfil
TEXTURA DE LOS SUELOS DE Córdoba (202 suelos analizados)
100
90
80
ARCILLA
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
LIMO
60
70
80
90
100
Caracteres Diferenciales de Horizontes:
COLOR
El suelo tiene atributos que se relacionan
con el color:
• Grado de evolución del suelo
• Contenido de humus
• Presencia de ciertos minerales
• Presencia de sustancias extrañas
• Actividad de fauna
Componentes Cromógenos
•
•
•
•
•
Materia orgánica
Óxidos de Hierro y Manganeso
Carbonatos
Sales
Sulfatos
30
Tabla de Color Munsell para Suelos
31
COLOR: Componentes cromáticos
HUE: Es el color espectral dominante. R representa rojo (red); Y al amarillo (yellow) y YR al
naranja. La variación en tonalidad se indica con números preestablecidos que se encuentran en la
Tabla y forman el número de página.
VALUE: Representa la variación en tintes, pasando desde el oscuro que son los value más bajos,
hasta el claro. Se representa como numerador de una fracción.
CHROMA: Determina la mayor o menor fuerza del color espectral. Mayor croma, mayor pureza.
VALUE
Intensidad
10 YR 3/4
HUE
Matiz
Dark Yellowish Brown =
Castaño Amarillento Oscuro
CHROMA
Pureza
32
Caracteres Diferenciales Especiales
Concreción calcárea: Nódulos
Cementación
irreversible con
carbonatos
alcalinotérreos en
forma de esferas
irregulares, pequeñas
a medianas
Bk
Ck
33
Caracteres Diferenciales Especiales:
Concreción calcárea (Cementación)
Cementación irreversible
de todo o casi todo el
horizonte con carbonatos
alcalinotérreos.
Restricción a raíces
34
Caracteres Diferenciales Especiales
Pseudomicelios
Sales poco solubles
35
Caracteres Diferenciales Especiales
Eflorescencias
Sales
solubles
36
Caracteres Diferenciales Especiales
Moteados (Fe-Mn) -------- Gleyzado
Translocación
de Fe y Mn
por efecto
rédox
Cg
Ambiente
fuertemente
reductivo
Napa
37
A1
A1
A1
A1
AC o Bw
Bt
E
Bt
Ck
Bt
Ck
BC
Árido-Semiárido
Semiárido-Subhúmedo
--------------- Húmedo --------------
DENSIDAD DE SUELOS
Física de Suelos: Densidad Aparente
DA (g cm-3) = Ms / Vsu
Donde:
Ms = Masa o Peso de Suelo (g)
Vsu = Volumen de Suelo (cm3)
El volumen de suelo incluye los volúmenes de sólidos y de poros
La DA se determina mediante el método del cilindro
o utilizando muestreadores especiales como el que
se muestra a continuación
MUESTREADORES DE DENSIDAD APARENTE
Aplicación: obtención de muestras de suelo
sin perturbar para determinación de
densidad aparente.
Comercial:
Cilindro de
Kopecky:
Características: equipo desarmable
compuesto por mango, varilla de 50 cms,
sacamuestras roscado y cinco cilindros
contenedores de muestra (100 cc de
capacidad).
Física de Suelos: Densidad Real
DR (g cm-3) = Ms / Vso
Donde:
Ms = Masa o Peso de Suelo (g)
Vso = Volumen de Sólidos del suelo (cm3)
El volumen de sólidos de suelo no incluye el volumen de poros
La DR se determina mediante PICNOMETRÍA
PICNOMETRÍA
Determinación de la densidad real del suelo
Picnómetro: Recipiente de vidrio que permite determinar el desplazamiento del agua por
una masa conocida de suelo. Con este procedimiento se puede conocer el volumen de
sólidos del suelo, excluyendo la porosidad.
PICNOMETRÍA
Determinación de la densidad real del suelo
Picnómetría:
Método:
1- Pesar 10 g (± 0,001) de suelo seco y tamizado a 2 mm (P2)
2- Se introduce en el picnómetro, cuidando de no perder material
3- Se agrega agua lentamente hasta llenar la capacidad del recipiente.
4- Luego de extraer todo el aire, pesar (P3)
5- Se vacia el picnómetro, se llena de agua y se vuelve a pesar (P1)
6- Calcular el volumen de sólidos mediante la expresión:
Vso = (P1 + P2) - P3
Como la densidad del agua es 1, el resultado se puede expresar en cm 3.
Luego DR = Ms / Vso
Donde Ms es P2
Límites entre horizontes : Forma y Tipo
FORMA:
Suave o recto
Ondulado
FORMA:
Suave o recto
Ondulado
TIPO: Abrupto (<2 cm), Claro (2-5 cm), Gradual (5-12 cm), Difuso (>12 cm)
45
Límites entre horizontes - 2
A
Suave o Recto
Irregular a Quebrado
Suave o Recto
Ondulado
Irregular
46
Consistencia
-Seco (suelto, blando, duro)
- Húmedo (suelto, friable, firme)
- Mojado :
- plasticidad
- adhesividad
Esta determinada por la cohesión (unión entre partículas del suelo) y la adhesión (unión de las
partículas de suelo a otro tipo de superficies como por ejemplo implementos).
Las fuerzas que determinan la
cohesión son de naturaleza
fisicoquímica (dependen del
grado de desarrollo y actividad
superficial de las partículas.
Las fuerzas que controlan la
adhesión se establecen entre las
partículas y las moléculas de
agua.
Limites de Atterberg
c
o
n
s
i
s
t
e
n
c
i
a
Contenido de agua
Condición de friabilidad implica suficiente espacio entre partículas dado por las moléculas de agua lo cual
reduce la cohesión, pero tampoco es tan elevado el contenido de agua como para causar aumento de la
plasticidad.
Porosidad
Porosidad es el volumen de suelo no ocupado por sólidos
No existe un método directo y económico que permita
cuantificar el volumen de poros
La porosidad puede estimarse a través de la relación de
densidades, de acuerdo a la siguiente expresión:
P (cm3 cm-3) = 1 - (DA / DR)
Donde:
P = Porosidad total del suelo en proporción volumétrica
DA = Densidad Aparente del Suelo (g cm-3)
DR = Densidad Real del Suelo (g cm-3)
49
CLASIFICACION DE LOS POROS
1. Según como se comportan frente al aguaCapilares y no capilares (limite
entre ambos 50µm).
2. Según el origen Texturales (<50µm) y Estructurales (>50µm)
3. Según funciones de transmisión (>50µm), de almacenamiento (50-0.5µm) y
residuales (0.5-0.005 µm)
La porosidad en relación con la textura
•Arenosos: 35-50% de porosidad total
•Arcillosos: 40-60% de porosidad total
•Compactados: 25-30% de porosidad total
Porosidad efectiva: puede definirse como la sumatoria de pasadizos interconectados de
una red de poros, donde los fluidos pueden circular con resistencia despreciable, desde un
poro a otro sin que ocurra estancamiento de agua.
La porosidad efectiva es la diferencia entre la porosidad total menos la retención especifica,
que es la cantidad de agua retenida en el medio y en contra de la fuerza de la gravedad.
ESTRUCTURA
La vida en el suelo es posible debido a que las partículas no forman una masa
continua sino que al unirse crean un espacio de huecos muchos de los cuales
se comunican entre sí.
Es en el espacio poroso donde transcurre la vida de las raíces y de los
organismos del suelo
Las partículas primarias y la materia orgánica se unen en forma natural entre sí para
formar unidades secundarias de mayor tamaño, que tienen un carácter persistente y
se denominan AGREGADOS (visibles a simple vista)
La ESTRUCTURA es el ordenamiento de los granos individuales en partículas
secundarias o agregados y el espacio de poros que llevan asociados, todo ello como
resultado INTERACCIONES físico-químicas entre las arcillas y los grupos funcionales
de materia orgánica (fuerzas interpartículas)
Las unidades estructurales o agregados se distinguen al hallarse separadas entre sí
por poros o por superficies más o menos bien definidas (existen limites de debilidad
entre agregados que permiten su separación frente a una presión suave).
Propiedades que controla la estructura
• Características de la superficie del suelo
•Infiltración del agua en el suelo
•Espacio poroso
•Compactación
•Erodibilidad
Cómo se caracteriza la estructura:
- Forma de los agregados  TIPO
-Tamaño de los agregados CLASE
-Dureza de los agregados
-Estabilidad de los agregados
GRADO
Se considera un SUELO BIEN AGREGADO cuando al secarse se desmenuza con
facilidad en forma espontánea, cuando esta relativamente seco puede laborearse, y
cuando está húmedo no se adhiere a las herramientas.
La forma práctica de evaluar la estabilidad de la estructura es en base a su
Estabilidad frente al agua.
Estructura del Suelo
Agrupamiento de las partículas texturales en
agregados (microestructura) y éstos en
agrupamientos mayores, claramente visibles
en el horizonte (macroestructura )
56
Tipos de Estructura - 1
57
Tipos de Estructura - 2
E S F E R O I D A L
58
Agentes que participan en la formación de
los agregados
•Arcillas
•Carbonato de calcio
•Sesquióxidos
•Materia orgánica (tanto a nivel de grupos
funcionales, como también de raíces, hifas de
hongos, micorrizas)
Mecanismos de formación de agregados
•
•
•
•
•
Fuerzas electrostáticas o fuerzas de Coulomb (decrecen con el cuadrado de la
distancia entre las partículas cargadas)
Fuerzas de van der Waals
(decrecen con la potencia séptima de la distancia entre las partículas con
comportamiento dipolar)
Puentes hidrógeno
Puentes catiónicos o metálicos
Enlaces hidrofóbicos
La formación de agregados requiere la floculación de las arcillas y su
posterior estabilización o cementación (Complejos órgano-minerales)
La carga de los contraiones y su concentración en la solución del suelo
COMPORTAMIENTO DEL condicionan el SUELO
•La repulsión entre las partículas con sus correspondientes contraiones aumenta con el espesor
de sus capas difusas y cuanto menor es la distancia entre las partículas.
•La atracción por fuerzas de van der Waals se contrapone a la repulsión
Agentes de Estabilidad-Inestabilidad de los agregados
Mayor Estabilidad
•Ácidos húmicos más polimerizados
•Grasa, ceras ligninas más estabilidad
•Abundancia de bases
•Sesquióxidos de Fe y Al
•Salinidad
Menor Estabilidad
•Compuestos orgánicos simples
•Polisacáridos de origen microbiano
•Ácidos fúlvicos
•Coloides protectores
•Intensa mineralización
•Acidificación (pérdida de bases)
•Sodificación
Factores de control en la formación de agregados y en su
degradación
•
Sistema de cultivo
•
•
•
•
•
•
•
Microorganismos
Lombrices
Recubrimiento de la superficie del suelo.
Aporte de materia orgánica.
Ciclo biogeoquímico.
Raíces (densidad, profundidad, velocidad de crecimiento)
ensanchan huecos preexistentes y desecan el suelo.
Las pasturas dan lugar a agregados estables de tipo granular.
•
Unen partículas por mecanismos de adsorción, segregando
productos mucilaginosos, envolviendo partículas
•
Intervienen en la evolución de la materia orgánica.
•
Deyectan un material mejor estructurado al favorecer la
mezcla entre las fracciones orgánica y mineral.
Abren canales que facilitan el movimiento del agua y el paso
de las raíces y la restante fauna, hacia horizontes mas
profundos
•
Factores de control en la formación de agregados y en su
degradación
•
Mineralogía de arcillas
•
•
•
Técnicas de cultivo y
tipo de maquinaria
•
Técnicas de riego y
calidad del agua
•
Características
climáticas
2:1 Expansibles (ej. Montmorillonita) o no expansibles
(illita)
1:1 Caolinita
•
Peso de la maquinaria, frecuencia y tipo de labores,
sistemas de labranza.
•
•
Aspersión, surcos, goteo.
Salinización y sodificación.
•
Precipitaciones: intensidad, frecuencia, época (estado
del suelo en la época de lluvias).
Efecto del impacto de la gota de agua.
Amplitud térmica en superficie.
Características de los vientos predominantes.
•
•
•
Bloques Angulares y Subangulares
66
Bloques Angulares
67
Laminar
Grietas horizontales
68
“Planchado”
69
UN PRISMA
SEPARADO
DEL
HORIZONTE
PRISMÁTICA
70
Prismática Gruesa Muy Fuerte
71
Sin Estructura
(Grano Simple)
Columnar
Sin Estructura
(Masivo)
72
Tipos de Estructura - Ejemplos en fotografías
Esferoidal (Migajosa)
Actividad de micro y
mesofauna
Alto contenido de
humus (con o sin
arcilla)
Sin estructura (Roca meteorizada)
73
Esferoidal (Granular)
Bloques Subangulares Medios a Finos
74
Sin Estructura (Grano Simple)
Laminar a Sin Estructura (Masivo)
Prismas y Bloques
Sin Estructura (Masivo)
75
Bloques Subangulares
Prismática
Bloques Angulares
76
Laminar
Prismática
Sin Estructura
(Grano Simple)
Sin Estructura
(Masiva)
Capa Freática (W)
77
Perfiles sin Estructura
----- Grano Simple ----------- Masivo -------
78