MANUAL DE EDAFOLOGÍA

Por: Antonio Jordan López
Departamento de Cristalografía, Mineralogía y Química Agrícola de la Universidad de Sevilla Profesor asociado a la E.U.I.T.A CURSO 2005-2006



1 INTRODUCCIÓN A LA EDAFOLOGÍA

1.1 Concepto, contenido y relación con otras ciencias
El suelo es la fina capa de material fértil que recubre la superficie de la Tierra. El suelo es una capa delgada situada en el límite entre la atmósfera y la zona continental de la corteza terrestre (Figura 1-1). Atmósfera, corteza y suelo interactúan para proporcionar a los seres vivos los recursos que necesitan. El suelo, por tanto, constituye el soporte de la vida sobre los continentes.

Figura 1-1. Sección transversal de la Tierra a través de un continente.

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Desde el punto de vista científico el suelo constituye el objeto de estudio de la Edafología, la cual lo define como 'ente natural organizado e independiente, con unos 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)'. El suelo forma un sistema abierto a la atmósfera y la coreteza que almacena de forma temporal los recursos necesarios para los seres vivos (Figura 1-2). La disponibilidad de estos recursos (agua, energía, nutrientes minerales, etc.) depende de la intensidad y velocidad de los procesos de intercambio entre el suelo y el resto de compartimentos de los sistemas ecológicos.

CO2 O2 FOTOSÍNTESIS

O2 CO 2 RESPIRACIÓN Calor Materia organica

NutrientesAgua

Figura 1-2. Ciclos e intercambios de materia y energía entre la atmósfera, el suelo, la corteza y los seres vivos.

El concepto de suelo ha ido modificandose conforme ha ido avanzando el conocimiento de sus componentes y la relación entre ellos. Así, para el aleman Frank Albert Fallou (1862), el suelo puede considerarse como “el producto de la alteración, que, como dientes, va royendo la superficie de la tierra”. En este mismo sentido, para el también aleman Emil Ramann (1928), el suelo es “la capa superior de alteración de la corteza”. Lavy, pensaba que el suelo no era mas que una clase de roca. Se trata de conceptos meramente geológicos. Para el norteamericano Eugene Woldemar Hilgard (1906), con una formación mas amplia como geólogo, edafólogo y agrónomo, el suelo era ”el material mas o menos suelto en el que las plantas encuentran soporte y nutrición”. Robinson (1930) afirmaba que el suelo es la alteración físico-química de la roca, los residuos organicos y los excrementos. Según Walter L. Kubiena, investigador afincado en España, “el suelo es la capa viviente de transformación de la corteza sólida terrestre surgida bajo el influjo de la vida y de las especiales condicions del habitat biológico, sometida a un constante cambio estacional y desarrollo peculiar”. José María Albareda definió en 1940 el suelo como “una formación limítrofe, zona en que se compenetran la parte sólida, líquida y gaseosa de la tierra, lo mineral inorganico, seres vivos y restos de la vida, crecimientos y destrucciones, lavados y evaporaciones, una complejidad naturalsometida a una complejidad dinamica”. Desde el punto de vista científico mas actualizado, la Edafología define el suelo como “un ente natural organizado e independiente, con unos constituyentes, propiedades y génesis que son el

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resultado de la actuación de una serie de factores activos (clima, organismos, relieve y tiempo) sobre un material pasivo (la roca madre)'. El edafólogo francés Philippe Duchaufour definió en 1956 el suelo como una “colección de cuerpos naturales de la superficie terrestre que soporta plantas, que llega desde los matriales no consolidados e inorganicos que yacen en la zona de las raíces de plantas nativas perennes a donde se han desarrollado horizontes impermeables a las raíces o los dos metros mas superficiales de propiedades distintas al material rocoso subyacente, como resultado de la acción de organismos vivos, clima, roca madre y relieve”. En la definición de suelo que ofrece el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA, 1998), el suelo es un cuerpo natural formado por una fase sólida (minerales y materia organica), una fase líquida y una fase gaseosa que ocupa la superficie de la tierra, organizada en horizontes o capas de materiales distintos a la roca madre, como resultado de adiciones, pérdidas, transferencias y transformaciones de materia y energía, que tiene capacidad para servir de soporte a las plantas con raíces en un medio natural. Los límites superiores del suelo son la atmósfera, las aguas superficiales poco profundas (es decir, que pueden soportar el crecimiento de raíces), las plantas vivas o elmaterial organico que no ha comenzado a descomponerse. Los límites horizontales los constituyen areas donde el suelo es invadido por aguas profundas (mas de 2.5 m), materiales estériles, rocas o hielo. El límite inferior esta constitu ido por la roca dura y continua. De manera arbitraria, la profundidad maxima del suelo se establece en 2 m. De este modo, la visión del suelo como una intersección de atmósfera, litosfera, hidrosfera y biosfera ha dejado paso a un concepto de suelo como un subsistema de los ecosistemas terrestres. Este concepto sistémico del suelo implica tres características fundamentales: § Complejidad: El suelo esta caracterizado por una atmósfera interna, una economía particular del agua, una flora y fauna determinada, u nas partículas minerales y unas partículas organicas, estando todos estos componentes fuertemente relacionados. Dinamismo: El suelo adquiere progresivamente sus propiedades por la acción combinada del medio. La roca madre se altera por influencia del clima y la vegetación; los residuos vegetales y animales son atacados por los microorganismos del suelo, forman complejos organicos coloidales que se denominan humus y que después se mineralizan progresivamente; se establecen uniones mas o menos íntimas entre los minerales procedentes de la alteración de la roca y el humus; las sustancias solubilizadas y las partículas coloidales sofren migraciones. Así, al fin de su proceso evolutivo, el suelo da lugar a un medio estable y equilibrado con el clima, la vegetación y la roca madre. Sin embargo, este equilibrio puede rompersemediante una modificación apreciable del clima o la vegetación, comenzando un nievo proceso de evolución. Permeabilidad: El suelo es un sistema abierto. Esta permeabilidad repercute en la mayor o menor facilidad de degradación.

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1.2 El suelo: esquema general de su formación

1.2.1 Procesos basicos
Desde un punto de vista global en el suelo se pueden encontrar tres tipos de procesos generales: § § Aporte, alteración y pérdida del material litológico. Aporte, alteración y pérdida del material organico.

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Reorganización de ambos materiales por mezcla, agregación, translocación y diferenciación.

Es decir, que los complejos procesos de transformación de un suelo se reducen a adiciones, transformaciones, transferencias y pérdidas de materiales. Basicamente, se trata de sólo tres procesos: meteorización física, alteración química y translocación de sustancias. Estos procesos afectan tanto a la fase mineral como a la fase organica del suelo y constituyen lo que tradicionalmente se denomina como los procesos basicos o generales en la formación del suelo ya que actúan siempre en la formación de todos los suelos. Los procesos de meteorización física del material original pueden observarse en la base del perfil de suelo, donde la roca original aparece fragmentada en bloques de tamaño heterogéneo y en partículas mas finas. La fragmentación mecanica del sustrato original ocurre por causas fundamentalmente climaticas (procesos de dilatación/contracción debido a la insolación o a la congelación, cambios de humedad) pero también a causasgeológicas, como el descenso de presión que sufren las rocas al aflorar en la superficie, cristalización de sustancias en los poros del suelo o a la acción mecanica de las raíces de las plantas, que pueden llegar a fracturar el material. Entre los procesos de alteración química figuran el empardecimiento, la rubefacción, la fersialitización, la ferralitización o la gleyzación. Los procesos de translocación se realizan debido a la acción del agua. Normalmente, el movimiento del agua en el perfil es descendente. Sin embargo, en climas aridos, es perceptible el movimiento ascendente de las sales debido a los procesos de evapotranspiración. En zonas de relieve montañoso, el desplazamiento lateral del agua d suelo también puede tener efectos el importantes en la formación del suelo (Figura 1-3). En los procesos de translocación pueden distinguirse dos fases distintas: § § Eluviación. Es la fase inicial de movilización de materiales que constituyen la capa superficial del suelo. Iluviación. Es la fase de inmovilización o acumulación de sustancias procedentes de las capas superiores del suelo en las zonas mas profundas.

RELIEVE ONDULADO

RELIEVE SUAVE clima húmedo clima arido

Figura 1-3. Movimiento del agua en el suelo.

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1.2.2 Etapas de la formación del suelo
El suelo procede de la roca madre, la cual se altera por la acción de los factores ambientales y en su formación se desarrollan una serie de procesos que transforman el material original hasta darle una morfología y propiedades propias. En la formación del suelo intervienen un conjunto de procesos muyheterogéneos. Esta complejidad se desprende si nos fijamos en la posición del suelo en la Naturaleza. El suelo esta sometido a las leyes de la litosfera, hidrosfera, biosfera y atmósfera. De este modo, el suelo es el resultado de la acción de cinco factores formadores principales:
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Litología. La naturaleza litológica del sustrato original condiciona las propiedades químicas (acidez, riqueza en nutrientes, etc.) y físicas del suelo (permeabilidad, consistencia, textura, etc.). La influencia del material original se pone de manifiesto en propiedades como el color, la textura, la estructura, la acidez y otras muchas propiedades del suelo. Las rocas que contengan abundantes minerales inestables evolucionaran facil y rapidamente para formar suelos, mientras que aquellas otras, como las arenas maduras, que sólo contienen minerales muy estables, como el cuarzo, apenas si llegan a edafizarse aunque estén expuestas durante largo tiempo a la meteorización. La roca regula la penetración y circulación del aire y del agua, lo que va a condicionar de un modo decisivo la fragmentación, alteración y translocación de los materiales. En general, cuando el resto de condiciones permanecen iguales, existe una estrecha relación entre el tipo de suelo y las características de la roca madre. Clima. El clima influye directamente sobre el suelo mediante la humedad y la temperatura, y de manera indirecta mediante la vegetación y el relieve. El clima es el principal agente de alteración química del suelo, así como de la fragmentación mecanica de determinados tipos de sustratos. Elclima controla los procesos que tienen lugar en el suelo y su intensidad. La disponibilidad y el flujo de agua regulan la velocidad de desarrollo de la mayoría de los procesos edaficos. Muchas propiedades de los suelos presentan determinadas tendencias relacionadas con las características del clima. La cantidad y el tipo de arcilla, por ejemplo tiene que ver con las características climaticas que controlan la alteración química. Existe una relación entre el tipo de mineral existente y la precipitación (Figura 1-4). Relieve. El relieve condiciona el desarrollo del suelo, fundamentalmente desde el punto de vista de la profundidad y la diferenciación de horizontes. El relieve influye sobre el transporte por gravedad. Los relieves abruptos favorecen la erosión, originando suelos lépticos, poco profundos (Figura 1-5). En los valles, por el contrario, se favorece el desarrollo en profundidad del suelo. El relieve, ademas, condiciona aspectos como la insolación, el drenaje del suelo y determinados procesos geomorfológicos. La relación entre el suelo y las características geomorfológicas del paisaje es tan estrecha que su conocimiento es la base para establecer los modelos de distribución de suelos útiles en cartografía y ordenación del territorio. Seres vivos. Los seres vivos afectan al suelo de diversas maneras. Las plantas constituyen la principal fuente de materia organica del suelo. Los seres vivos condicionan tanto procesos de tipo químico como físico, favoreciendo en general la fertilidad del suelo. Los animales excavadores trituran y mezclan el materialdel suelo, lo que influye sobre la estructuración, la permeabilidad y la aireación. En general, los vertebrados y algunos invertebrados, como los artrópodos, son responsables de la bioturbación del suelo. Los invertebrados no artrópodos colaboran en la alteración de la materia organica y favoreciendo la mezcla de materia organica y mineral del suelo. La vegetación posee un papel clave en la formación del suelo, sobre todo si se considera su capacidad de meteorización de la roca (líquenes, raíces, etc.) o el aporte de materia organica.

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Edad. El tiempo constituye un factor importante en el suelo, de tal modo que los suelos mas antiguos son los que muestran un mayor desarrollo en profundidad del perfil y una mayor diversificación de horizontes. La velocidad de formación del suelo va desde 1 mm/año hasta 0,001 mm/año. Las propiedades del suelo pueden variar en función del momento del día o el año, ademas de la existencia de cambios muy lentos que necesitan decenas o cientos de años para producirse.

precipitación temperatura evaporación vegetación tundra taiga-podzol estepa semidesierto y desierto sabana selva tropical sabana

lateritas

Al2 O3 ilita-montmorillonita caolinita

hidrólisis

roca madre

poca alteración química

Figura 1-4. Relación entre el clima y los suelos a lo largo de un gradiente latitudinal (a partir de Strakhov, 1968).

La formación del suelo tiene lugar como consecuencia de la actuación de estos cinco factores formadores, y en ella desde el punto de vista didactico se pueden distinguir dosetapas: la etapa inicial que representa la diferenciación de los constituyentes del suelo y una etapa final en la que los constituyentes se reorganizan y evolucionan para formar el suelo.
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La etapa inicial comienza, lógicamente, con la fragmentación de las rocas originales y también de los restos de los organismos que poco a poco han ido colonizando el material. La desagregación del material facilitara la circulación del aire y del agua, y también favorecera la actividad biótica, todo lo cual conducira a la subsiguiente alteración química del material. Los minerales de las rocas originales, dependiendo de la estabilidad, se alteran en mayor o menor medida, apareciendo en el suelo mas o menos transformados. Los iones liberados en la alteración mineral pasaran a la solución del suelo formando geles o se recombinaran para dar lugar a nuevos minerales. Por otra parte, los vegetales y animales sufren al morir unas intensas transformaciones químicas, desarrollandose un nuevo material organico que evoluciona para alcanzar un equilibrio en las condiciones edaficas, llamado humus. Durante estos procesos de transformación del material organico se desprenderan compuestos sencillos que iran a engrosar la solución del suelo y también se pueden desprender como consecuencia de

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estas reacciones determinados gases, ademas de agua, pero el agua y los gases del suelo proceden fundamentalmente de la atmósfera.
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Etapa final. Todos los constituyentes formados o liberados en la etapa inicial (minerales, humus, geles, gases, agua y soluciones) sufren unaserie de procesos de mezcla y diferenciaciones que si evolucionan in situ conducen a la formación del suelo, mientras que si son arrastrados a otros lugares, dan lugar a los sedimentos (los cuales pueden sufrir posteriormente nuevos procesos de edafización). En la fase final la transformación es tan intensa que el material adquiere una morfología y unas características químicas propias. Las sustancias minerales originales se han transformado física y químicamente, se han reorganizado y unido entre sí y a la fracción organica y han formado nuevos agregados estructurales. Las movilizaciones de sustancias adquieren en esta fase un papel predominante.

suelos superficiales de escaso desarrollo

suelos de desarrollo moderado

suelos profundos

Figura 1-5. Zonación del desarrollo del suelo, según el relieve (vista de la Sierra de las Nieves, Malaga).

1.3 El perfil y los horizontes del suelo
Como la edafización actúa desde la superficie y va perdiendo su intensidad conforme profundizamos en el perfil del suelo, el material se altera de un modo diferencial y como resultado de la actuación de estos procesos de meteorización y translocación se pasa de un material homogéneo o uniforme, como es la roca, a un material heterogéneo, estratificado en capas con diferentes propiedades como es el suelo; es decir, se produce la horizonación del material. Y es precisamente esta característica, representada por la variación regular de las propiedades y constituyentes del suelo en función de la profundidad, la característica mas representativa de los suelos, rasgo quelos diferencia claramente de las rocas. A cada capa en que se organiza el material del suelo se le denomina horizonte, y su superposición constituye el perfil del suelo. Los horizontes constituyen las unidades para el estudio y para la clasificación de los suelos. Los horizontes edaficos son capas aproximadamente paralelas a la superficie del terreno y se establecen en función de cambios de las propiedades y constituyentes (que son el resultado de la actuación de los procesos de formación del suelo) con respecto a las capas inmediatas.

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Los horizontes se ponen, normalmente, de manifiesto en el campo, en el perfil del suelo, pero los datos de laboratorio sirven para confirmar y caracterizar a estos horizontes. Generalmente bastan solo tres propiedades para establecer la horizonación de un suelo:
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Color. Textura. Estructura.

Aunque propiedades como la consistencia, la reacción acida y otras, son a veces de gran ayuda, el mas mínimo cambio detectado (en una sola o en varias de estas propiedades) es suficiente para diferenciar un nuevo horizonte.

1.3.1 Nomenclatura ABC de los horizontes del suelo
La designación de horizontes constituye uno de los pasos fundamentales en la definición de los suelos. Para designar a los horizontes del suelo se usan un conjunto de letras y de números.

Horizontes principales
Los horizontes se designan mediante letras mayúsculas que nos indican las características fundamentales del material de que esta constituido. De manera simple, los horizontes principales se designan mediante las siguientes letras:
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H. Acumulaciones de materia organica sin descomponer (>20-30%), saturados en agua por largos períodos. Es el horizonte de las turbas. O. Capa de hojarasca sobre la superficie del suelo (sin saturar agua; >35%), frecuente en los bosques. A. Formado en la superficie, con mayor porcentaje de materia organica (transformada) que los horizontes situados debajo. Típicamente de color gris oscuro, mas o menos negro, pero cuando contiene poca materia organica (suelos cultivados) puede ser claro. Estructura migajosa y granular. E. Horizonte de fuerte lavado. Típicamente situado entre un A y un B. Con menos arcilla y óxidos de Fe y Al que el horizonte A y B. Con menos materia organica que el A. Muy arenosos y de colores muy claros (altos values). Estructura de muy bajo grado de desarrollo (la laminar es típica de este horizonte). B. Horizonte de enriquecimiento en: arcilla (iluvial o in situ), óxidos de Fe y Al (iluviales o in situ) o de materia organica (sólo si es de origen iluvial; no in situ), o también por enriquecimiento residual por lavado de los carbonatos (si estaban presentes en la roca). De colores pardos y rojos, de cromas (cantidad de color) mas intensos o hue (tonalidad del color) mas rojo que el material original = hor. C). Con desarrollo de estructura edafica (típicamente en bloques angulares, subangulares, prismatica). C. Material original. Sin desarrollo de estructura edafica, ni rasgos edaficos. Blando, suelto, se puede cavar con una azada. Puede estar meteorizado pero nunca edafizado. R. Material original. Roca dura, coherente. No se puedecavar.

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Horizontes de transición
Se presentan cuando el límite entre los horizontes inmediatos es muy difuso, existiendo una capa ancha de transición con características intermedias entre los dos horizontes. Se representan por la combinación de dos letras mayúsculas (por ejemplo: AE, EB, BE, BC, CB, AB, BA, AC y CA). La primera letra indica el horizonte principal al cual se parece mas el horizonte de transición.

Horizontes mezcla
En algunas ocasiones aparecen horizontes mezclados que constan de partes entremezcladas. Estan constituidos por distintas zonas en cada una de las cuales se puede identificar a un horizonte principal ( en la misma capa existen trozos individuales de un horizonte completamente rodeados de zonas de otro horizonte). Se designan con dos letras mayúsculas separadas por una raya diagonal (p.ej. E/B, B/C); la primera letra indica el horizonte principal que predomina.

Letras sufijo mas usuales
Las letras minúsculas se usan como sufijos, para calificar a los horizontes principales especificando el caracter dominante de este horizonte. Las letras minúsculas van inmediatamente después de las letras mayúsculas. La Tabla 1-1 muestra las letras utilizadas como sufijo en la nomenclatura de los perfiles de suelo.
Tabla 1-1. Letras sufijo. LETRA p h DESCRIPCIÓN Horizonte arado, (del inglés plow = arar). Practicamente siempre referida al hor. A, (Ap). Acumulación de materia organica (h de humus). Normalmente por mezcla, en el horizonte A de suelos vírgenes (Ap y Ah son excluyentes) y sólo en los podzoles, poriluviación, en el horizonte B (Ah Bh). Horizonte B de alteración, (del inglés weathering = meteorización) reflejada, con respecto al horizonte inferior, por: la arcilla (alto contenido, formada in situ), y/o el color (mas rojo o mas pardo), y/o la estructura (edafica, no la de las rocas originales). Si en el material original había carbonatos el B se puede formar simplemente por lavado de estos carbonatos (hor. de enriquecimiento residual). Bw. Acumulación de arcilla iluvial, (de textura, o sea granulometría). Bt. Acumulación de carbonatos secundarios (k de kalcium). Llamado 'ca' en otras terminologías). En B (frecuente), en C (muy frecuentemente) y a veces en A (Ak Bk Ck). Acumulación de yeso. Ay By Cy Acumulación de sales mas solubles que el yeso (y + z = sa, en otras terminologías). Az Bz Cz. Acumulación de sesquióxidos, típico de los podzoles. Bs, también en los ferralsoles. Moteado (abigarrado) por reducción del Fe. Manchas de colores pardos/rojos y gris/verde. Hidromorfía parcial. Bg Cg y mas raramente Ag. Reducción fuerte, como resultado de la influencia de la capa freatica, colores gris verdoso / azulados (hidromorfía permanente, o casi). Cr Br. Fuertemente cementado. Frecuentemente por carbonatos (Bmk), pero en otras condiciones puede ser por materia organica (Bmh), por sesquióxidos de Fe (Bms) o por sílice (Bmq) Horizonte de suelo enterrado (paleosuelo) o bicíclico (p.e. Btb), (del inglés buried = enterrado).

w

t k y z s g r m b

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Cifras
Se usan las cifras sufijo para indicar una subdivisión vertical de un horizontes del suelo. El númerosufijo siempre va después de todas las letras símbolo. La secuencia numérica se aplica solo a un conjunto de letras determinado, de tal forma que la secuencia se empieza de nuevo en el caso de que el símbolo cambie (por ejemplo: Bt1 - Bt2 - Btg1 - Btg2). Sin embargo, una secuencia no se interrumpe por una discontinuidad litológica (por ejemplo; Bt1 - Bt2 - 2Bt3 - 2Bt4 - 3Bt5). Se usan las cifras prefijo, en numeración romana, para indicar discontinuidades litológicas, indican que el material que formó el suelo no era homogéneo, (por ejemplo, suelo formado a partir de distintos estratos sedimentarios superpuestos). La Figura 1-6 muestra dos ejemplos de designación de horizontes.

Figura 1-6. Designación de horizontes mediante el sistema ABC.

1.3.2 Descripción de horizontes
Para el estudio de los horizontes ha de hacerse una completa descripción de sus características morfológicas, en el campo, junto a un completo analisis de sus propiedades físicas y químicas, en el laboratorio. En líneas generales los datos se refieren: Al medio ambiente en el que se encuentra el suelo: localización geografica, roca, relieve, vegetación y uso, clima, drenaje, etc.) A los horizontes en sí mismos. Con datos de campo (espesor, textura, estructura, color, consistencia y límite) y datos del analisis del suelo en el laboratorio: analisis físicos (granulometría,

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retenciones de agua, densidades, etc.), químicos (materia organica, N, CaCO3, etc.), fisicoquímicos (pH, capacidad de cambio iónico, conductividad eléctrica, etc.) y micromorfológicos. Con todos estos datospodran establecerse interesantes conclusiones acerca del la clase de suelo, de sus propiedades, de su formación, de su fertilidad y de su uso mas racional.

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2 COMPONENTES SÓLIDOS INORGANICOS DEL SUELO

2.1 Composición del suelo
El suelo puede ser considerado como un sistema disperso en el que pueden diferenciarse tres fases (Figura 2-1):
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Fase sólida: agregados minerales y organicos. Fase líquida: agua de la solución del suelo. Fase gaseosa: atmósfera del suelo contenida en el espacio poroso.

En volumen, la fase sólida ocupa aproximadamente el 50% del to tal, mientras que las fases gaseosa y líquida se reparten el resto del espacio disponible Figura 2-2.
FASE GASEOSA (poros vacíos)

FASE SÓLIDA (agregados minerales y materia organica)

FASE LÍQUIDA (poros rellenos de agua)

Figura 2-1. Esquema de las fases del suelo.

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Figura 2-2. Composición del suelo.

2.2 La fase sólida
Los minerales constituyen la base del armazón sólido que soporta al suelo. Cuantitativamente en un suelo normal la fracción mineral representa de un 45-49% del volumen del suelo. Pero dentro de la fase sólida constituyen, para un suelo representativo, del orden del 90-99% (el 10-1% restante corresponde a la materia organica). La fase sólida representa la fase mas estable del suelo y por tanto es la mas representativa y la mas ampliamente estudiada. Es una fase muy heterogénea, formada por constituyentes inorganicos y organicos. La fase sólida constituye el esqueleto o matriz del suelo. La disposición de las partículas del esqueleto permite laexistencia de una cantidad variable de poros. Como promedio, un suelo cultivado contiene, aproximadamente un 45% de materia mineral, un 5% de materia organica, un 15-35% de agua y el resto, de aire. La fase sólida del suelo proviene de la descomposición de las rocas y de los residuos vegetales, y es relativamente estable en cuanto a su composición y organización. Dicha estabilidad suele servir para la caracterización de un suelo.

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Las fases gaseosa y líquida son mas variables. La solución del suelo esta sometida a cambios debidos a procesos de evaporación, absorción por las raíces, lluvia, riego, etc. La fase gaseosa sufre fluctuaciones en función de los procesos de difusión de gases y desplazamiento de aire por el suelo. La disposición y acomodación de las partículas de la fase sólida del suelo determina una serie de características físicas del suelo, como:
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Estructura. Porosidad. Permeabilidad. Densidad.

La fase sólida del suelo es la fuente de la mayoría de los nutrientes vegetales; es el almacén de agua requerida por las plantas y determina la eficiencia con que el suelo desempeña las funciones que permiten el desarrollo de las plantas.

2.3 Componentes sólidos inorganicos del suelo
Los suelos se forman habitualmente a expensas de un material mineral de partida que puede ser una roca o algún otro tipo de material inorganico acumulado progresivamente por diversos procesos. El origen de este material puede ser de diversos tipos (Tabla 2-1). Las partículas minerales de la fase sólida mineral del suelo proceden de la alteración pormeteorización del material litológico original. Estos procesos de alteración pueden ser de diversos tipos:
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Físicos o mecanicos: son procesos que no alteran la composición química del mineral, sino su forma o tamaño. Mediante los procesos físicos, las partículas minerales del material original pasan al suelo con diferentes tamaños, pero con la misma naturaleza química. Químicos: procesos que alteran la composición química del mineral. Mediante los procesos químicos se originan nuevos minerales, con composición, estructura y propiedades diferentes del material original. Por lo general, la alteración química origina partículas de diametro inferior a 2 µm (arcillas).

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Tabla 2-1. Origen del material mineral del suelo. Efusivas (lavas) Granitos Rocas ígneas Gabros Plutónicas Basaltos Peridotitas Roca Gneisses Pizarras Rocas metamórficas Esquistos Marmoles Calizas Rocas sedimentarias Areniscas Material aluvial: material depositado por un río. Material lacustre: material depositado en lagos y depresiones, principalmente en climas glaciales. Material marino: sedimento transportado por los ríos hacia el mar, y posteriormente expuesto. Material eólico: sedimentos transportados por el viento. Material coluvial: materiales transportados por las laderas de las montañas por acción de la gravedad.

2.3.1 Las arcillas: origen, estructura y propiedades
Desde el punto de vista químico, la arcilla constituye el componente mas importante de la fracción mineral del suelo, ya que esta constituida por partículas cargadas capaces de interactuar con la solucióndel suelo.

Origen
Los minerales de arcilla son los aluminosilicatos. Esta constituidos basicamente por Si, Al y O, ademas de otros elementos, como Na, K, Ca, Mg, Fe, etc. Desde la antigüedad se sabía que algunos componentes del suelo son capaces de intercambiar bases. Si sometemos una muestra de arcilla a electrolisis, en el anodo se acumulan sílice, alúmina y óxidos de hierro. En el catodo se depositan K+, Na+, Ca2+ y Mg2+, entre otros cationes. En 1929, mediante la aplicación de técnicas de rayos X, Grim y Holding determinaron la naturaleza cristalina de las arcillas. Las arcillas son un conjunto de minerales de origen secundario, formado en el proceso de alteración química de las rocas, poseen un tamaño coloidal, con estructura cristalina bien definida y un gran desarrollo superficial, con propiedades físico-químicas responsables en gran parte de la actividad físico-química del suelo.

Estructura de las arcillas
Todos los silicatos estan constituidos por una unidad estructural común, un tetraedro de coordinación Si-O. El silicio situado en el centro del tetraedro de coordinación y rodeado de 4 oxígenos situados en los vértices. Este grupo tetraédrico se encuentra descompensado eléctricamente (SiO4)4-, por lo que los oxígenos se coordinan a otros cationes para compensar sus cargas. Dependiendo del número de oxígenos que se coordinen a otros silicios se originan los grandes grupos de silicatos (es decir, según el número de vértices compartidos por tetraedros, que pueden ser 0, 1, 2, 3, y 4; Tabla 2-2).

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Los tetraedros pueden unirse por labase para formar hexaedros. De este modo, la fórmula general de las arcillas podría ser la siguiente: (Si2O4)n2n-

Tabla 2-2. Tipos de silicatos. Número de atomos de oxígeno compartidos por cada tetraedro 0 1 2 2y3 3 4 Tipo de agrupamiento de los tetraedros aislados parejas anillos cadenas planos tridimensional Nombre del gran grupo de silicato Nesosilicatos Sorosilicatos Ciclosilicatos Inosilicatos Filosilicatos Tectosilicatos

Según sea la coordinación de los otros oxígenos que se unen a otros cationes distintos del silicio se forman los diferentes minerales dentro de cada gran grupo de silicatos. La estructura de estos minerales se origina por repetición de una celdilla unidad constituida por la asociación de tetraedros (aislados, o parejas , etc) y por los cationes que se sitúan entre los grupos tetraédricos. Desde el punto de vista edafico el gran grupo de los filosilicatos es la clase mas importante, ya que a este grupo pertenecen la mayoría de los minerales de la fracción arcilla. Los filosilicatos estan constituidos por el agrupamiento de los tetraedros compartiendo entre sí tres vértices (los tres del plano basal) formando planos (Figura 2-3). El cuarto vértice (el vértice superior) se une a un catión de coordinación octaédrica. Generalmente el catión octaédrico es Mg (capa llamada trioctédrica) o Al (capa dioctaédrica).

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Oxígeno

Silicio

Capa tetraédrica

Hidroxilo

Aluminio, magnesio

Capa octaédrica

Figura 2-3. Estructura de las arcillas.

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De esta manera la estructura de estos minerales esta f rmada por unapilamiento de capas de o tetraedros y octaedros, formando estructuras laminares (Figura 2-4). Las capas se unen mediante oxígenos compartidos. Se trata, por lo tanto de capas íntimamente unidas y difíciles de separar. Según el modelo de repetición se forman dos tipos de laminas con diferentes estructuras:
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La 1:1 con una capa de tetraedros y otra de octaedros, y la 2:1 con dos capas de tetraedros que engloban a una de octaedros. Las capas de tetraedros y octaedros no estan aisladas sino que comparten planos comunes en los que los oxígenos estan unidos simultaneamente a un Si tetraédrico y a un Mg o Al octaédricos.

En las capas tetraédricas y octaédricas se producen sustituciones entre cationes que cuando son de distinta valencia crean déficit de carga y para compensarlos son atraídos otros cationes que se introducen entre las laminas, son los llamados cationes interlaminares. Dependiendo del déficit que se origine, de donde se produzca (capa tetraedrica u octaédrica) y de los cationes interlaminares atraídos, aparecen las distintas especies minerales: caolinitas, serpentinas, micas (moscovita, biotita, ilita), esmectitas (montmorillonita), vermiculita, clorita, sepiolita y vermiculita, principalmente.

Minerales de 2 capas (estructura 1:1)
Caolinita La caolinita esta formada por una capa de tetraedros de SiO44- sobre la que se sitúa otra capa de octaedros de AlOH 66-, con los vértices compartidos (Figura 2-4). Cada capa tiene aproximadamente 7.2 Å de espesor. La superficie específica es baja, hallandose en torno a 10-20 m 2/g. La fórmula general delas caolinitas es la siguiente: Si4Al4O10(OH) 8 En las caolinitas, el Si no se sustituye nunca. La partícula elemental es eléctricamente neutra. La CIC es muy baja (1-10 cmol(+)/kg), lo que explica la baja fertilidad de los suelos ricos en caolinita. Cada unidad fundamental se une a la siguiente por puentes de hidrógeno (entre las superficies 3ª y 4ª, 5ª y 6ª, etc.). Esta unión no permite que entren moléculas de agua o iones en la estructura: la capacidad de cambio es baja en las caolinitas. Otros minerales de arcilla con estructura 1:1 son la dickrita (14.2 Å) o la nacrita (48 Å). En algunos suelos tropicales se acumula haloisita, que es una especie de caolinita hidratada. Calentada a 100ºC se transforma en metahaloisita.

Minerales de 3 capas (estructura 2:1)
Los minerales de arcilla de tres capas se derivan de la pirofilita o el talco. Esmectitas Las esmectitas son un grupo de minerales de arcilla entre los que se encuentran la pirofilita, la beidellita y la montmorillonita. La montmorillonita no ofrece una buena cristalización, ya que las capas se unen mediante fuerzas de Van der Waals. La entrada de agua y cationes entre las capas es muy facil, lo que permite una facil expansión de la red. La CIC es my elevada (80-150 cmol(+)/kg). La separación entre las capas esta en torno a 14.2 Å. Sin embargo, las montmorillonitas son arcillas hinchables, que aumentan de tamaño

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cuando absorben moléculas de agua (Figura 2-4). Con etilenglicol o glicerol se pueden separar las capas hasta en 17.2 ó 18.3 Å, respectivamente. Las grietas en los suelosarcillosos secos se deben a la pérdida de agua, lo que induce la pérdida de volumen de las montmorillonitas. La relación S/V es muy elevada (puede llegar a ser de hasta 600-800 m 2/g). Micas Las micas son minerales de tres capas, pero distintos a las montmorillonitas. La celdilla elemental viene cargada negativamente, pero se compensa mediante la entrada de iones K+. En las micas, existe mayor carga dentro de la lamina elemental, lo que le confiere propiedades características. El K+ permanece fuertemente retenido, haciendo que el mineral no sea expansible, no pueda recoger a otros cationes. La capacidad de cambio es baja, y el espaciado entre capas es constante: 10 Å. Ilita Las ilitas son minerales de tres capas derivados de la pirofilita, donde la sustitución de Si 4+ por Al 3+ es menos intensa. El exceso de carga negativa es de 1.3 en lugar de 2. Al tener menor carga negativa, el potasio no se retiene de manera tan fuerte, de modo que pueden entrar iones de tamaño parecido, o menores si estan hidratados y el radio iónico total es semejante Por lo tanto, el espaciado de las capas es variable, aunque no tanto como en las montmorillonitas (Figura 2-4). La relación S/V es semejante a la de las montmorillonitas, mientras que su capacidad de cambio es algo menor (20-40 meq/100g). Clorita La clorita presenta muchas sustituciones isomórficas en las capas tetraédrica y octaédrica (Al 3+ por Si4+ y Mg2+ por Al3+). La disminución de carga es compensada mediante una capa octaédrica que se intercala entre las laminas. La expansión de la red es difícil, así como la entradade moléculas de agua y cationes. Vermiculita No son muy frecuentes. Son arcillas de tipo intermedio entre las cloritas y las micas. La expansión de la red es facil, lo que permite la entrada de agua y cationes que sustituyen al Mg2+.

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ESQUEMA GENERAL
Superficies externas Lamina de tetraedros

Lamina de octaedros

Lamina de tetraedros Superficies in ternas Unidad cristalina

Espacio interlaminar

Atomo de oxígeno

Minerales de dos capas (estructura 1:1) Caolinita
Uniones internas mediante enlaces O–O. Mínima expansión de la red. No se permite la entrada de agua y cationes en el espacio interlaminar.

7Å

Minerales de tres capas (estructura 2:1) Esmectita Mica
Uniones internas mediante enlaces O –O + y puentes de K . Espacio interlaminar moderadamente amplio, con una moderada expansión de la red. Limitada entrada de agua y cationes en el espacio interlaminar.

Uniones internas mediante enlaces O –O. Espacio interlaminar amplio, facil expansión de la red. Facil entrada de agua y cationes en el espacio interlaminar. K
+

K

+

14 Å

10 Å

Clorita

Vermiculita

Uniones O–O e hidróxidos polimerizados

Uniones internas mediante enlaces O–O, hidróxidos de Mg y Al. Espacio interlaminar amplio, pero difícil expansión de la red. Entrada limitada de agua y de cationes en el espacio interlaminar. Mg · H2O
2+

Uniones internas mediante enlaces O–O, 2+ y puentes de Mg . Mg · H2 O 14 Å
2+

14 Å

Espacio interlaminar amplio, facil expansión de la red. Facil entrada de agua y de cationes en el espacio interlaminar, 2+sustituyendo al Mg .

Figura 2-4. Esquema de la estructura laminar de los principales tipos de arcilla.

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Minerales accesorios de la arcilla
Se trata de minerales cuyo tamaño es semejante al de la arcilla, y no pueden separarse de ella en el fraccionamiento por tamaño. Sin embargo, se trata de minerales de estructura distinta a las arcillas. Entre estos minerales se encuentran los siguientes:
¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨

Óxidos e hidróxidos de Fe Óxidos e hidróxidos de Al Alofanas Sílice Carbonatos Sulfatos Otros compuestos de Mn y MnO 2.

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3 COMPONENTES SÓLIDOS ORGANICOS DEL SUELO

3.1 La materia organica del suelo
Desde la antigüedad, los agricultores han reconocido el efecto beneficioso de la materia organica del suelo sobre los cultivos. Sin embargo, estos beneficios son objeto de controversia aún hoy en día. No siempre se ha valorado suficientemente el papel de la materia organica en los suelos agrícolas, debido posiblemente al bajo contenido de estos componentes en estos suelos, muy inferior en comparación con los suelos forestales. También se ha considerado tradicionalmente que los fertilizantes pueden sustituir a la materia organica del suelo, lo cual es cierto sólo en parte. El papel relevante de la materia organica se pone de manifiesto desde las etapas iniciales de la formación del suelo. La formación del suelo comienza cuando la vida vegetal y animal se instala en los primeros restos de descomposición del material original. Los restos de los seres vivos se incorporan al suelo tras su muerte. El relevante papel que ejercen sobre lafertilidad del suelo no se corresponde con la baja proporción en la que estos compuestos se encuentran en los suelos. Muchos de los efectos beneficiosos de la materia organica del suelo han sido investigados y demostrados. Otros, sin embargo, parecen estar asociados con otros factores edaficos, de modo que es difícil atribuirles una causa concreta. De hecho, el suelo debe ser considerado como un sistema complejo cuyos componentes interactúan entre sí, y sus propiedades resultan del efecto combinado de todas estas interacciones.

3.1.1 Componentes de la materia organica del suelo
La materia organica del suelo constituye un sistema complejo y heterogéneo, con una dinamica propia e integrado por diversos grupos de sustancias. La materia organica del suelo se compone de vegetales, animales y microorganismos vivos, sus restos, y las sustancias resultantes de su degradación físico-química. Normalmente representa del 1 al 6% en peso, aunque esta proporción puede ser muy variable dependiendo del momento del año, tanto en suelos agrícolas (por causa de la fenología del cultivo o la época de cosecha) como naturales (dependiendo en este caso de la presencia de especies caducifolias o perennes, por ejemplo). Es de gran importancia por su

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influencia en la estructura, en la capacidad de retención de agua y nutrientes, y en los efectos bioquímicos que causa sobre los vegetales. Una parte considerable de la materia organica esta formada por microorganismos, que a su vez crecen a partir de restos, o de enmiendas organicas. Durante el proceso degradativo, la relaciónC/N disminuye, de modo que el contenido medio final en el humus esta en torno al 5% de nitrógeno. El concepto de materia organica del suelo se usa generalmente para referirse a los componentes de origen organico del suelo, incluyendo los tejidos animales y vegetales, los productos de su descomposición parcial y la biomasa del suelo (Figura 3-1). La dinamica de este complejo sistema esta determinada por: 1) El continuo aporte al suelo de restos organicos de origen vegetal y animal. Los compuestos organicos que son aportados al suelo según cualquiera de estas vías sufren en primer lugar una alteración mecanica, por acción de la fauna y los microorganismos del suelo. 2) Su continua transformación bajo la acción de factores de tipo biológico,físico y químico. Así, las moléculas organicas complejas (como proteínas o polisacaridos) son degradadas para obtener moléculas mas sencillas (como aminoacidos u oligosacaridos). Algunos productos de esta degradación pueden sufrir la acción de procesos de reorganización por causa de los microorganismos del suelo. Por estas razones, la materia organica constituye un conjunto de múltiples sustancias, en constante transformación y difíciles de definir, frente a los componentes inorganicos de la fase sólida del suelo, lo que unido a la diversidad de reacciones químicas que tienen lugar y a la heterogeneidad del medio, explica la gran diversidad de sustancias húmicas resultantes. El hecho de su constante transformación sirve como criterio de clasificación, atendiendo a su grado de evolución. De este modo, se puede agrupar elconjunto de la materia organica del suelo de la siguiente forma: 1) Vegetales y animales vivos, que viven en el suelo e influyen directamente sobre sus propiedades. La falta de precisión terminológica hace que algunos autores excluyan a este grupo de la materia organica del suelo, así como los productos de su descomposición inicial. De una manera muy general, en este grupo se incluyen basicamente las plantas (raíces), así como la biomasa microbiana, la fauna del suelo, etc. Este grupo constituye aproximadamente el 5 % de la materia organica del suelo. 2) Materia organica muerta. Constituye la mayor parte de la materia organica del suelo (95 %). Contribuye tanto a la fertilidad química como a la fertilidad física del suelo. a. Materia organica fresca, o materia organica labil. constituida por los restos animales y vegetales que se incorporan al suelo y transformados de manera incompleta, junto a otros materiales incorporados por el hombre, como los restos de cultivos enterrados, compost, estiércol, basuras, abonos verdes, purines, etc. La materia organica fresca es atacada por organismos del suelo de tipo animal (gusanos, insectos, protozoos, etc.), vegetal y hongos. La materia organica fresca posee la misma composición química que los tejidos vivos de los que procede. La transformación inicial es mas alta cuanto mas elevado es el grado de actividad biológica del suelo. i. Los residuos de las plantas constituyen el principal material originario de la materia organica del suelo. Estos residuos aportan al suelo una gran cantidad anual de compuestos organicos. Enlos suelos cultivados, este aporte es menor, puesto que la cosecha retira del sistema gran parte de la materia organica que sería reincorporada al suelo. Los tejidos vegetales vivos sufren ya el ataque de organismos, entre los que

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se encuentran los saprófitos. Al mismo tiempo tienen lugar una serie de procesos bioquímicos en los tejidos senescentes que afectan a sus propiedades (síntesis de enzimas, oxidación, degradación de las membranas celulares, síntesis de polímeros fenólicos, etc.). ii. Restos de animales. La materia de origen animal que llega al suelo esta constituida por los cadaveres y las deyecciones de los animales. Los restos de cadaveres de animales superiores, principalmente, evolucionan rapidamente y no dejan restos en el suelo de forma duradera. Los restos animales constituyen tan sólo fuentes secundarias de materia organica del suelo b. Materia organica transformada. Productos procedentes de la descomposición inicial de la materia organica. i. Sustancias no húmicas. 1. Compuestos hidrocarbonados (formados por C, H y O), tales como azúcares solubles, almidón, celulosa, lignina, grasas, resinas, taninos, etc. El grupo mas abundante es el de los polisacaridos (celulosa, hemicelulosa, almidón, etc.). 2. Sustancias nitrogenadas, sobre todo en forma de aminoacidos, péptidos, proteínas, aminoazúcares, etc. Son sustancias que se componen de C, H, O, N, P y S, basicamente. Se trata de sustancias complejas, constituidas por macromoléculas que difieren en su distinta velocidad de descomposición. Los azúcares, el almidón, la celulosa y lasproteínas son sustancias muy facilmente degradables, y sirven como fuente de energía para los microorganismos del suelo. Por el contrario, la lignina, las grasas, las resinas, los taninos, etc., son sustancias que se degradan muy lentamente y de forma incompleta, dejando residuos. La lignina o los taninos son macromoléculas aromaticas, con una tasa de descomposición muy lenta. Los lípidos provienen de la descomposición de restos vegetales, animales y microbianos. 3. Productos transitorios. Son sustancias resultantes de la degradación y la descomposición de las moléculas organicas complejas, que originan productos químicos sencillos. Corresponden a los eslabones de esta cadena de transformaciones, desde los materiales organicos frescos hasta los compuestos minerales, así como sustancias resultantes de la reorganización bioquímica de algunos de estos productos químicos sencillos. Algunas de las susta ncias mas importantes de este grupo son polisacaridos. Los polisacaridos tienen gran número de grupos -OH, así como grupos amino, carboxilos, fenoles y otros. Se producen en gran cantidad cuando los restos de materia organica fresca son degradados por la fauna microbiana del suelo. Pero con la misma velocidad con que son producidos, también son degradados. Pueden considerarse productos transitorios en el ciclo de la materia organica, dependiendo su velocidad de producción y descomposición de las condiciones ecológicas que afectan la actividad microbiana y de las características de los restos vegetales

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ii. Sustancias húmicas. Se originan a partir de losproductos transitorios mediante reacciones bioquímicas de síntesis que ocurren en el suelo. Estas sustancias son el humus y las huminas. Este grupo de sustancias no esta presente en la materia organica viva, sino que aparece exclusivamente en el suelo.

Compuestos organicos del suelo Organismos vivos Materia organica fresca Materia organica muerta Materia organica transformada Sustancias no húmicas Sustancias húmicas

Figura 3-1. Composición de la materia organica del suelo.

Desde un punto de vista químico, los componentes de la materia organica fresca son los siguientes: 1) Compuestos organicos. a. Hidratos de carbono. b. Monosacaridos: pentosas, hexosas, etc. c. Oligosacaridos: sacarosa, maltosa, etc. d. Polisacaridos: arabanas, poliurónidos, etc. e. Ligninas (polímeros derivados del fenilpropano; Figura 3-2). f. Taninos (complejos fenólicos). g. Glucósidos (compuestos de síntesis del tipo glucosa+alcohol, glucosa+fenol o glucosa+aldehídos). h. Acidos organicos, sales y ésteres: ac. oxalico, ac. cítrico, ac. malico, etc. i. j. k. l. Lípidos: grasas y aceites (ésteres glicéricos), ceras (ésteres no glicéricos), aceites esenciales (derivados del terpeno) , etc. Resinas. Compuestos nitrogenados: proteinas, aminoacidos, aminas, bases organicas, alcaloides, purinas, pirimidinas y ac. nucleicos. Pigmentos: clorofilas, carotenoides, antocianinas.

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2) Sales minerales: aniones y cationes. CH2OH | CH || CH | CH2OH | CH || CH | CH 2OH | CH || CH |

OCH3 OH alcohol coniferílico (coníferas y caducifolias)

H3CO OH alcohol sinapico (caducifolias)OCH3 OH alcohol cumarílico (gramíneas)

Figura 3-2. Algunos compuestos constituyentes de la lignina, según su origen.

3.1.2 Contenido de materia organica del suelo
En suelos agrícolas, la materia organica suele representar el 1 – 3% de los constituyentes del suelo, mientras que en suelos forestales, este porcentaje puede elevarse mucho. El horizonte superficial es, normalmente, el que contiene un mayor contenido en materia organica, mientras que el contenido va disminuyendo progresivamente con la profundidad (Figura 3-3). Solamente bajo determinadas condiciones de precipitación y drenaje del suelo puede acumularse materia organica en profundidad a causa del intenso lavado de los horizontes mas superficiales. En los suelos agrícolas con similares técnicas de cultivo, se ha comprobado que la variación del contenido de materia organica se debe a la influencia de la temperatura y la precipitación (Jenny, 1930). Según Cobertera (1986), existe una estrecha relación entre la temperatura media anual, la precipitación y el contenido en materia organica de los suelos agrícolas bajo las mismas técnicas de cultivo. De este modo, es posible establecer la proporción de materia organica de un suelo en función del clima (Figura 3-4). El clima influye tanto en la producción de biomasa de los ecosistemas como en la transformación posterior de la materia organica en el suelo.

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SUELOS AGRÍCOLAS Perfil Ap - C
MO (%) 0 0 0,5 1 1,5 0 0 0,5 MO (%) 1 1,5

10

5

10 20 15 30 20 40

25

50

30

60

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SUELOS FORESTALES Perfil Ah – Bw – C
MO (%) 0 0 510 15 20 25 30 35 40 60 45 50 70 40 20 10 20 30 40 50 0 0 5 MO (%) 10 15 20

10

30

50

SUELOS CON LAVADO INTENSO Perfil A – E – Bth – C
MO (%) 0 0 10 20 30 40 40 50 60 70 80 90 50 60 70 80 5 10 15 0 0 10 20 30 2 MO (%) 4 6

Figura 3-3. Distribución de la materia organica en profundidad en algunos perfiles de suelo (Jordan, 2000).

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4 3,5 materia organica (%) 3 2,5 2 1,5 1 5 10 15 temperatura (ºC)
Figura 3-4. Relación entre el contenido en materia organica del suelo y la temperatura en zonas de clima templado y precipitación de 450-600 mm (a partir de Cobertera, 1993).

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La determinación de la materia organica del suelo es, debido a la variedad de sustancias que la componen, un asunto complejo. Mas aún cuando algunos de los procesos que tienen lugar en la secuencia de transformaciones son aún desconocidos. En la mayor parte de los casos, sólo interesa el contenido en carbono organico de cada horizonte del suelo, para poder establecer la relación C/N. Este parametro sirve para describir la mineralización y humificación de la materia organica del suelo. La determinación de la materia organica se puede hacer mediante dos grupos de métodos principales: vía seca y vía húmeda. Los métodos por vía seca constituyen en la calcinación de la muestra, con objeto de conocer con precisión el bloqueo de los elementos totales, sin interferencias de complejos organicos. También se aplican a casos especiales, como muestras con una elevada cantidad de materia organica en que la determinación por oxidación no es precisa. La determinación de lamateria organica por vía húmeda constituye en realidad una aproximación, ya que se determina el contenido total de materia organica de manera muy aproximada a partir del contenido en carbono organico, multiplicandolo por un factor de conversión (Tabla 3-1). Este tipo de métodos consisten en una oxi-reducción de la materia organica. El método mas empleado es la oxi-reducción con dicromato potasico (Cr2O7K 2), según el método de Walkley-Black (1934).

Tabla 3-1. Factor de conversión de la materia organica (factor de Duchaufour). Suelos de cultivo Suelos de pradera y bosques M.O. (%) = C (%) · 1.72 M.O. (%) = C (%) · 2.00

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3.1.3 Evolución de la materia organica del suelo
En la evolución de la materia organica de la materia organica se pueden considerar diversas etapas, según los compuestos que intervienen y las reacciones que se llevan a cabo. En este sentido, la materia organica del suelo puede asemejarse a un conjunto de sustancias carbonadas transformadas por la biomasa microbiana a distinta velocidad. En primer lugar, los restos organicos sufren un proceso de transformación mecanica, en el que la materia organica se fragmenta por acción, fundamentalmente de los animales del suelo. La actividad de los animales inferiores y superiores del suelo tiene como primer resultado la mezcla de las partículas de origen organico con las de origen mineral que ya existen en el suelo. Este proceso de mezcla favorece el ataque realizado por las bacterias y los hongos.. Posteriormente, la materia organica fresca comienza a sufrir procesos de transformaciónquímica intensos. El modelo de los procesos que tienen lugar tras la incorporación de la materia organica al suelo se muestra en la Figura 3-5. En este proceso de transformación pueden distinguirse varias etapas: 1) Mineralización primaria, o mineralización rapida. Se trata de un complejo sistema de reacciones bioquímicas que actúa sobre los compuestos organicos sencillos que hay en el suelo, como resultado de la descomposición y biodegradación de la materia organica aportada. A su vez, esta etapa consta de dos fases: a. Proliferación microbiana, a partir de sustancias faciles de descomponer. En la fase anterior al aporte de materia organica fresca, los organismos del suelo presentan una actividad bioquímica muy baja. La producción de CO2 como resultado de la respiración de los microorganismos es residual, y la materia organica tiene una proporción C/N muy baja. Sin embargo, tras el aporte de materia organica al suelo, la relación C/N se incrementa, y el número de microorganismos se eleva muy rapidamente, debido a la existencia en el suelo de energía y nutrientes equilibrados facilmente asimilables por los microorganismos. Como resultado de su actividad son liberados al medio productos resultantes de la degradación de la materia organica fresca, como sales minerales, CO2, H 2O y energía en forma de calor (Figura 3-6). Si los restos organicos son pobres en nitrógeno, los microorganismos pueden utilizar el nitrógeno de origen mineral disponible en el suelo (fundamentalmente en forma de nitrato), compitiendo con las plantas. Debido a la alta actividad microbiana,el contenido en nitrógeno del suelo baja muy rapidamente. b. Descenso de la población microbiana, como resultado del descenso de carbono disponible, que ha salido del sistema en forma de CO2. La relación C/N de los residuos, por lo tanto, es baja en este momento. Durante esta fase son liberadas al medio sustancias nutritivas organicas y minerales originadas tanto por la degradación de la materia organica fresca como por la muerte de los microorganismos del suelo (Figura 3-6). Las sustancias minerales liberadas en esta fase son facilmente asimilables por las plantas, y pueden agruparse de la siguiente manera: i. Productos inmediatamente fijadas por las arcillas y el humus, debido a las propiedades coloidales de estos. ii. Productos que sufren humificación, reorganización microbiana. iii. Sustancias que se pierden por lixiviado. 2) Humificación. Suponiendo que la adición de materia organica es puntual, esta fase se inicia inmediatamente después de la fase de proliferación microbiana, y prosigue a medida que disminuye la población microbiana. La actividad de los microorganismos gracias a procesos de

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decrece paulatinamente debido a la falta de carbono (cuya oxidación permite la obtención de energía). En ese momento intervienen las bacterias nitrificantes, de modo que el nivel de nitratos vuelve a los valores iniciales del proceso. El producto final esta constituido por los compuestos húmicos. El humus sufre también procesos de mineralización, pero en este caso se trata de una degradación mas lenta, debido a la estabilidad de las sustancias que locomponen. Los productos de este proceso son, como en el caso de la mineralización primaria, un conjunto de compuestos inorganicos solubles o gaseosos que pueden seguir distintas vías dentro del sistema o salir del sistema. Esta mineralización se conoce como mineralización secundaria o mineralización lenta.

Pérdidas a la atmósfera

Nutrientes minerales

Pérdidas por lavado

BIOMASA, PRODUCTOS BIQUÍMICOS DE SÍNTESIS Y XENOBIÓTICOS Descomposición y biodegradación PRODUCTOS ORGANICOS SENCILLOS

Mineralización rapida

COMPUESTOS MINERALES SOLUBLES O GASEOSOS

Reorganización microbiana de C, H, O y N

Mineralización lenta

Asimilación microbiana

BIOMASA MICROBIANA Humificación HUMUS

Humificación directa

Figura 3-5. Proceso de transformación de la materia organica en el suelo.

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adición de material con alta C/N

NO3-

CO2

situación inicial

depresión de NO3-

incremento de NO3-

Figura 3-6. Representación grafica del proceso de degradación del material originario de la material organica del suelo e incidencia en la formación de nitratos.

En el proceso de humificación intervienen una serie de sustancias de diverso origen: 1) Restos de lignina, con diferente grado de oxidación. 2) Compuestos fenólicos solubles, resultante s de la descomposición de la lignina, la celulosa (Figura 3-7) y los azúcares solubles (Figura 3-8). 3) Sustancias nitrogenadas (proteínas, aminoacidos (Figura 3-9), aminas, sales de amonio. etc.). 4) Elementos minerales que se unen a las moléculas de los compuestos húmicos.

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Figura 3-7.Fórmula de la glucosa.

Figura 3-8. Fórmula general de la celulosa.

Figura 3-9. Fórmula general de los aminoacidos.

La celulosa y la lignina proceden de los restos organicos vegetales, mientras que los restos animales son utilizados como fuente de proteínas por los microorganismos del suelo. La síntesis del humus esta controlada por una serie de procesos químicos (oxidación, polimerización), procesos físicos (desecación) y procesos biológicos (síntesis microbiana). Las ligninas, los compuestos fenólicos, los compuestos nitrogenados y las sales minerales funcionan como materias primas que se incorporan a un proceso de síntesis de moléculas cada vez mas complejas y con nuevas propiedades físico-químicas. De este modo, mientras que los procesos de mineralización suponen una simplificación, los procesos de humificación incrementan la complejidad de las sustancias que se obtienen. El conjunto de moléculas húmicas, resultado de esta cadena de síntesis, se conoce como humus o humus estable. La composición del conjunto de sustancias que forman el humus dependera fundamentalmente del tipo de materia organica humificable que se aporta al suelo (principalmente por su riqueza en nitrógeno), así como de las condiciones del medio (aireación, humedad, acidez, temperatura, etc.). El humus constituye la fracción coloidal de la materia organica, obtenido por procesos de síntesis microbiana y diversos procesos físico-químicos a partir de la materia organica fresca. A no ser que se hayan realizado recientemente aportes de estiércol al suelo, o que se hayan enterradoresiduos vegetales procedentes de los cultivos, el 90% de la materia organica presente en un suelo agrícola corresponde al humus. Este hecho nos permite diferenciar entre dos conceptos distintos: humus y materia organica total. La materia organica total es el parametro que se estudia en los analisis rutinarios de fertilidad del suelo.

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3.1.4 Propiedades de la materia organica del suelo
La materia organica del suelo se c aracteriza por una serie de propiedades físicas, químicas y biológicas, que condicionan a su vez las propiedades del suelo. Se pueden destacar una serie de efectos de la materia organica sobre el suelo y las plantas: 1) Propiedades físicas. a. La materia organica humificada proporciona un color oscuro al suelo. Los cuerpos de color oscuro absorben mas radiación lumínica que los cuerpos de color claro. De este modo, el color oscuro de la superficie del suelo permite reducir el albedo y, por lo tanto, aumentar la proporción de energía lumínica transformada en energía térmica en el suelo. Los suelos oscuros pueden absorber hasta el 80 % de la radiación solar, frente a los mas claros, que pueden absorber hasta el 30 %. b. El humus tiene mayor capacidad de retención de agua que la arcilla, por lo que juega un papel muy importante en la economía del agua en el suelo. c. La materia organica influye en el ciclo de la energía en los ecosistemas: i. Posee un elevado calor específico, debido a su alta capacidad de adsorción de agua. Este hecho permite que el suelo posea una gran inercia térmica, siendo necesario que reciba o pierda una grancantidad de energía para aumentar o disminuir su temperatura, respectivamente. La materia organica actúa como un regulador de la variación de temperatura del suelo. Por otra parte, la elevada capacidad de retención de agua de la materia organica favorece la inercia térmica del suelo. ii. Los residuos organicos tienen un valor calorífico aproximado de 4 a 5 kcal/g. Los organismos del suelo utilizan sólo una pequeña parte de esta energía. El resto se mantiene en los residuos o se disipa en forma de calor. d. La materia organica favorece el desarrollo de la estructura del suelo: i. Muchas de las moléculas organicas producidas por los microorganismos favorecen la agregación al formar compuestos con la arcilla (en la arcilla hay gran cantidad de cargas negativas). A su vez, las raicillas y los micelios de los hongos ayudan a conservar los agregados, e igual ocurre con los exudados gelatinosos segregados por muchos organismos (plantas, bacterias). ii. Al igual que en el caso de la arcilla, la presencia de materia organica en el suelo favorece la formación y la estabilidad estructural de los agregados. Esto es debido a que las sustancias húmicas poseen un alto poder aglomerante, y se unen en grupos estables, englobando a también a las partículas minerales. iii. La presencia de materia organica humificada favorece una adecuada porosidad desde el punto de vista agronómico, lo que, a su vez, permite una elevada aireación del suelo y una buena permeabilidad. En suelos pesados, poco porosos, de textura arcillosa, se favorece la infiltración de agua al existir espaciosvacíos tras el proceso de agregación. Por el contrario, en suelos ligeros, porosos, de textura arenosa, la adición de materia organica disminuye la permeabilidad y aumenta la capacidad

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de retención de agua. De este modo, la materia organica actúa como un regulador de la capacidad de retención y la infiltración del agua. iv. Se favorece la penetración de las raíces en el suelo. v. Disminuye la erodibilidad del suelo, ya que los restos organicos depositados sobre la superficie del suelo lo protege de los efectos de la erosión hídrica y eólica. La agregación de las partículas en agregados las protege también de la erosión. vi. Disminuye el riesgo de formación de costra superficial. 2) Propiedades químicas. a. Debido a su tamaño y a que se trata de moléculas cargadas eléctricamente, las sustancias organicas poseen un marcado caracter coloidal. Al igual que las arcillas, poseen la capacidad de hincharse, contraerse, adsorber moléculas en su superficie, dispersarse, flocular y participar en el intercambio catiónico con la solución del suelo. La materia organica, por lo tanto, posee la capacidad de reaccionar con el suelo y las raíces. Las moléculas húmicas estan cargadas negativamente, debido a la disociación débil de los grupos carboxílicos (Figura 3-10). La floculación de estos coloides sólo se ve afectada por iones polivalentes, tales como Ca2+ o Mg2+. Por esta razón, las enmiendas calcareas deben preceder a los aportes de materia organica, de modo que el humus pueda formarse en presencia de Ca2+. En este caso, el Mg2+ tiene una acción menosimportante que el Ca2+. La necesidad de Ca2+ necesaria para la saturación de los coloides húmicos es mucho mayor que en el caso de la arcilla. El humus mejora el poder de retención de cationes del suelo (poder adsorbente). b. Como coloide floculado, la materia organica humificada actúa como agente cementante de las partículas de arcilla floculada y de las partículas de tamaño limo, constituyendo agregados y proporcionandoles estabilidad. c. La capacidad aproximada de intercambio catiónico del humus es elevada. Esto es importante, ya que supone la posibilidad de tener un depósito de iones minerales que pueden ser cedidos a la solución del suelo y asimilados por las plantas. El complejo de cambio actúa como reserva de nutrientes en el suelo. La materia organica posee una elevada capacidad de intercambio catiónico (aproximadamente de 200 cmol (+)/Kg de materia organica), debido al caracter coloidal de las moléculas húmicas, lo que incrementa su papel como reserva de nutrientes del suelo. La CIC de la materia organica es de 3 a 5 veces superior a la CIC de las arcillas. Este valor depende esencialmente del grado de oxidación de la materia organica humificada. Al aumentar el grado de oxidación aumenta también el número de grupos funcionales capaces de intercambiar cationes con el medio.

d. Los suelos con una elevada proporción de materia organica tienen gran capacidad amortiguadora del pH, ya que entre los diversos cationes fijados por el complejo adsorbente esta el catión hidrógeno. La proporción de protones adsorbidos esta en equilibrio con la concentración deprotones en la solución del suelo, de modo que ante un descenso del pH, los protones en exceso pueden ser incorporados al complejo adsorbente, y ante un incremento del pH, los protones adsorbidos pueden pasar a la solución. De esta manera, la materia organica actúa como un regulador de la acidez del suelo. Por otra parte, en los suelos humificados, existe un equilibrio entre la producción de protones y el aporte de iones basicos.

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e. Es un agente activo de alteración de los minerales, debido a su caracter ligeramente acido. El humus posee un cierto caracter acido, pero normalmente no es un agente acidificante del suelo. Este caracter acido se debe a la presencia de grupos acidos carboxílicos (–COOH) o fenólicos (–C6H 4OH) procedentes de la oxidación de la lignina. Así mismo, la nitrificación del ión NH4+ durante la mineralización de la materia organica libera protones al medio, lo que proporciona un cierto caracter acidificante a la materia organica. Esta ligera acidez permite el ataque por parte del humus a ciertos compuestos minerales o sales insolubles, como los fosfatos, permitiendo así que puedan ser utilizados por las plantas. Cuando el humus se forma en buenas condiciones de aireación, humedad moderada, relación C/N adecuada y en presencia de bases, posee la capacidad de fijar iones del suelo (poder adsorbente), limitando el número de iones H+ o H3O+ libres, responsables de la reacción acida del suelo. Los suelos que se benefician de aportes regulares superficiales de materiales organicos humificables mantienen generalmente un pH próximo a laneutralidad. f. Su mineralización proporciona elementos minerales solubles, asimilables por las plantas, ya sea en forma de aniones (CO3=, NO3-, PO43-, CO4=, HCO3- , etc.) o cationes (NH4+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, etc.). En suelos con vegetación natural, los nutrientes se reciclan continuamente, ya que la materia organica es degradada y liberados los nutrientes al suelo, en estado asimilable para la vegetación. En suelos sometidos a cultivo, sin embargo, no existe restitución de los nutrientes al suelo, lo que origina la pérdida por lavado de los iones de la solución, así como la necesidad de abonados.

g. Constituye una fuente de CO2, lo que contribuye a la solubilización de algunos minerales del suelo, favoreciendo así su absorción por la planta. h. Protege al suelo de la contaminación, ya que la materia organica adsorbe tanto plaguicidas como otros contaminantes del suelo y evita que estos puedan llegar a los acuíferos. 3) Propiedades biológicas. a. La materia organica del suelo constituye una importante fuente de energía y nutrientes para los microorganismos del suelo. b. La materia organica influye también sobre algunos aspectos fisiológicos de las plantas. Al degradarse y transformarse, la materia organica libera compuestos nutritivos y hormonales que actúan sobre las plantas, generalmente induciendo su desarrollo. En ocasiones también hay un efecto depresivo, como en el caso de las substancias aleopaticas. c. Favorece el desarrollo y formación de las raíces principales y secundarias (acción rizógena).

d. Favorece los procesos de intercambio defluidos, al influir sobre la porosidad y la estructura del suelo. e. Ejerce una acción estimulante sobre la absorción de nutrientes por las plantas, favorece la micorrización. f. Aumenta la actividad enzimatica del suelo y la biotransformación. g. La materia organica humificada regula el estado de óxido-reducción del medio, debido a la presencia de acidos húmicos. De ese modo, cuando el oxígeno es insuficiente, se facilita la respiración radicular por medio de humatos.

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h. Mantiene estable la proporción de CO2 en la atmósfera del suelo. El CO2 acidifica la solución del suelo y asegura la solubilización de determinados compuestos minerales poco solubles.

Figura 3-10. Disociación de los grupos carboxílicos de los ac. húmicos.

3.2 Sustancias húmicas
En la actualidad, el estudio de los componentes organicos del suelo no permite trazar una diferencia clara entre las sustancias húmicas y no húmicas del suelo. De un modo general, el concepto de sustancias no húmicas incluye a los productos organicos sencillos resultantes de la descomposición inicial de los restos organicos, como las grasas, aminoacidos, azúcares, etc., presentes en el suelo. La fracción restante de la materia organica del suelo constituiría el grupo de las sustancias húmicas. Para los investigadores, sin embargo, la diferencia no esta tan clara como parece a simple vista. El humus puede describirse como el espectro de materia organica comprendido entre la que ha sufrido una primera acción de los microorganismos y la que se mineraliza. Se puede definir el humus como una mezcla desustancias macromoleculares con grupos ionizables, principalmente acidos, pero también alcohólicos y amínicos. Por ello tiene propiedades secuestradoras y acomplejantes que determinan tanto la formación del complejo arcilloso-húmico como sus propiedades . La unidad elemental de las macromoléculas húmicas consiste de manera general en estructuras condensadas de naturaleza aromatica asociadas a compuestos alifaticos. El concepto de humus o sustancias húmicas engloba a su vez dos tipos de sustancias: los acidos húmicos y las huminas. 1) Los acidos húmicos constituyen la fracción soluble del humus. Son compuestos de caracter anfótero formados por un núcleo central formado por grupos funcionales estables (como radicales libres del tipo de las semiquinonas) y una serie de cadenas alifaticas asociadas con grupos carboxilo, hidroxilo y quinonas orientados hacia la superficie externa. A su vez, este grupo de sustancias puede subdividirse en otros dos: a. Acidos húmicos (en sentido estricto). La fracción de las sustancias húmicas solubles en el agua a pH neutro o basico. Pueden extraerse del suelo mediante diversos reactivos y precipitan en medio acido. Los ac. húmicos son el principal componente extractable de las sustancias húmicas. Poseen un color pardo oscuro a negro. El peso molecular de los acidos húmicos es superior a 60.000. b. Acidos fúlvicos. Constituyen la fracción de sustancias húmicas solubles en el agua, independientemente del pH. Permanecen en la solución después de la precipitación de los ac. húmicos tras la acidificación del medio. Posiblemente esto ocurredebido a la menor proporción de estructuras aromaticas por cada cadena lateral. Los acidos fúlvicos son de color amarillo claro a pardo amarillento. Su peso molecular es menor de 60.000, y su reactividad es mucho mas elevada. son ricos en polisacaridos, fosfatos y otros aniones. 2) Huminas. Son sustancias húmicas insolubles en el agua. Presentan un color oscuro. Se trata de moléculas de mas difícil degradación (como algunos polisacaridos, proteínas insolubilizadas, quitina, etc.).

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3.3 Tipos de humus
Los distintos tipos de humus se establecen en función de su morfología y composición. La actividad biológica del suelo, las características físicas y químicas del sustrato, la vegetación y el clima influyen sobre el grado de estabilización y maduración de los complejos húmicos que se forman en el suelo. De una manera muy general, los tipos basicos de humus que podemos encontrar en el suelo son tres: humus mor, humus moder y humus mull.

3.3.1 Humus mor
El humus mor es un tipo de humus que se encuentra en suelos con una relación C/N superior a 25 (hasta 30 ó 40), y un porcentaje de saturación del complejo de cambio inferior a 15. El humus mor es un tipo de humus de muy lenta evolución, como consecuencia de la lenta tasa de mineralización de la materia organica. La lenta mineralización realizada por hongos acidófilos y otros organismos favorece la formación de una capa de residuos gruesa sobre la superficie del suelo, y con frecuencia se mantiene la estructura anatómica original de los restos vegetales. Por otra parte, la incorporación de materiaorganica poco tansformada es muy lenta. Esta lenta velocidad de mineralización puede deberse a dos causas: 1) En climas fríos, la velocidad de los procesos en que intervienen los microorganismos se ve ralentizada. Por otra parte, la escasa alteración química de los minerales del suelo a baja temperatura libera pocos cationes, de modo que no se neutralizan los acidos organicos del suelo, favoreciéndose un pH acido. La elevada acidez resultante dificulta aún mas la actividad de hongos y bacterias. En este caso, se dice que el humus mor es zonal. 2) En climas templados, el humus mor se origina sólo cuando la acidez del suelo es muy acusada, lo que puede ocurrir por uno o diversos factores en conjunto, como la pobreza en cationes de la roca, la presencia de vegetación acidificante (como las coníferas), y determinadas condiciones de drenaje y lavado del suelo. El mor originado en este tipo de sistemas es denominado intrazonal.

3.3.2 Humus moder
El moder es una forma intermedia entre el mull y el moder. Esta presente en suelos con una relación C/N del horizonte superior entre 15 y 25, así como una saturación del complejo de cambio también entre 15 y 25%, como ocurre en los suelos podzólicos, el loess o las praderas de montaña. El horizonte organico que puede apreciarse en estos suelos es rico en residuos vegetales de pequeño tamaño (2-3 cm), que gradualmente pasa a horizontes acumulativos de humus. El humus moder se forma cuando la actividad de las bacterias y actinomicetos es reducida, siendo mas importante la actividad de algunos artrópodos y de los hongosacidófilos. De este modo, en climas templados, el humus moder aparece en el suelo cuando el pH es muy acido (4.5 – 5.5), como el que se desarrolla sobre materiales silíceos (areniscas o cuarcitas, por ejemplo) y bajo bosques de coníferas o frondosas, bajo clima lluvioso. En climas fríos, la aparición de humus moder se debe a la relativamente elevada descomposción de los residuos organicos de la vegetación de praderas.

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3.3.3 Humus mull
El mull es un tipo de humus muy evolucionado, típico de suelos naturales y de sistemas biológicamente activos. El humus mull puede ser de dos tipos: mull calcico y mull forestal. 1) Mull calcico. Esta presente en suelos basicos donde la relación C/N es inferior a 12 y la saturación del complejo de cambio es superior al 75%. La actividad de la microflora es muy buena, de modo que los residuos organicos se transforman con rapidez. 2) Mull forestal. Es propio de suelos de clima templado o calido, donde la relación C/N varía entre 12 y 15, y la saturación del complejo de cambio esta entre 25 y 75%. La roca puede ser silícea o caliza (en este caso, el lavado debe ser intenso). La actividad microbiana se ve favorecida por estas condiciones, aunque algo menos que en el caso del mull calcico.

3.4 Relación C/N
El contenido en humus del suelo, del mismo modo que sus propiedades, depende de la capacidad mineralizante de la biomasa edafica y del aporte de materia organica que se realiza al suelo de forma natural (hojarasca) o artificial (estiércol, compost, etc.). La biomasa representa aproximadamente un 1-2% del total de lamateria organica del suelo. La f acción de la materia r organica correspondiente a la biomasa esta constituida por microorganismos, microfauna (como gusanos, pequeños insectos, etc.). Desde un punto de vista biológico, la caracterización de los suelos no sólo se basa en la naturaleza y la descripción del humus, sino también en el contenido de materia organica total y la relación entre el C y el N del total del suelo (relación C/N). El C fijado por la biomasa proviene del CO2 atmosférico, reducido durante el proceso de fotosíntesis por las plantas, y suele oscilar en torno a un 50 – 60% de la materia organica (el C organico representa entre el 0.6 y el 1.7% del suelo). Sin embargo, el porcentaje de N es mucho menor y mas variable. Por el N entran en competencia las raíces de las plantas y los microorganismos, por lo que puede ser un factor limitante. La presencia de N en el suelo depende de varios factores, como el contenido en N de las plantas que colonizan el suelo. Para una buena humificación de la materia organica es necesaria una buena actividad biológica, una buena aireación del suelo y riqueza de C y N en el medio. La descomposición rapida de la materia organica fresca es indispensable para una buena humificación. La microflora edafica que actúa en la descomposición y mineralización de la materia organica requiere carbono como fuente de energía y nitrógeno como intermediario en la síntesis de proteínas. Si en un suelo, la relación C/N en la materia organica es elevada, los microorganismos disponen de C en abundancia, pero carecen de N, con lo cual sonpocos los microorganismos que pueden actuar en la degradación de la materia organica. Como consecuencia, el proceso de mineralización se ralentiza, y el N amoniacal o los nitratos asimilables por las plantas superiores se encontraran en baja cantidad en el suelo. De este modo, podemos decir que la relación C/N tiene una gran importancia en la valoración de la fertilidad del suelo. La relación C/N del suelo varía fundamentalmente en función de la relación C/N de la materia organica vegetal existente. Las leguminosas, por ejemplo, poseen una relación C/N de 9 – 10, lo que es muy beneficioso para el suelo (Tabla 3-2). Desde este punto de vista, por lo tanto, se considera que un suelo es fértil cuando la relación C/N se halla en torno a 10. En los estudios de fertilidad del suelo, el parametro que se utiliza para medir la actividad de la biomasa y la evolución de la materia organica del suelo es la relación C/N.

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Tabla 3-2. Relación C/N en distintos tipos de materia organica. Tipo de residuo Microorganismos Leguminosas Algas marinas Guano Hojas secas Avena Maíz Paja Cascara de cereal Acículas de pino Serrín de madera Relación C/N Rango 8 10 Bajo 19 20 50 Moderado 60 60 80 80 Alto 100 400

Tabla 3-3. Valores de la relación C/N en los suelos. Relación C/N del suelo 12

3.5 La materia organica en los suelos cultivados
En el caso de los suelos cultivados, la influencia de factores edafogenéticos como el clima o la vegetación se ven profundamente modificados debido a las practicas de cultivo. De modo general, puede decirse que la transformación que llevaa cabo el Hombre sobre los suelos cultivados produce un aumento de la tasa de mineralización de la materia organica. Esto tiene como efecto un aumento apreciable de las concentraciones de los elementos nutritivos asimilables en el suelo, y por lo tanto, un aumento de la fertilidad. Sin embargo, al no ser sustituido el humus que se mineraliza, el suelo sufre un empobrecimiento progresivo en coloides organicos, lo que origina una disminución en la capacidad de cambio catiónico del complejo coloidal adsorbente y una pérdida de nutrientes. Ademas, la disminución del contenido en materia organica del suelo implica una degradación de sus propiedades físicas desde el punto de vista agrícola, como la estructura, la porosidad, la capacidad de drenaje, etc.

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Para evitar el empobrecimiento progresivo del suelo y permitir el mantenimiento de la producción, existen basicamente dos técnicas: 1) En los países occidentales se realiza el cultivo de “parcela fija”. El agricultor debe recurrir al abonado mineral para aumentar la concentración de los nutrientes y a la adición de materia organica artificialmente al suelo, o bien al barbecho, técnica extensiva que permite la recuperación anual del suelo de forma natural. 2) En diversos países de Africa y Sudamérica se practica la agricultura itinerante. Se cultivan areas de poca extensión. El suelo cultivado es abandonado al cabo de un período de tiempo que oscila entre 2 y 5 años, dependiendo del rendimiento y otros condicionantes ecológicos y sociales. En ese momento se comienza a explotar un nuevo punto del que seretira la vegetación original, generalmente mediante el fuego. Esto permite la evolución del suelo de manera natural y la rapida recuperación de los terrenos abandonados.

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4 BIOLOGÍA DEL SUELO

4.1 Organismos del suelo
En el suelo viven una serie de organismos adaptados a las condiciones de este sistema. Cuantitativamente, la mayoría de estos organismos pertenecen al reino vegetal. Sin embargo, la importancia de animales, hongos y bacterias es extraordinariamente elevada en cuanto al ciclo de los nutrientes. Los organismos afectan a la formación y evolución de los suelos de una forma activa, por lo que son considerados uno de los factores formadores del suelo. Las plantas, por ejemplo, contribuyen tanto a la fragmentación de la roca madre como a la adición de materia organica al suelo. De este modo, la evolución del suelo se ve afectada por el tipo de plantas que viven sobre él. Los suelos sobre los que se desarrollan pastizales poseen raíces densas y fibrosas que, al morir, son incorporadas como materia organica fresca al suelo. Esto permite que cada año, el porcentaje de materia organica del suelo se mantenga en niveles altos. En los bosques, sin, embargo, las hojas se depositan sobre la superficie del suelo, de manera que la incorporación de los compuestos organicos es mucho mas lenta. El contenido en materia organica de los suelos forestales es, por lo tanto, menor.

4.2 Ecología de los organismos del suelo
El suelo posee una gran variabilidad espaciotemporal, y constituye un sistema fragmentado en múltiples microambientes. Las condicionesbajo las que se desarrollan los microorganismos vienen condicionadas por varios factores, entre los que destacan los siguientes: 1) Disponibilidad de energía y nutrientes: a. Las principales fuentes de energía para los microorganismos del suelo son la luz solar (microorganismos fotosintéticos), compuestos organicos (autótrofos) y determinados compuestos minerales (quimiolitotrófos).

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b. Sustancias aceptoras de electrones, que intervienen en reacciones redox. Entre estas sustancias se encuentran el O2, algunos compuestos organicos, el NO3-, NO2-, SO42-, etc. c. Como fuentes de carbono, los organismos pueden utilizar compuestos inorganicos, como el CO2 o HCO3- , así como compuestos organicos.

d. Factores de crecimiento: vitaminas y aminoacidos. e. Elementos esenciales, entre los que se encuentran el C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, etc. 2) Condiciones del medio: a. Temperatura. Los seres vivos poseen un intervalo de temperatura en el que desarrollan su actividad, así como una temperatura óptima. Según esto, los organismos se pueden agrupar en tres clases: i. Termófilos, cuando viven bajo temperaturas comprendidas entre 45 y 65 ºC. ii. Mesófilos, entre 15 y 45 ºC. iii. Psicrófilos, por debajo de 20 ºC.

Porcentaje del maximo crecimiento

Psicrófilos

Mesófilos

Termófilos

T ºC
Figura 4-1. Clases de organismos según el rango de temperatura en el que viven.

b. Disponibilidad de agua. c. Disponibilidad de oxígeno. En el suelo existen diversos ambientes en función de la disponibilidad de oxígeno. De ese modo, unagregado de suelo que haya estado recientemente saturado de agua poseera probablemente un gradiente de disponibilidad de oxígeno en su atmósfera interna (Figura 4-2). Según esto, los organismos se pueden clasificar en: i. Aerobios: se desarrollan en presencia de oxígeno. Los organismos aerobios pueden ser, a su vez, aerobios estrictos (cuando requieren el oxígeno como aceptor de electrones en la respiración) o aerobios facultativos (si pueden vivir tanto en presencia como en ausencia de oxígeno). ii. Microaerófilos: requieren concentraciones bajas de oxígeno.

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iii. Anaerobios: se desarrollan en ausencia de oxígeno, que resulta tóxico para ellos. En lugar de oxígeno, como aceptor de electrones utilizan nitratos, sulfatos, hierro, CO2 y otros compuestos.

21 % 15 % 10 mm 10 % 5% 0%
Figura 4-2. Gradiente de concentración de O 2 en un agregado de suelo.

§

Acidez del suelo. Cada tipo de organismo se desarrolla también dentro de determinados intervalos de pH del suelo. Según esto, pueden definirse tres clases de organismos:
• • • •

Neutrófilos (como Azotobacter y Nitrobacter). Basófilos. Acidófilos (como las bacterias del azufre y la mayoría de los hongos). Indiferentes (como las bacterias amonificantes).

4.3 Clasificación de los organismos del suelo

4.3.1 Tipos de organismos según su tamaño
Una forma relativamente facil de clasificar a los organismos del suelo esta en función de su tamaño. Este tipo de clasificación es poco útil, aunque permite agrupar de forma rapida e intuitiva a los seres vivos del suelo. Según su tamaño, losorganismos del suelo pueden agruparse en tres clases distintas: 1) Macrobiota (Figura 4-3). a. Macrofauna. Dentro de este grupo se encuentran los animales que viven en el suelo: ratones, topos, musarañas, reptiles, miriapodos, moluscos, lombrices, etc. La importancia del papel de estos organismos en el suelo es muy alta. Los animales excavadores como las lombrices, por ejemplo, mejoran la agregación de las partículas del suelo. Por otro lado, los organismos saprofitos inician los

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procesos de degradación de los residuos organicos, facilitando la acción de otros organismos como los hongos. b. Macroflora. A excepción de las plantas de tallos subterraneos, esta clase esta constituida fundamentalmente por las raíces de las plantas superiores. La importancia de las raíces en el suelo es elevada, ya que constituyen una de las fuentes mas importantes de residuos organicos del suelo, sobre todo en las capas inferiores; contribuyen a la estabilidad de los agregados del suelo debido a su estructura; la actividad respiratoria de las raíces (consumo de O2 y desprendimiento de CO2) contribuye a la formación de la atmósfera del suelo; favorecen el desarrollo de microflora edafica en sus inmediaciones; retiran nutrientes del medio, incorporandolos a la biomasa y disminuyendo las salidas de nutrientes del sistema por lixiviación. 2) Mesofauna. Individuos con tamaño comprendido entre 20 mm y 200 µm. En este grupo se encuentran los pequeños invertebrados, como artrópodos, anélidos, nematodos, moluscos, etc. 3) Microbiota. Organismos con tamaño menor de 200 µm. Losmicroorganismos pueden agruparse a su vez en dos clases, según su naturaleza: a. Microfauna: animales de muy pequeño tamaño, como los rotíferos, los protozoos y los nematodos de t maño mas pequeño. En un gramo de suelo puede haber a de 40 a 50 nematodos. Algunos de los componentes de la microfauna son saprofitos o parasitos de las plantas superiores. b. Microflora: bacterias, actinomicetos, hongos y algas unicelulares. i. Las algas son autótrofas. No tienen incidencia en la mineralización de la materia organica, pero son organismos productores y, en muchos casos, fijadores de nitrógeno atmosférico. En la superficie, su número puede oscilar entre 100.000 y 800.000 por gramo de suelo. ii. Los hongos juegan un papel muy importante en la descomposición de la materia organica. Puede existir hasta un millón de microorganismos de este tipo por gramo de suelo. Son generalmente aerobios y resisten bien las condiciones extremas de temperatura y acidez del suelo. Los actinomicetos constituyen un grupo especial de hongos (hongos imperfectos). Son responsables en gran parte de la descomposición de los residuos organicos y en la síntesis de algunas sustancias, pero no contribuyen a la mineralización del humus. Algunos actinomicetos secretan sustancias probióticas o antibióticas al medio. Otros son parasitos de plantas superiores. En un gramo de suelo pueden existir entre 15 y 20 millones de hongos actinomicetos. iii. Las bacterias son un grupo muy diversificado y numeroso en el suelo. Su número puede oscilar entre 60 y 3.000 millones de bacterias por gramo de suelo. Poseen unpapel importante en la fragmentación, humificación y mineralización de la materia organica fresca. También contribuyen de manera importante al ciclo de nutrientes como el nitrógeno y el azufre en el suelo.

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Molusco

Lombriz

Pequeños vertebrados Plantas
Figura 4-3. Macrobiota (6 cm – 2 cm).

Nematodo

Diplópodo

Hormiga
Figura 4-4. Mesobiota (20 mm – 200 µ mm).

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Bacteria

Alga diatomea

Hongo

Paramecio

Figura 4-5. Microbiota (< 200 µm).

4.3.2 Tipos de organismos según su metabolismo
Los organismos del suelo pueden clasificarse también según la forma en que obtienen la energía y el carbono para sus funciones metabólicas. De esta manera se pueden establecer cinco tipos principales: 4) Autótrofos. Mediante la fotosíntesis, los organismos autótrofos obtienen la energía a partir de la luz, y obtienen carbono organico a partir del CO2 atmosférico. Entre estos organismos se encuentran las algas, las bacterias fotosintéticas o las plantas superiores. 5) Quimiolitótrofos. Los organismos quimiolitotr ofos obtienen energía a partir de reacciones químicas, y fijan el carbono a partir del CO2 atmosférico. De una manera simplificada, entre estos organismos existen dos grandes grupos: a. Organismos aeróbicos. Las bacterias de los géneros Nitrosomonas y Nitrobacter llevan a cabo la oxidación del amonio, participando en el ciclo del nitrógeno en el suelo.
Nitrosomonas
NH4+ NO2Nitrobacter NO3-

b. Organismos anaeróbicos. Llevan a cabo sus procesos metabólicos en ausencia de oxígeno. Las bacterias reductoras del azufre, como las delgénero Desulfovibrio, Desulfomonas o Desulfobacter, utilizan el azufre como aceptor de electrones, según la ruta propuesta de reducción del sulfato. SO42- ' HSO3- ' S3O62- ' S 2O32- ' HS-

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6) Heterótrofos. Los organismos heterótrofos requieren el aporte de los compuestos organicos que les sirven como fuente de energía y de carbono. Son responsables de la destrucción mecanica de los residuos organicos. Obtienen la energía mediante la oxidación de moléculas hidrocarbonadas ricas en energía, con desprendimiento de CO2 (respiración). 7) Simbióticos. Los organismos simbióticos obtienen energía y nutrientes mediante su asociación, de modo que ambos componentes obtienen algún beneficio. Los tipos de asociaciones, simbiosis, pueden clasificarse de la siguiente manera: a. Interacciones entre microorganismos. Determinados microorganismos pueden aprovecharse de la presencia de otros. La asociación no ha de ser necesariamente beneficiosa para ambos, aunque sí lo es para al menos uno de ellos. Algunas bacterias aprovechan las sustancias excretadas al medio por otras, tales como vitaminas, sustancias que estimulan el crecimiento, antibióticos, etc. En otros casos, las bacterias pueden actuar como depredadoras de otras. Del mismo modo, existen determinadas especies de hongos cuya fuente de alimento es la depredación de especies de nematodos. b. Interacciones entre microorganismos y fauna del suelo. Algunos efectos beneficiosos sobre el suelo o los cultivos de organismos como las lombrices se conoce desde la antigüedad. Las lombrices contribuyen tanto a laformación del suelo como a su estructuración. En el tubo digestivo de las lombrices existe una importante flora microbiana que participa en la liberación de nutrientes contenidos en los restos vegetales. c. Interacciones entre plantas y microorganismos. i. Micorrización. Las micorrizas son el resultado de la asociación de hongos y raíces de plantas superiores. Las micorrizas pueden extenderse y ramificarse dentro de las raíces jóvenes (endomicorrizas) o formar una cubierta externa y penetrando sólo hasta la epidermis radicular, funcionando mas bien como una extensión de las raíces (ectomicorrizas). Las micorrizas producen sustancias de crecimiento para la planta, aumentan su resistencia a la sequía y disminuyen el riesgo de enfermedades. Facilitan la absorción de agua y nutrientes. Por otro lado, la planta cede al hongo carbohidratos sencillos y vitaminas. ii. Fijación de nitrógeno atmosférico. Algunas plantas, principalmente las leguminosas, pueden establecer simbiosis con bacterias de vida libre en el suelo. Estas bacterias, del género Rhizobium pueden fijar el nitrógeno atmosférico. La fijación de N2 atmosférico supone la principal vía de entrada del nitrógeno en el suelo. La bacteria cede compuestos nitrogenados a la planta, mientras que esta le cede compuestos hidrocarbonados. iii. Interacciones entre hongos y algas (líquenes). Los líquenes consisten en la asociación entre un alga o cianobacteria y un hongo (generalmente un ascomiceto). Este tipo de asociación permite que el liquen colonice habitats en los que ni hongos ni algas pueden vivir de formaindependiente.

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4.4 Los organismos del suelo como factor formador
La actividad de los organismos que viven en el suelo condiciona el desarrollo de este, tanto desde un aspecto físico como químico. Por lo tanto, deben ser considerados como uno de los factores formadores del suelo. De este modo, puede esquematizarse la influencia de los organismos sobre el suelo de la siguiente manera: 1) Actividad mecanica. a. Los animales del suelo llevan a cabo la fragmentación de los residuos organicos. Este proceso facilita la alteración química posterior de los restos, y por lo tanto los procesos de mineralización y humificación. b. Bioturbación del material del suelo, lo que favorece la asociación de componentes organicos e inorganicos. c. La actividad de los organismos afecta a la porosidad del suelo, ya sea aumentando el espacio poroso (mediante la creación de túneles y camaras) o modificando la geometría de los poros del suelo (los túneles que fabrican determinados animales funcionan como canales menos tortuosos que los naturales y que facilitan el drenaje del suelo).

2) Actividad química. Los organismos del suelo participan activamente en el ciclo de la materia organica e inorganica dentro del suelo: a. Los organismos pueden secretar productos organicos activos que facilitan la alteración química de la roca. Así mismo, pueden inducir la formación de complejos y quelatos. b. La actividad enzimatica de los organismos permite la degradación de los compuestos organicos a moléculas mas sencillas (por ejemplo: la obtención de aminoacidos a partir de proteínas). c.Los hongos y otros microorganismos llevan a cabo la mineralización de los componentes organicos, lo que permite la liberación de sales minerales asimilables por la planta. Ademas, intervienen en la humificación de la materia organica.

d. Síntesis y excreción de productos organicos en el suelo. Algunos compuestos, como los mucopolisacaridos excretados por diversos tipos de seres vivos son sustancias que facilitan la agregación de las partículas del suelo. e. Fijación biológica de nitrógeno. El nitrógeno atmosférico puede ser fijado por los seres vivos como Azotobacter o Clostridium, o mediante simbiosis entre las plantas leguminosas y las bacterias del género Rhizobium. f. Los organismos del suelo intervienen en el ciclo de numerosos elementos en el suelo. Algunos de estos elementos son el C, N, S, P, Ca, Fe, Mn, etc.

La actividad de los microorganismos sobre los compuestos organicos en el suelo comprende un conjunto complejo de procesos que afectan al desarrollo del suelo y al ciclo de la materia organica. Los principales procesos químicos que ocurren como consecuencia de la actividad bioquímica en el suelo son los siguientes: § Procesos que afectan al ciclo del carbono: § Celulolisis. Consiste en la hidrólisis de las cadenas de celulosa por medio de enzimas (celulasas). Los procesos de celulolisis pueden ocurrir tanto en condiciones aerobias como anaerobias.

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•

En condiciones aerobias actúan bacterias, hongos y actinomicetos, que llevan a cabo la fragmentación de la celulosa para obtener moléculas mas sencillas (azúcares).
hidrólisiscompleta celulosa

C6H12O6 (glucosa)

Figura 4-6. Hidrólisis completa de la celulosa en D-glucosa. La celulosa es un polímero lineal formado exclusivamente por glucosa.

•

En condiciones anaerobias actúan microorganismos como Clostridium o Plectricidium, que llevan a cabo la fermentación de la celulosa:
CH4 4 H2 CO2 fermentación CH4 + 2 H2O

celulosa

Figura 4-7. Fermentación de la celulosa, realizada en anaerobiosis.

§

Ligninolisis. Consiste en la degradación lenta de la lignina, en la que actúan fundamentalmente los hongos.
péptidos

lignina

compuestos fenólicos

complejos polifenol-proteína

Figura 4-8. Hidrólisis de la lignina, un compuesto polifenólico, y posterior formación de complejos polifenol-proteína.

§

Procesos que afectan al ciclo del nitrógeno: § Proteolisis. Es la fragmentación de las cadenas proteicas en sus monómeros, los aminoacidos. Se lleva a cabo mediante proteasas.
H2 R2 H O H2 H R1 O H2 R2 H O

H2 H R1 O

proteasa

–N–C–C–N–C–C–

–N–C–C– + –N–C–C–

Figura 4-9. Hidrólisis de un dímero proteico en dos aminoacidos.

§

Amonificación. Esta reacción es llevada a cabo por bacterias, actinomicetos y hongos. Consiste en la separación del grupo α-amino de los aminoacidos y su posterior incorporación al suelo.

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H2 H –N–C–C– R O R – CH2OH + CO2 + NH3 NH

Figura 4-10. Amonificación del suelo a partir del nitrógeno organico.

§

Nitrificación. La nitrificación es un proceso complejo en el que actúan bacterias autótrofas. Ocurre en dos pasos encadenados: nitrosación (llevado a cabo porNitrosomonas) y nitr atación (Nitrobacter ).
Nitrosomonas NH4+ + 1.5 O2 Nitrobacter NO2- + 0.5 O2 NO3Figura 4-11. Nitrificación. NO2- + H3O+

§

Desnitrificación. Es la reacción inversa a la nitrificación, y se realiza en condiciones anaerobias. Consiste en la reducción progresiva del nitrato hasta obtener nitrógeno molecular, que sale del sistema suelo. En la desnitrificación del suelo intervienen varios microorganismos, entre los que destacan las bacterias Bacillus y Pseudomonas.
NO 3NO 2NO N2O N2

Figura 4-12. Desnitrificación.

§

Procesos que afectan al ciclo del azufre. Se trata de un grupo de reacciones redox que utilizan el azufre como elemento que cede o acepta electrones, para obtener energía. § Oxidación de los sulfuros.
S2SO 3SO 42-

Figura 4-13. Oxidación de los sulfuros llevada a cabo por Thiobacillus.

§

Oxidación del azufre.

2S + 3O2 + 2H 2O

2 H2SO4

Figura 4-14. oxidación del azufre llevada a cabo por Thiobacillus thiooxidans.

§

Oxidación del sulfuro de hierro (pirita).
SO42SO3 S3 O62S2O32S2-

Figura 4-15. oxidación de la pirita en la que interviene Desulfovibrio desulfuricans.

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§

Reducción del sulfato.

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5 TEXTURA DEL SUELO

5.1 Concepto de textura
La textura hace referencia a la composición granulométrica de la fracción inorganica del suelo. El conocimiento de la composición granulométrica del suelo es importante para cualquier estudio, ya sea desde el punto de vista genético o aplicado.

Figura 5-1. El suelo esta compuesto por partículas de diferente tamaño.

Determinadaspropiedades de las partículas minerales del suelo estan condicionadas por su tamaño. Existen diversos tipos de clasificaciones utilizadas en la actualidad. Aunque todas aceptan de manera establecida los términos de grava, arena, limo y arcilla, difieren ligeramente en los límites establecidos para cada clase. De una manera aproximada, la Figura 5-2 da una idea de los tamaños relativos de las distintas partículas del suelo. El tamaño de las partículas del suelo afecta tanto a su superficie interna como al número y tamaño de los poros. Cuanto menor es el tamaño de partícula, mayor es la superficie interna del suelo; es

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decir: mayor es la suma de la superficie de las partículas del suelo (Figura 5-3). Por otra parte, y de manera general, un menor tamaño de partícula disminuye el tamaño de los poros del suelo, de manera que partículas mas pequeñas originan suelos con poros mas escasos y pequeños (Figura 5-4).

ARENA

LIMO ARCILLA

Figura 5-2. Tamaño relativo de las partículas del suelo.

Figura 5-3. La Esponja de Menger es un fractal que ilustra bien la variación de la superficie interna del suelo respecto al tamaño de las partículas que lo constituyen. En este caso se representa un proceso de sólo 3 iteraciones. Si el número de iteraciones continua, se tiende hacia una esponja de superficie infinita y volumen nulo.

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Figura 5-4. El tamaño de las partículas del suelo afecta al tamaño de los poros. En el caso de la izquierda, las partículas son pequeñas y los poros entre ellas también. En el caso de la derecha, las partículas y los porosentre ellas son mas grandes.

5.2 Clasificación textural
Los suelos estan formados generalmente por mas de una clase textural. Las tres fracciones suelen estar presentes en mayor o menor proporción. El porcentaje de cada una de esas fracciones es lo que se llama textura del suelo. Las partículas del suelo pueden dividirse según su tamaño: 1. Gravas y piedras. Son partículas minerales sólidas, de diametro comprendido entre 2 mm y 7 cm (gravas) o mayor (piedras). Cuando son muy abundantes, pueden afectar a las propiedades del suelo y dificultar su manejo. 2. Tierra fina. Esta fracción incluye las partículas menores de 2 mm de diametro. a. Arena. Son partículas minerales sólidas de tamaño comprendido entre 2 mm y 0.02 mm. La arena es la fracción mas grande del suelo, compuesta principalmente por granos de cuarzo mas o menos meteorizados. La arena no tiene capacidad de agregación, de modo que sus partículas no se unen entre sí y aparecen de manera individualizada. Debido a que una gran proporción de arena en el suelo origina poros numerosos y relativamente grandes. Los principales minerales que constituyen la arena son el cuarzo, los feldespatos, las micas, etc. Son visibles y se pueden observar individualmente. Tienen una relación superficie/volumen muy baja (aprox. 3). Su capacidad de intercambio catiónico es baja. Su principal función es la composición de la matriz del suelo. b. El limo es una clase de partículas minerales de tamaño comprendido entre 0.02 y 0.002 mm. El limo esta constituido por partículas de tamaño mediofino, como el talco. Sucomposición química es semejante a la de la arena. Al igual que esta, el limo no tiene capacidad de agregación. Sus partículas no forman estructura. No sufren expansión ni contracción y su relación superficie/volumen es baja (300 – 3000m-1). Su capacidad de intercambio catiónico es baja.

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c. La arcilla es la fracción mas pequeña. Mientras que la arena y el limo provienen del fraccionamiento físico de la roca, la arcilla proviene de la alteración química del material original. Por lo tanto, se diferencia mineralógicamente de las anteriores fracciones por estar compuesta por minerales originados por la meteorización, que no se encuentran en las rocas sin meteorizar. Las partículas de arcilla tienen capacidad de agregación y no se comportan como granos individuales en el suelo. Su tamaño es inferior a 2 µm y poseen unas propiedades físicas y químicas especiales. Su relación superficie/volumen es superior a 3000 m-1. La Tabla 5-1muestra algunas de las clasificaciones texturales mas usadas en la actualidad: la propuesta por la Sociedad Internacional de la Ciencia del Suelo (Int. Soil Science Society, ISSS), la clasificación del Sistema Internacional (IS) y la empleada por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (United States Department of Agriculture, USDA).
Tabla 5-1. Clases texturales.

Sistema del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA)
USDA Arena muy gruesa Arena gruesa Arena media Arena fina Arena muy fina Limo grueso Limo fino Arcilla (µm) 2000 – 1000 1000 – 500 500 – 250 250 – 100 100 – 50 50 – 20 20 - 2