Propiedades físicas del suelo

M.Sc. Gilberto Cabalceta AguilarCentro de Investigaciones

Agronómicas Universidad de Costa Rica

Textura:Se refiere al tamaño de las partículas del suelo sin importar su composición química, color o peso.Se clasifican las partículas con diámetros < 2 mmLos diferentes grupos se llaman fracciones o separados, y se definen según el diámetro de las partículas.Cuantitativamente se define como “la proporción relativa o porcentaje en peso de cada una de las tres fracciones minerales: arenas, limos y arcillas”.Es una propiedad fundamental del suelo, que determina en alto grado su valor económico, ya que es muy permanente y no es fácil alterarla.

Textura:Propiedad muy importante, relacionada directamente con la mayoría de propiedades físicas del suelo: presenta gran influencia por medio del componente arcilla, sobre las propiedades químicas e indirectamente sobre las biológicas

El procedimiento analítico para separar las partículas se llama análisis mecánico o granulométrico.

Hay características relacionadas con cada una de las fracciones: diámetro, número de partículas por gramo y la superficie expuesta.

Textura:Existe una relación inversamente proporcional entre la superficie expuesta y el diámetro.

Al el tamaño de partícula, inversamente el área superficial expuesta.

El área por unidad de masa de suelo (m2/g), es la “superficie específica”.Esta característica es la que determina principalmente que la textura influya mucho sobre las propiedades físicas y químicas, especialmente en la proporción y magnitud de las reacciones de los suelos, ya que define el espacio sobre el cual ocurrirán las reacciones Por ejemplo:

Textura:. -retención del agua

-capacidad de intercambio de nutrimentos-espacio aéreo-porosidad total-movimiento y almacenaje de agua-consistencia, etc.

Utilidad: Permite una deducción aproximada de las propiedades generales del suelo, y así ajustar las prácticas de manejo, labranza, riego y fertilización requeridos. Además puede utilizarse para evaluar y valorar tierras de acuerdo a su capacidad de uso, clasificar suelos, etc.

Representación visual de los tamaños y formas comparativas de arena, limo y arcilla. Hillel, 1980

Arena

Arcilla Limo

100µ

Arenas:Son las partículas más grandes y por lo tanto exponen una superficie pequeña comparada con la expuesta por un peso igual de partículas de arcilla o limo.Su principal función es servir como estructura a la cual está asociada la parte más activa del suelo.En general aumenta el tamaño de los espacios de los poros entre las partículas, facilitando el movimiento de aire y agua de drenaje.Funcionan como partículas separadas.Se divide en grupos de menor tamaño: apartados.En general son fragmentos de cuarzo (SiO2) y por eso su inactividad.Feldespatos y micas pueden aportar K.

Limos:

Se diferencia de las arenas solo por el tamaño y tienen un área superficial mayor por gramo, meteorización más rápida y liberación de nutrimentos mayor.

Los limos al tacto se sienten suaves, semejantes a un polvo.

Partículas de arena microscópicas

Son más que una subdivisión de limos o arenas, por el aumento sensible en actividad.

La meteorización química en la superficie de las rocas, arenas y limos, produce una solución de iones que se reagrupan o se combinan para formar partículas de tamaño fino.

Difieren en composición y propiedades con arenas y limos.

Tamaño es de proporciones coloidales y se comporta como tal: grosor < 2µ, son las partículas más pequeñas.

A la reducción de tamaño, proporcionalmente aumenta la superficie específica.

Arcillas

Están cargadas eléctricamente (principalmente negativa). Retienen agua y nutrimentos (almacén de reserva).

Punto de vista químico: están relacionadas con la fertilidad de los suelos

La pérdida de nutrimentos por lavados es pequeña comparada con arenas y limos.

La aireación suelo puede ser deficiente.

Arcillas

Punto de vista físico: dan al suelo las características de plasticidad y pegajosidad y tienen una influencia directa sobre el movimiento y almacenaje del agua

Punto de vista mineralógico: el termino arcilloso, es genérico ya que existen muchos tipos de arcillas de comportamiento diferente en el suelo (arcillas 1:1, 2:1, etc) y que varian en sus propiedades fisicas y químicas notablemente.

Arcillas

FRACCIONES GRUESAS (más de 2 mm de diámetro)

Grava: 2 mm a 7,6 cm (grava, cuarcita, pizarra)Piedras: más 7,6 cm (piedras, guijarrones, cantos

rodados)

LIGERO Y PESADOFacilidad de ser trabajado el suelo y no su

pesadez. Arena seca es mayor su peso en muchos casos que la arcilla.

Texturas gruesas con 20% o más de M.O. y texturas finas con 30% o más de M.O. en peso: suelos orgánicos (ver la llave de la Taxonomía).

La arena, el limo y la arcilla, son clasificadas de acuerdo a su tamaño. De la combinación de estos tres componentes se originan los nombres texturales:

Las palabras usadas para nombrar las distintas texturas son: arenoso, limoso, arcilloso y franco

Franco limoso, Arcillo arenoso, Arenoso etc. “El suelo Franco contiene una mezcla de arena, limo y

arcilla en tales proporciones que exhibe las propiedades de las tres fracciones de modo

equilibrado” Contiene menos arcilla que arena y limo ya que las propiedades de la primera se expresan con mayor fuerza.

Clases texturales

Cada nombre textural corresponde a una clase y especifica que el porcentaje en peso de cada fracción se localiza entre ciertos límites definidos.

A partir de un análisis granulométrico que determina los porcentajes de cada fracción, el nombre textural correspondiente se puede determinar a partir del "Triángulo de Texuras".

La suma de los % de arena, limo y arcilla en cualquier punto del triángulo es 100.

Si el punto coincide con una división, se acostumbra usar el nombre de la clase más rica en partículas finas.

Clases texturales

A las denominaciones texturales pueden incluírseles adjetivos como muy gruesa, gruesa, fina y muy fina (Thompson) o textura gravosa, pedregosa, etc., información útil para planear manejo y usos del suelo.

Los suelos corresponden al grupo de las arenas cuando presentan más de un 70% en este separado.

Para que un suelo sea designado como una arcilla debe llevar como mínimo un 30% de fracción arcillosa

Las 12 clases texturales son:arcilloso franco arcillo arenoso franco limosoarcillo arenoso franco arcillo limoso limosoarcillo limoso francoareno francosofranco arcilloso franco arenosoarenoso

Clases texturales

Las texturas de los diferentes horizontes de un perfil de suelo son comúnmente diferentes

Con el agua de percolación (siempre que exista buen drenaje), las partículas se mueven lentamente del horizonte A y se depositan en el horizonte B

La mayoría de los suelos del mundo tienen horizonte B enriquecidos con arcilla, resultado de la formación del suelo, y las diferencias en el contenido de arcilla aumentan con la edad del suelo.

Cuando el horizonte Bt (t = ton, en alemán significa arcilla) tiene más de 30% más arcilla que los horizontes de arriba, se clasifica como horizonte argílico.

DISTRIBUCION DE TEXTURAS EN EL PERFIL

Parte del mayor contenido de arcillas del horizonte B proviene del A por eluviación (moviemiento de material del suelo de un lugar a otro dentro del mismo, en solución o suspensión, en lugares donde hay un exceso de lluvia sobre la evaporación

Otra parte de la arcilla puede haberse formado en el mismo horizonte B por meteorización de sus minerales

La acumulación de arcillas en el horizonte B ocurre en parte, en forma de películas o recubrimientos de arcilla, llamados cutanes, sobre las partículas ahí presentes

DISTRIBUCION DE TEXTURAS EN EL PERFIL

DISTRIBUCION DE TEXTURAS EN EL PERFIL

0 10 20 30

% Arcilla

Clasificación de las partículas del suelo, según sistemas del USDA y la Sociedad Internacional de la

Ciencia del Suelo

ESTADOS UNI DOS I NTERNACI ONALFracción del suelo Diámetros

Límites en mmDiámetros

Límites en mmArena muy gruesa 2.00-1.00 Arena gruesa 2.00-0.20Arena gruesa 1.00-0.50 Arena fi na 0.20-0.02Arena media 0.50-0.25 Limos 0.02-0.002Arena fi na 0.25-0.10 Arcilla < de 0.002Arena muy fi na 0.10-0.05Limos 0.05-0.002Arcilla < de 0.002Gavande , 1976

Algunas características de los separados del suelo

Fracción Separado Diámetromm N°partículas/ g Área sup./ g

cm²Muy gruesa 2.00-1.00 90 11

Gruesa 1.00-0.50 720 23Arena Media 0.50-0.25 5700 45

Fina 0.25-0.10 46000 91Muy fi na 0.10-0.05 722000 227

Limo 0.05-0.002 5776000 454

Arcilla < 0.02 99260853000 8000000

Relación entre la superficie y el tamaño de partículas

Lado del cubo (cm)

N° de cubos porcm3

Sup. específi ca(cm² / cm3)

Tamaño dela partícula

1 1 6 Grava0.1 1000 60 Grava fi na

0.0001 1012 60000 Arcilla Fina

Millar et al, 1975

Un suelo arcilloso tendrá > cantidad total de poros que un suelo arenoso, aunque el tipo de poros en este último favorezca más el movimiento del agua en el suelo que en el suelo arcilloso.

Algunos cultivos crecen dificultosamente en suelos muy pesados o arcillosos, en tanto que otros no pueden hacerlo en suelos arenosos.

Los microorganismos del suelo se ven afectados en forma indirecta, ya que una textura pesada provee condiciones de reducción constantes lo cual afecta el crecimiento normal de algunos microorganismos del suelo.

Retención del agua, capacidad de intercambio de nutrimentos y cantidad total de poros:

N

N

N

N

P

TexturaRetención de nutrimentos

Superfi cie específi caFertilidad potencialRetención de agua

PermeabilidadPercolaciónLixiviaciónAereaciónPlasticidadCohesividadPegajosidad

Erosión eólicaPenetración radical

Facilidad de labranzaPurifi cación de aguas

Escurrimiento superficial

Suelos arenososTextura gruesaLivianos

Suelos arcillososTextura fina

Pesados

TRIÁNGULO DE TEXTURAS

Triángulo de textura

Triángulo textural modificado para determinar la textura del suelo por método

del tacto

Aa AL

FAa

a

FaF FL

FAL

No forman cintas. Terrones suaves en seco. Arena de grano simple

Forman cintas buenas y son pegajosas en húmedo, terrones muy duros en seco

F

FA

ArcillasA

Forman cintas medias en húmedo, terrones duros en seco

FA

Estructura Es el producto de la combinación de arenas, limos y arcillas y otros más grandes (Naturaleza mineral u orgánica), que por acción directa de materiales cementantes, se agregan y forman los peds (agregados individuales).Modifica la influencia de la textura

Relaciones de humedad y aire Disponibilidad de nutrimentos Acción de microorganismos Desarrollo de la raíz

Formación de agregados del suelo Agrupación de las partículas (floculación) Unión de partículas firmes (cementación)Materiales cementantes

1. Minerales arcillosos2. Óxidos de Fe y Al3. M.O.

Factores que influyen en los agregados1. Humedecimiento y secado2. Heladas y deshielo3. Actividad de raíces y animales del suelo4. Degradación de MO, excreciones de microorganismos5. Aire/agua6. Cationes adsorbidos7. Laboreo del suelo

Formación de agregados del suelo

Sup. arcillosa carga negativa+ - + -+ - + -+ - + -

+Catión

++ -Sup. arcillosa

carga negativa

Cadena de moléculas de agua (dipolar)

Representación esquemática del mecanismo en la formación de la estructura. Al evaporarse el agua, las

placas de arcilla se juntan y por agentes cementantes, se forma la estructura

Grupo idealizado de partículas de arcilla representando el efecto del “castillo de naipes”, en la estructura del suelo. Las cargas positivas localizadas en los bordes son atraídas por las cargas negativas de las caras con mayor superficie

Estructura influye sobre: Porosidad

Espacio totalTamañoDistribución

Densidad aparente

Relación aire/agua del sueloAireación/difusión de gasesPermeabilidadPercolaciónTemperatura del suelo

Superficie específica

Proporción espacio poroso/sólidosCompactaciónSoportePenetración radicalEmergencia de plantasErosión superficial

Superficie real activa Retención de agua Retención nutrientes

Descriptores de la estructura 1. Grado: o solidez (depende de humedad)Débil: peds se observan in situ, pero no pueden removerse Moderada: peds pueden removerse del perfilFuerte: peds son rígidos y durables en la mano, cuando se remueven del perfil

pobremente, débilmente, moderadamente, bien, fuertemente DESARROLLADA 2. Clase: se refiere al tamaño de los peds

Muy finaFinaMediana GruesaMuy gruesa

3. Tipo: se refiere a la forma de los pedsLaminar: Horizonte BPrismático: Horizonte B

Prismático: Sin extremos redondeadosColumnar: Con extremos redondeados

Bloques: Horizonte BAngulares: Vértices angulares

Subangulares: Vértices redondeadosEsferoidal: Horizonte A

Granular: ped no porosoMigajón: ped poroso

Descriptores de la estructura

Sin estructuraGrano simple: las partículas se distinguenMasiva: las partículas se adhieren, sin planos de debilidad

Estructura de suelo e infiltración

Uso apropiado del terreno.Incrementar crecimiento vegetalMás plantas= más protección de lluviaMás restos = más coberturaMás M.O. = más cementaciónMás presión por raíces

Adición de materia orgánicaMás microorganismos = más coloidesMás agregadosFomenta el crecimiento

Manejo de la estructura

CoberturasProtegen del aguaEvitan erosión superficialRegulan temperatura = sin cambios violentosControlan malezas = poco laboreo

LabranzaMedio suelto a semillas al inicio. Efecto temporalRealizar mínimo

Drenaje/irrigación: aire/agua

Manejo de la estructura