Suelo; concepto, naturaleza, y tipos de suelo
El suelo es una capa que recubre gran parte de la superficie terrestre, y está compuesto por una mezcla de materiales minerales y orgánicos que han sido depositados allí a lo largo del tiempo, gracias a la acción de diferentes agentes naturales como el viento, el agua y la actividad biológica.
En el suelo se encuentran diversos tipos de minerales, tales como arcilla, arena, limo y otros materiales orgánicos, que se han mezclado a través de complejos procesos geológicos y biológicos para formar una estructura consolidada y compleja. Además, el suelo es un hábitat esencial para muchos microorganismos y plantas, y tiene un papel fundamental en la regulación del ciclo del agua, la absorción de nutrientes y la estabilización de los ecosistemas terrestres.
Índice de contenidos
Introducción
La diversidad de suelos es muy amplia y varía de un lugar a otro. El suelo se compone químicamente y se estructura físicamente en función del tipo de material geológico, de la cubierta vegetal, del tiempo de meteorización, de la topografía y de las modificaciones que resultan de la actividad humana. Normalmente, las variaciones del suelo son graduales, salvo las que ocurren a consecuencia de desastres naturales.
Sin embargo, la agricultura intensiva altera la cubierta vegetal del suelo, dejándolo expuesto a la erosión del agua y del viento, lo que puede acelerar estos cambios. Para evitar la degradación del suelo por el cultivo excesivo, los agricultores han tenido que implementar métodos para reconstruir los suelos dañados.
El conocimiento de las características del suelo es importante tanto para ingenieros como para agricultores. Los ingenieros necesitan conocer la textura del suelo para construir estructuras sobre y bajo la superficie terrestre. Por su parte, los agricultores están interesados en todas las propiedades del suelo, ya que estas son fundamentales para lograr una buena producción agrícola.
La composición mineral y orgánica, la aireación, la capacidad de retención del agua y otros aspectos de la estructura del suelo son cruciales para el crecimiento de las plantas. Sin embargo, no existe un terreno ideal para todas las plantas, ya que cada especie tiene sus propias necesidades. Por lo tanto, es importante acondicionar el suelo adecuadamente para lograr las características apropiadas para una cosecha exitosa.
Naturaleza del suelo
El suelo es una compleja mezcla de diferentes componentes, cuyo origen y composición varían de un lugar a otro. Los componentes primarios del suelo pueden clasificarse en cuatro grupos: en primer lugar, están los compuestos inorgánicos, los cuales son producidos por la meteorización y la descomposición de las rocas superficiales, y son fundamentales para la estructura y textura del suelo.
En segundo lugar, se encuentran los nutrientes solubles, que son elementos químicos como el nitrógeno, el fósforo y el potasio, esenciales para el crecimiento y la supervivencia de las plantas. En tercer lugar, se hallan los distintos tipos de materia orgánica, que pueden ser vivos o muertos, y que desempeñan una función importante en la fertilidad del suelo y en la mejora de su estructura. Por último, están los gases y el agua, los cuales son fundamentales tanto para las plantas como para los organismos subterráneos que habitan en el suelo. Todos estos componentes trabajan juntos para determinar la salud y la productividad del suelo.
La naturaleza física del suelo es el resultado de la proporción de partículas de diferentes tamaños que lo conforman. Las partículas inorgánicas, que son producidas por la meteorización y la descomposición de las rocas, varían en tamaño desde los trozos grandes de piedra y grava hasta los que miden menos de 1/40.000 de centímetro. Las partículas de mayor tamaño, como la arena y la grava, son en su mayoría químicamente inertes; sin embargo, las partículas inorgánicas más pequeñas, como las arcillas finas, también actúan como depósitos de nutrientes para las raíces de las plantas. Además, el tamaño y la naturaleza de estas partículas inorgánicas influyen significativamente en la capacidad de un suelo para retener y almacenar agua, lo que es fundamental para el crecimiento y desarrollo de las plantas.
El componente orgánico del suelo es un complejo conjunto de materiales compuesto por desechos vegetales y animales, así como una proporción variable de una sustancia orgánica amorfa conocida como humus. En regiones húmedas, la fracción orgánica puede representar del 2 al 5% del suelo superficial, mientras que, en suelos áridos, esta proporción puede ser inferior al 0.5%. Por otro lado, en suelos de turba, la fracción orgánica puede superar el 95%. La importancia del componente orgánico en el suelo radica en su capacidad para mejorar la estructura y la fertilidad del suelo. Además, el humus tiene la capacidad de retener y liberar nutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas. En resumen, la fracción orgánica del suelo es un factor clave en la salud y la productividad del suelo.
El componente líquido de los suelos, denominado solución del suelo por los científicos, está principalmente compuesto de agua que contiene varias sustancias minerales disueltas, así como grandes cantidades de oxígeno y dióxido de carbono disueltos. Esta solución del suelo es extremadamente compleja y es de suma importancia, ya que actúa como el medio a través del cual las raíces de las plantas absorben los nutrientes necesarios para su crecimiento. Cuando la solución del suelo carece de los elementos requeridos para el crecimiento de las plantas, el suelo se vuelve estéril, incapaz de soportar el desarrollo de vida vegetal. Por lo tanto, el conocimiento de la composición de la solución del suelo y los nutrientes que contiene es fundamental para el cultivo exitoso de los cultivos y la prevención de la degradación del suelo.
El suelo es un ambiente gaseoso complejo y dinámico que contiene una variedad de gases importantes. Entre ellos, los tres gases principales son el oxígeno, el nitrógeno y el dióxido de carbono. El oxígeno es un componente esencial en el metabolismo de las plantas, siendo necesario para el crecimiento de bacterias y otros microorganismos que se encargan de la descomposición de la materia orgánica en el suelo. Además, la absorción de oxígeno por las raíces de las plantas es necesaria para llevar a cabo sus procesos metabólicos.
El nitrógeno es importante como componente estructural de los aminoácidos, proteínas y ácidos nucleicos, así como para el crecimiento de las plantas. El dióxido de carbono, por otro lado, es un subproducto de la respiración de los organismos del suelo y es necesario para la fotosíntesis, proceso mediante el cual las plantas producen alimento. Otros gases presentes en el suelo incluyen el metano, producido por microorganismos anaeróbicos, y el óxido nitroso, generado por la descomposición bacteriana de nitratos y nitritos. Todos estos gases interactúan entre sí en el suelo y pueden tener un impacto significativo en el crecimiento y desarrollo de las plantas y otros organismos del suelo.
Clases del suelo
Existen diversas características que definen los suelos, como su aspecto, fertilidad y propiedades químicas, las cuales dependen de los componentes minerales y orgánicos que los conforman. La tonalidad es una de las formas más sencillas de clasificar los tipos de suelos. Por lo general, se considera que los suelos de tonalidades oscuras son más productivos que aquellos de tonalidades claras, aunque existen excepciones. Esta oscuridad se debe en gran medida a la presencia de grandes cantidades de humus, aunque también puede ser producto de una elevada humedad o de la presencia de minerales en el suelo. En estos últimos casos, el color oscuro no es necesariamente un indicador de fertilidad.
Los suelos que presentan tonalidades rojas o castaño-rojizas suelen contener una importante cantidad de óxidos de hierro, los cuales derivan de las rocas primarias y no han sido sometidos a exceso de humedad. Por lo general, este color es un indicio de que el suelo cuenta con un buen drenaje, no se encuentra excesivamente húmedo y es muy fértil. Sin embargo, en algunos lugares del mundo, el tono rojizo puede deberse a minerales formados en épocas recientes, los cuales no se encuentran disponibles químicamente para las plantas. Por otro lado, los suelos de tonalidades amarillas o amarillentas suelen presentar una baja fertilidad, debido a que su color es producto de la reacción de los óxidos de hierro con el agua, lo cual indica un terreno mal drenado. Por último, los suelos de tonalidades grisáceas pueden presentar deficiencias de hierro u oxígeno, así como un exceso de sales alcalinas, como el carbonato de calcio.
La composición general de un suelo está determinada por las proporciones de partículas de diferentes tamaños que lo conforman, lo cual se conoce como su textura. Estas partículas se dividen en tres categorías: arena, limo y arcilla. La arena está compuesta por partículas cuyo diámetro oscila entre 2 y 0,05 mm, son fácilmente visibles y poseen una textura rugosa al tacto.
El limo, por su parte, está formado por partículas que varían entre los 0,05 y 0,002 mm de diámetro, son difíciles de ver a simple vista y parecen polvo fino al ser tocadas. Finalmente, las partículas de arcilla son las más pequeñas, con un diámetro inferior a los 0,002 mm, son invisibles sin la ayuda de instrumentos y forman una masa viscosa al mojarse.
La textura del suelo se clasifica en diferentes grupos arbitrarios según las proporciones de arena, limo y arcilla presentes en él. Estos grupos incluyen la arcilla arenosa, arcilla limosa, limo arcilloso, limo arcilloso arenoso, fango arcilloso, fango, limo arenoso y arena limosa. La productividad del suelo está altamente influenciada por su textura. Los suelos con un alto porcentaje de arena suelen ser incapaces de retener suficiente agua para un buen crecimiento de las plantas y pierden grandes cantidades de nutrientes minerales por lixiviación hacia el subsuelo. Los suelos con una mayor proporción de partículas pequeñas, como la arcilla y el limo, retienen bien el agua y contienen minerales que pueden ser fácilmente utilizados. Sin embargo, los suelos con una alta proporción de arcilla.
Clasificación de los suelos
Los suelos se clasifican en diferentes categorías según sus características generales. Esta clasificación se realiza mediante el análisis de la morfología y composición del suelo, prestando atención a las propiedades que se pueden observar, tocar o medir, tales como la profundidad, el color, la textura, la estructura y la composición química. En la mayoría de los suelos se pueden identificar capas distintivas llamadas horizontes, y la naturaleza, número, grosor y disposición de estas capas también son importantes para la identificación y clasificación de los suelos.
Los rasgos de un suelo son el resultado de la interacción de varios procesos que ocurren después de la acumulación del material original. En algunos casos, se incorporan componentes nuevos al suelo, mientras que otros se pierden. También es común que los materiales se transfieran entre las capas del suelo. Además, los materiales pueden experimentar transformaciones que varían en velocidad y dirección, dando lugar a diferentes tipos de horizontes o incluso a la aparición de variaciones dentro de un mismo horizonte.
La clasificación de los suelos se lleva a cabo mediante un sistema jerárquico que agrupa los suelos en diferentes categorías. Los suelos que presentan una gran cantidad de características en común se agrupan en series, que a su vez se agrupan en familias. Las familias se combinan en grupos, y estos grupos se agrupan en subórdenes. Finalmente, los subórdenes se agrupan en órdenes. Este sistema jerárquico permite una organización y una comprensión más claras de los diferentes tipos de suelos existentes, así como de sus propiedades y características particulares. Cada nivel de la clasificación proporciona información cada vez más específica y detallada sobre los suelos, lo que resulta útil para fines de investigación, planificación y manejo del suelo.
La denominación asignada a los órdenes, subórdenes, grupos principales y subgrupos, se fundamenta principalmente en el uso de raíces etimológicas de origen griego y latino. La elección de cada nombre se realiza con el propósito de establecer relaciones entre una clase y otras categorías, además de hacer evidentes algunas de las propiedades y atributos de los suelos pertenecientes a cada grupo. La clasificación de los suelos según sus características está siendo aplicada en muchas regiones del planeta, lo que posibilita la elaboración de mapas que ilustran su distribución. De esta manera, es posible entender mejor la variabilidad espacial y temporal de las diferentes clases de suelos y su relación con la geografía, la topografía y el clima de cada zona.
Química del suelo
El suelo se puede comparar con un complejo laboratorio químico, en el que se producen una multitud de reacciones que implican prácticamente todos los elementos químicos conocidos. Algunas de estas reacciones pueden considerarse simples y comprenderse fácilmente, pero otras son complejas y difíciles de entender. Los suelos están compuestos en su mayoría de silicatos con diferentes niveles de complejidad, desde el sencillo óxido de silicio, como el cuarzo, hasta los silicatos de aluminio hidratados extremadamente complejos presentes en los suelos de arcilla.
Entre los elementos del suelo más importantes para la nutrición de las plantas se encuentran el fósforo, el azufre, el nitrógeno, el calcio, el hierro y el magnesio. Investigaciones recientes han demostrado que las plantas necesitan cantidades mínimas, pero esenciales, de elementos como el boro, el cobre, el manganeso y el zinc para crecer adecuadamente.
Las plantas adquieren sustancias nutritivas de las partículas coloidales presentes en el suelo, que son diminutas y se parecen a la arcilla, aunque no se disuelven en el agua. Estas partículas se originan como resultado de la descomposición física y química de los minerales primarios y están compuestas de diversas cantidades de óxidos hidratados de hierro, aluminio y silicio, así como de minerales cristalinos secundarios, incluyendo la caolinita y la montmorillonita.
Cada tipo de suelo tiene distintas propiedades físicas que influyen en sus características agrícolas. En áreas con baja precipitación y poco agua subterránea, los suelos son afectados por una lixiviación moderada y suelen contener altas cantidades de compuestos originales, como el calcio, potasio y sodio. Los coloides en este tipo de suelo se hinchan cuando están mojados y tienden a disolverse en el agua. Cuando se secan, adquieren una consistencia gelatinosa y, después de secarse aún más, pueden formar masas impermeables al agua.
En las zonas forestales, los coloides inorgánicos y orgánicos son arrastrados por el agua subterránea después de lluvias e inundaciones, penetrando en el suelo para formar una capa densa y concentrada en la parte inferior del mismo. Estos coloides se adhieren y consolidan otras partículas del suelo, creando una masa compacta y sólida.
Una de las características más destacadas de las partículas coloidales es su habilidad para participar en un tipo de reacción química conocida como intercambio de bases. Este proceso implica la sustitución de uno de los elementos de un compuesto por otro. De esta manera, los elementos que estaban unidos a un compuesto pueden quedar libres en la solución del suelo y estar disponibles como nutrientes para las plantas. Cuando se agrega fertilizante al suelo, como el potasio, una parte del elemento necesario se disuelve en la solución del suelo de inmediato, lo que lo hace disponible para las plantas. El resto participa en el intercambio de bases y permanece en el suelo, incorporado a los coloides, para su uso futuro.
El intercambio de bases es un proceso químico importante que se produce en los suelos, permitiendo que ciertos elementos químicos estén disponibles para las plantas. Uno de los ejemplos más significativos de este proceso en la agricultura es el uso de la caliza (CaCO3) para neutralizar la acidez del suelo. La acidez, que se mide por la concentración de iones de hidrógeno, puede afectar el crecimiento de muchas plantas, como las legumbres, que no pueden desarrollarse en suelos ácidos. La adición de caliza a un suelo ácido ayuda a elevar el pH y neutralizar los ácidos, lo que a su vez libera nutrientes esenciales como el calcio y el magnesio que estaban ligados a los ácidos en el suelo y los pone a disposición de las plantas. Este proceso de neutralización de la acidez del suelo es una práctica importante y común en la agricultura moderna.
Agua del suelo
Como se mencionó anteriormente, el suministro de agua disponible en un suelo específico tiene un impacto significativo en la productividad de la tierra para su uso agrícola. Tanto en forma líquida como gaseosa, el agua ocupa alrededor de una cuarta parte del volumen del suelo productivo. La cantidad de agua retenida en el suelo depende de diversos factores, como el tamaño y la distribución de los poros presentes en el terreno. En los suelos que son gruesos y desagregados, el agua tiende a drenarse hacia abajo debido a la fuerza de la gravedad, lo que conduce a una cantidad reducida de agua disponible en el suelo.
La porosidad total en los suelos con partículas finas suele ser mayor, por lo que retienen mayores cantidades de agua en comparación con los suelos con textura gruesa. En los suelos, el agua se mueve y queda retenida en un complejo sistema de poros. Después de que el exceso de agua se drena, solo dos tercios del agua almacenada está disponible para las plantas. Las partículas del suelo absorben el agua restante con suficiente fuerza como para impedir su utilización por parte de las plantas.
Las fuerzas que actúan sobre el agua en el suelo, conocidas como succión del suelo, pueden clasificarse en tres categorías: fuerzas mátricas, fuerzas osmóticas y fuerzas gravitatorias. Las fuerzas mátricas se generan a partir de la acción capilar y de las interacciones electrostáticas entre las partículas del suelo y el agua. Por otro lado, las fuerzas osmóticas dependen de la cantidad de sales disueltas en el agua y tienen un impacto indirecto en el movimiento del agua por el suelo. La suma de las fuerzas mátricas y osmóticas es conocida como el potencial total del agua. Este potencial se ve afectado por factores como la porosidad del suelo, la humedad, la textura y la composición química del mismo.
El agua que interactúa con las superficies de los minerales del suelo es conocida como agua adsorbida y tiene propiedades físicas y químicas diferentes a las del agua libre. Por tanto, se llama agua ligada. En comparación con el agua libre, el agua adsorbida tiene un mayor volumen específico, viscosidad y calor específico, una constante dieléctrica menor y una mayor resistencia a los reordenamientos moleculares. Estos efectos se extienden a distancias muy cortas, del orden de tres a diez capas de moléculas de agua, debido al enlace de hidrógeno y a las fuerzas de Van der Waals, que son las razones por las que el agua queda ligada a las superficies del suelo.
El agua es esencial para satisfacer las necesidades de las plantas, y su disponibilidad en el suelo depende de la capacidad de retención del terreno. El volumen de agua que el suelo puede retener se define por la capacidad del terreno, que se mide en peso seco del suelo después de una inundación completa. Además, la cantidad de agua disponible también depende de otros factores, como el coeficiente de marchitamiento, que indica la humedad mínima en la que las plantas pueden sobrevivir y se expresa como un porcentaje de la masa seca del suelo. Por lo tanto, para maximizar la productividad agrícola, es importante conocer la capacidad de retención de agua del suelo y mantenerla dentro del rango adecuado para la cosecha en cuestión.
Materia orgánica del suelo
El término “humus” es utilizado comúnmente para describir la mezcla compleja de materia orgánica presente en el suelo. A diferencia de una mezcla estable de sustancias químicas, el humus es una mezcla dinámica que está en constante cambio, y representa cada etapa de la descomposición de la materia orgánica muerta, desde la más simple a la más compleja. El proceso de descomposición es causado por la acción de un gran número de bacterias y hongos microscópicos que se encargan de digerir los compuestos orgánicos complejos que conforman la materia viva. De esta manera, estos microorganismos reducen los compuestos orgánicos a formas más simples que las plantas pueden utilizar como alimento. Un ejemplo típico de la acción de las bacterias es la formación de amoníaco a partir de proteínas animales y vegetales.
En el proceso de formación de los nitratos, ciertas bacterias realizan la oxidación del amoníaco para producir nitritos, y luego, otras bacterias convierten estos nitritos en nitratos. Este tipo de compuesto de nitrógeno es muy beneficioso para las plantas, ya que puede ser utilizado por ellas para su crecimiento y desarrollo. Además, algunas bacterias tienen la capacidad de extraer nitrógeno del aire, un proceso conocido como fijación del nitrógeno, para que quede disponible en el suelo. Incluso los restos no descompuestos del humus, o aquellos que han experimentado solo una descomposición parcial, contribuyen a la fertilidad del suelo al proporcionar una textura más ligera y porosa.
Es importante destacar que el humus, término utilizado para describir la mezcla compleja de materia orgánica del suelo, es una mezcla dinámica y en constante cambio que representa cada etapa de la descomposición de la materia orgánica muerta. Este proceso de descomposición es causado por la acción de un gran número de bacterias y hongos microscópicos, que atacan y digieren los compuestos orgánicos complejos que constituyen la materia viva, reduciéndola a formas más simples que las plantas pueden usar como alimento.
Bajo circunstancias normales, así como en áreas que no han sido alteradas por la agricultura o la deforestación, se mantiene un equilibrio entre la cantidad de humus descompuesto totalmente y la materia añadida por la putrefacción de plantas y animales. Sin embargo, en zonas donde se practica la agricultura o donde se interrumpe el equilibrio natural de los procesos, ya sea por la intervención humana o por desastres naturales como los incendios, se pierde la estabilidad y se disminuye el contenido orgánico del suelo hasta que se alcanza un nuevo equilibrio.
