LECCIÓN 7. PROPIEDADES FISICAS DEL SUELO (ESTRUCTURA, TEXTURA, COLOR, DENSIDAD Y POROSIDAD)

Las propiedades del suelo que están directamente relacionadas con su forma, tamaño, color, temperatura, textura, humedad, porosidad y densidad, y que además pueden ser evaluadas mediante magnitudes físicas internacionales, se denominan propiedades físicas del suelo. En esta lección entraremos a estudiar los conceptos básicos de las principales propiedades físicas del suelo con el fin de crear bases teóricas para el desarrollo de problemas donde sean incluidas estas propiedades.

 

 

  • La estructura del suelo

 

El arreglo estructural del suelo esta íntimamente ligado al porcentaje, tipo y distribución de los componentes de su fase sólida, como los minerales y la materia orgánica. Este arreglo de las partículas del suelo forma lo que se denomina la estructura y agregación del suelo. Sin embrago, la estructura está en gran medida ligada a otras propiedades como la textura, el régimen de humedad y la densidad, así como a factores externos como la labranza o el pastoreo. Jaramillo (2002) describe los distintos tipos de estructura, así:

 

Estructura esferoidal: Estructura redondeada, puede ser migajosa y granular. Está asociada a horizontes con altos contenidos de materia orgánica, en suelos de orden mollisol y andisol. Los complejos arcillo humus forman este tipo de estructura, que es óptima para la agricultura.

 

Estructura en bloques: Predominan terrones duros en suelos con altos contenidos de arcilla o de óxidos de hierro y aluminio. Son comunes en suelos alfisoles u oxisoles.

 

Estructura prismática: Estructura asociada a suelos poco evolucionados donde se forman planos rectos que evidencian los horizontes minerales. Es común encontrarla en suelos inceptisoles.

 

Estructura columnar: Estructura en forma de columnas que se forman por la disgregación de los sólidos gracias a la acción del sodio intercambiable, que hace que las partículas de arcillas se expandan y pierdan cohesión entre ellas. Es común encontrarlos en suelos salinos y aridisoles.

 

Estructura laminar: Estructura que implica poca evolución de los materiales parentales del suelo. En muchas ocasiones aflora la roca madre en el horizonte C, así como rocas sedimentarias o metamórficas. Es frecuente encontrarlos en inceptisoles y ultisoles.

 

Estructura cuneiforme: Estructura relacionada con altos contenidos de arcilla expansiva de tipo 2:1, que presenta formas de cuña y estrías en superficie en temporadas secas. Los procesos de expansión y contracción, son característicos en estas estructuras. Se encuentran típicamente en suelos vertisoles.

 

Estructura biológica (bioestructura): Estructura ligada a procesos biológicos, donde las raíces, los macro y microorganismos generan arreglos de los materiales del suelo. Un ejemplo es la bioestructura formada por las heces de las lombrices de tierra, así como la generada en las raíces de algunas plantas que presentan simbiosis con bacterias fijadoras de nitrógeno y con hongos micorrícicos.

 

La figura 13, ilustra las formas de algunos arreglos estructurales. Nótese la estructura que pueden formar las raíces de las plantas y las heces fecales de las lombrices de tierra.

 

 

 


Figura 13. Algunas formas de estructura del suelo. (A) Bloques, (B) prismática, (C) Columnar, (D) Laminar, (E) bioestructura formada por raíz, (F) bioestructura formada por lombrices. Fuente: Jaramillo (2002).


  • La textura del suelo

 

La textura es una propiedad física del suelo que establece las cantidades y distribución de las partículas que lo componen, en tamaños menores de 2mm. Estas partículas se agrupan en tres tipos: Arena (A), Limo (L) y Arcilla (Ar). La USDA (Departamento de Agricultura de los Estados Unidos), ha realizado una categorización de los tamaños de partícula para cada uno de los grupos, según su diámetro. Las arenas se encuentran en un rango entre (0.05 y 2 mm), los limos entre (0.002 y 0.05 mm) y las arcillas menores a 0.002 mm; siendo este último valor definido según propiedades coloidales distintivas encontradas.

 

El cuadro 8, muestra una división mas precisa de las partículas del suelo, de acuerdo al tamaño del diámetro.

 

Cuadro 8. Clase de partícula componente del suelo, de acuerdo al tamaño de su diámetro. Las mediciones se realizan en mm (10-3 m) y μm (10-6 m). Fuente: Jaramillo (2002).

Clase de partícula

Tamaño del diámetro de la partícula

mm

μm

Arena muy gruesa

2 -1

2000 - 1000

Arena gruesa

1 - 0.5

1000 - 500

Arena media

0.5 - 0.25

500 - 250

Arena fina

0.25 - 0.1

250 - 100

Arena muy fina

0.1 - 0.05

100 - 50

Limo grueso

0.05 - 0.02

50 - 20

Limo medio

0.02 - 0.005

20 - 5

Limo fino

0.005 - 0.002

5 - 2

Arcilla gruesa

0.002 - 0.0002

2 - 0.2

Arcilla fina

< 0.0002

< 0.2

 

La clase textural, es la característica que describe la composición del suelo de acuerdo a las proporciones de arenas, limos y arcillas. Existen 12 clases texturales: Arenosa, Arenosa franca, Franco arenosa, Franca, Franco limosa, Limosa, Franco arcillo arenosa, Franco arcillosa, Franco arcillo limosa, Arcillo arenosa, Arcillo limosa, Arcillosa.

 

Cada clase textural tiene un rango de proporciones de los tres tipos de partículas. La definición de la clase textural se realiza mediante el triángulo de texturas, después de haber obtenido los valores correspondientes a las tres partículas mediante análisis de laboratorio, como las pruebas de la Pipeta y del hidrómetro, descritas por Jaramillo (2002). La Figura 14, ilustra el triangulo de texturas que clasifica el suelo en 12 clases.

 


Figura 14. Triángulo textural del suelo. La definición de la clase textural se realiza de acuerdo al análisis de laboratorio cuyos resultados se expresan en porcentaje de arenas, limos y arcillas. El triangulo de textura permite definir la clase textural mediante la asignación de las tres variables.

Fuente: http://edafologia.ugr.es/introeda/tema04/text.htm#anchor618597

 

 

De acuerdo a la figura podemos observar que un suelo que presente un 30% de arcillas, 60% de arenas y 10% de limos; tendrá una clase textural Franco arcillo arenosa. De igual manera, un suelo que presente un 35% de arcillas, 40% de arenas y 25% de limos; tendrá una clase textural Franco arcillosa. Las texturas Francas, en especial las Franco arcillosas son las ideales para la agricultura, ya que presentan valores equilibrados de los tres tipos de partículas, generando ventajas comparativas en otras propiedades del suelo.

 

 

  • El color del suelo

 

El color es una de las propiedades físicas más notorias del suelo. Aunque es una característica cualitativa, existen formas de determinar los matices, la claridad y los cromos del suelo; mediante el uso de tablas comparativas de referencia llamadas tablas de MUNSELL. Los colores del suelo indican procesos formativos y tipos de materiales presentes.

 

Los colores oscuros en los horizontes superiores del suelo indican buenos contenidos de materia orgánica, debido a la formación de complejos de humus y arcilla en la estructura. Un suelo con un color oscuro puede retener mayor cantidad de la energía radiante del sol mejorando los procesos térmicos e incrementando su actividad biológica. Suelos con bajos contenidos de materia orgánica y colores oscuros, pueden indicar complejos entre el humus y óxidos de hierro, carbón u óxido de manganeso.

 

Los colores rojos en los suelos, indican buenas condiciones de drenaje y ventilación así como alto grado de meteorización y la presencia de minerales de óxido de hierro y aluminio. Generalmente estos colores son encontrados en los suelos de ladera de Colombia, la zona andina y los llanos orientales.

 

Los colores grises a blancos, reflejan la presencia de contenidos importantes de cuarzo, caolinita u otras arcillas silicatadas, carbonatos de calcio o magnesio, yeso y sales; indicando en la mayoría de los casos mal drenaje y bajos contenidos de coloides como la arcilla y el humus.

 

Los suelos grisáceos, indican condiciones anaeróbicas debidas a épocas de anegamiento o niveles freáticos muy elevados. Los moteos en el suelo (diversos colores) indican condiciones de mal drenaje, presentándose particularmente en suelo de textura arcillosa.

 

 

  • La densidad y porosidad del suelo

 

La densidad es una propiedad física de las sustancias, que indica la razón que existe entre su masa y el volumen que ocupa en el espacio. El suelo por ser un cuerpo poroso y estar constituido por tres fases, como vimos anteriormente, presenta dos condiciones de densidad: densidad real y densidad aparente.

 

La densidad real, es la razón entre la masa de suelo seco y el volumen de los sólidos del suelo. De ésta forma, no se tiene en cuenta el volumen que ocupan los espacios porosos ni tampoco la humedad que tiene el suelo. Existen metodologías de laboratorio para estimar la densidad real del suelo como la técnica del Picnómetro. Los valores de la densidad real del suelo, van a depender de las densidades individuales de los minerales componentes. Así por ejemplo el cuarzo, tiene una densidad real de 2.6 g.cm-3, la arcilla montmorillonita tiene una densidad real de 2.4 g.cm-3, la calcita de 2.8 g.cm-3 y la hematita de 4.9 g.cm-3, siendo un material bastante pesado.

 

La densidad aparente, es la razón entre la masa del suelo seco y el volumen total del suelo (volumen de sólidos más volumen de espacios porosos), es decir que tiene en cuenta el arreglo estructural del suelo. Existen metodologías de laboratorio para estimar la densidad aparente del suelo, como las técnicas del cilindro biselado y la del terrón parafinado. La densidad aparente del suelo, es un parámetro muy importante, ya que permite hacer estimaciones del peso de la capa arable de un suelo, el cálculo del contenido de nutrientes presenten en el suelo posterior al análisis químico, el grado de compactación de un suelo y el contenido de espacios porosos en compañía de su densidad real. Entre menor sea el valor de la densidad aparente del suelo, mejores son algunas de sus propiedades. Los suelos pesados, es decir con altos contenidos de arcillas y pocos espacios porosos, presentan densidades aparentes entre 1.6 y 1.9 g.cm-3, haciéndolos poco aptos para la agricultura. Por el contrario, los suelos con densidades aparentes cercanas a la unidad, indican presencia de buenos niveles de materia orgánica, lo que los hacen ideales para la agricultura.

 

La porosidad de un suelo, es el volumen de éste que no se encuentra ocupado por sólidos que componen su textura o materiales orgánicos. Existen dos tipos principales de poros en el suelo: micro poros y macro poros. Los microporos o poros pequeños, se deben a la distribución de las partículas básicas componentes del suelo, por los que se llaman poros texturales. Los macro poros, o poros grandes, se deben al arreglo estructural del suelo y constituyen los poros por donde circula grandes flujos de agua y aire. En los microporos se encuentra el agua retenida por acción de los coloides (arcilla y materia orgánica humificada), y es la que enriquece la solución del suelo, con fines de proveer nutrientes a las plantas.

 

La porosidad de un suelo se puede calcular a partir de la densidad real y densidad aparente del mismo, así:

 

 

Donde P es el porcentaje de porosidad del suelo, Da es la densidad aparente del suelo en (g.cm-3) y Dr es la densidad real del suelo en (g.cm-3). Los valores obtenidos de porosidad, van a depender de las características propias y proporción de los materiales componentes del suelo así como de su manejo.

 

El cuadro 9, indica la clasificación del suelo según su porosidad. Nótese que valores de porosidad por debajo del 40% son considerados bajos ya que el flujo de gases y agua por los espacios porosos se vuelve deficiente e inadecuado para la vida del suelo.

 

Cuadro 9. Clasificación de un suelo según su porcentaje de porosidad total. Fuente: Kaurichev (1984).

Porosidad total (%)

Clasificación

> 70

Excesiva

55 - 70

Excelente

50 - 55

Satisfactoria

40 - 50

Baja

< 40

Muy baja


 

 

 

Recursos:

Página web:

Departamento de Edafología de la Universidad de Granada España.

Enlace:

http://edafologia.ugr.es/introeda/tema04/text.htm#anchor618597