Tema 1.Suelos

146
CONSULTORIA AMBIENTAL II TEMA 1.- CONTAMINACIÓN DEL SUELO Presentación a la asignatura Esta asignatura trata del último de los tres parámetros de la biosfera, después del agua y del aire: el suelo. Tal y como ha quedado de manifiesto, no son elementos independientes, sino que existe una relación entre ellos, de manera que ninguno puede ser alterado negativamente sin repercutir en los demás. El suelo constituye el sustento en el que el hombre habita y desempeña su actividad y es el soporte biológico de los seres vivos que en él se desarrollan. Además, establece un equilibrio con su entorno y, por tanto, evoluciona en el tiempo y en el espacio. Sin embargo, en muchas ocasiones, las actividades antrópicas degradan con facilidad y rapidez el suelo, exigiendo casi siempre una recuperación posterior difícil, lenta y cara. La problemática que vivimos hoy día responde a la visión equivocada durante años que se ha tenido del suelo (y del resto de factores ambientales) como un medio con una capacidad de carga ilimitada, es decir, capaz de absorber todo efecto consecuencia de un determinado aspecto ambiental. Tras unos primeros capítulos destinados a conocer las características y particularidades del suelo, la última parte de la asignatura de Contaminación de Suelos se centra en las causas principales de la contaminación que afectan a este medio, e incide en las medidas preventivas y correctivas a llevar a cabo para devolver el suelo a un estado próximo al original. CAPÍTULO OBJETIVO PARTICULAR RESUMEN DEL CAPÍTULO APORTACIÓN Y RESULTADO CONSEGUIDO Capítulo 1 Dar a conocer algunos conceptos básicos sobre el Edafología Conocimiento del estudio del suelo desde el punto de vista de su origen, 1

Transcript of Tema 1.Suelos

Page 1: Tema 1.Suelos

CONSULTORIA AMBIENTAL II

TEMA 1.- CONTAMINACIÓN DEL SUELO

Presentación a la asignatura

Esta asignatura trata del último de los tres parámetros de la biosfera, después del agua y del aire: el suelo. Tal y como ha quedado de manifiesto, no son elementos independientes, sino que existe una relación entre ellos, de manera que ninguno puede ser alterado negativamente sin repercutir en los demás.

El suelo constituye el sustento en el que el hombre habita y desempeña su actividad y es el soporte biológico de los seres vivos que en él se desarrollan. Además, establece un equilibrio con su entorno y, por tanto, evoluciona en el tiempo y en el espacio. Sin embargo, en muchas ocasiones, las actividades antrópicas degradan con facilidad y rapidez el suelo, exigiendo casi siempre una recuperación posterior difícil, lenta y cara.

La problemática que vivimos hoy día responde a la visión equivocada durante años que se ha tenido del suelo (y del resto de factores ambientales) como un medio con una capacidad de carga ilimitada, es decir, capaz de absorber todo efecto consecuencia de un determinado aspecto ambiental.

Tras unos primeros capítulos destinados a conocer las características y particularidades del suelo, la última parte de la asignatura de Contaminación de Suelos se centra en las causas principales de la contaminación que afectan a este medio, e incide en las medidas preventivas y correctivas a llevar a cabo para devolver el suelo a un estado próximo al original.

CAPÍTULO OBJETIVO PARTICULAR RESUMEN DEL

CAPÍTULO APORTACIÓN Y RESULTADO

CONSEGUIDO

Capítulo 1

Dar a conocer algunos conceptos básicos sobre el origen de los suelos y maneras de clasificarlos

Edafología

Conocimiento del estudio del suelo desde el punto de vista de su origen, constitución y cualidades

Factores y procesos formadores

Factores que condicionan los cambios en los materiales originales y cómo la roca se transforma en suelo por la acción del clima, organismos, relieve y paso del tiempo

Clasificación y cartografía de los suelos

Conocimiento de los diferentes sistemas de clasificación de suelos, haciendo especial énfasis en la Soil Taxonomy System

Capítulo 2 Dar a conocer los factores que determinan la geoquímica de los suelos

Constituyentes inorgánicos del suelo

Mineralogía y composición química de los suelos

1

Page 2: Tema 1.Suelos

Constituyentes orgánicos del suelo

Estudio de la influencia de la materia orgánica en la formación de un suelo

Capítulo 3

Proporcionar una visión del suelo como medio idóneo para el desarrollo de organismos vivos

Propiedades físicas

Particularidades en relación a la textura, estructura, porosidad, consistencia, etc., de un suelo

Propiedades fisicoquímicas

Intercambio iónico y grado de acidez y basicidad de un suelo

Propiedades químicas

Estudio de la salinidad de un suelo desde un punto de vista químico

Propiedades biológicas

Análisis del suelo como un conjunto de hábitats para los seres vivos

Capítulo 4

Dar a conocer el proceso de degradación del medio edáfico y las medidas correctivas a llevar a cabo desde un punto de vista ambiental

Degradación del suelo

Formas de degradación del suelo: erosión, desertificación, aridez y salinización

Contaminación del suelo

Relación de aspectos ambientales que llevan como consecuencia a la contaminación del suelo

Técnicas de recuperación de suelos

Tratamientos y técnicas correctivas para devolver el suelo a su estado original

Capítulo 1 .- El estudio del suelo

2

Page 3: Tema 1.Suelos

 

O B J E T I V O

- Dar a conocer algunos conceptos básicos sobre el origen de los suelos y maneras de clasificarlos.

1.1 Definición de suelo

3

Page 4: Tema 1.Suelos

El suelo es un medio poroso heterogéneo muy complejo, cuyas propiedades físicas, químicas y biológicas interactúan entre sí ejerciendo una gran influencia sobre la hidrología y disponibilidad de nutrientes. Su composición fisico-química es la que le confiere su carácter complejo; los procesos de cambios a los que está sometido son los que lo definen como un cuerpo dinámico. Estos cambios pueden ser reversibles o irreversibles y pueden determinar que un suelo sea o no fértil.

El suelo es una interfase activa de la litosfera con la atmósfera y la biosfera, que tiende a un equilibrio con su entorno y que, por tanto,

evoluciona en el espacio y en el tiempo.

El suelo puede plantearse como un sistema abierto, con entradas y salidas de materia y energía. En este sentido, podemos considerar que está constituido por tres fases:

- Fase sólida: está formada principalmente por partículas minerales provenientes del fraccionamiento de rocas y por componentes orgánicos procedentes de los restos de plantas y animales que se integran. Ambos están en contacto, dejando una serie de espacios vacíos (poros, cámaras, galerías, grietas u otros) que determinan la porosidad del suelo.

- Fase líquida: está formada por agua, la cual queda retenida en parte de los poros del suelo. Puede llevar iones y sustancias en solución o suspensión.

- Fase gaseosa: es la atmósfera del suelo, localizada en aquellos poros que no están llenos de agua. Permite la oxigenación del suelo.

El espacio intersticial entre las partículas sólidas se denomina espacio poroso y puede estar ocupado por aire o bien por una

solución de agua y sales disueltas.

El espacio poroso total varía de acuerdo con el tipo de suelo, que resulta ser algo menor en suelos arenosos y algo mayor en suelos arcillosos (aunque pudiera parecer no intuitivo). La porosidad ocupada por el aire y por el agua son inversamente proporcionales y están sujetas a fluctuaciones rápidas, dependiendo de las condiciones de humedad del suelo.

Estos poros se pueden dividir en dos grupos: macroporos y microporos. Los macroporos son los que permitirán la percolación del agua a través del perfil del suelo, teniendo que estar la mayor parte del tiempo completamente aireado; los microporos son aquellos que por su menor diámetro retendrán el agua que quedará disponible para los vegetales.

Un suelo en apropiadas condiciones es aquel que posee 50% de sólidos, 25% de líquidos y 25% de aire. Se considera a un suelo saturado cuando la mayor parte de sus macroporos se encuentran llenos de agua.

En la figura 1.1 se ilustra la composición porcentual del suelo.

4

Page 5: Tema 1.Suelos

Figura 1.1: Composición porcentual del suelo.

Otra definición del suelo es aquella que atiende a su origen y considera que no es más que la respuesta de la litosfera a la acción conjunta de la atmósfera y la hidrosfera (Felipó & Garau, 1986, 7). La acción del clima y de la vegetación sobre las rocas determinan su génesis y tranformación a lo largo del tiempo; el relieve es un factor genético que también condiciona su formación y evolución.

La formación de un suelo a partir de la roca es un proceso largo y complejo que concierne a la rama de las ciencias del suelo

denominada edafogénesis.

Una de las propiedades que diferencian los suelos de las rocas es su incremento en la porosidad, de tal modo que existen más posibilidades de almacenar agua y ponerla a disposición de la vegetación.

Del mismo modo, a diferencia de las rocas, la incorporación de materia orgánica al suelo, entre otras propiedades, le conferirá la posibilidad de formar agregados organo-minerales. Tales estructuras (que no poseen las rocas), retienen eficientemente los nutrientes y los ponen a disposición de las plantas. Por tanto, un suelo es un mejor medio para el desarrollo vegetal que las rocas, permitiendo a su vez ser un hábitat para las biocenosis edáficas.

Una mala gestión del suelo puede hacer que éste se degrade en poco tiempo. En efecto, la erosión, la salinización, la contaminación, el deterioro de las propiedades físicas o la disminución de la fertilidad, son causas comunes de la degradación de un suelo.

En la tabla 1.1 se proporciona una relación del vocabulario empleado en el estudio del suelo y que será necesario conocer para seguir sin dificultades el resto de la asignatura.

5

Page 6: Tema 1.Suelos

Perfil Corte vertical del suelo que permite su estudio desde su superficie hasta el material originario. Está constituido por uno o varios horizontes.

HorizonteCada una de las capas de un mismo suelo que se disponen horizontal o subhorizontalmente y tienen características y propiedades diferentes.

Pedión

Volumen más pequeño del suelo que puede ser reconocido a nivel individual como un suelo. Figura tridimensional con dimensiones laterales suficientes como para permitir el estudio de las formas de los horizontes y de las intercalaciones que puedan existir.

Isopedión Conjunto de pediones contiguos que constituyen un polipedión.

PolipediónAgrupación de pediones idénticos o de isopediones. Es una unidad de paisaje edáfico y una unidad cartográfica en los mapas de suelos a gran escala.

InclusiónPediones que ocupan una superficie no representable a escala de mapa de suelos y que se consideran como impurezas dentro de un polipedión.

Horizonte morfológico

Horizonte identificable mediante la observación.

Horizonte Genético

Horizonte resultante de la acción de los principales procesos que determinan la diferenciación del perfil: la alteración del perfil, la incorporación de materia orgánica y las translocaciones de material dentro del suelo. Estos horizontes informan sobre el proceso formador del perfil y de la posición dentro del pedión. Su clasificación se hace en base a criterios cualitativos.

Horizonte de diagnóstico

Horizonte caracterizado en base a diferentes criterios cuantitativos mesurables. Se caracteriza en base a pruebas de campo y de laboratorio. Son utilizados en la clasificación taxonómica de un suelo.

Epipedión Horizonte de diagnóstico formado en superficie.

Endopedión Horizonte de diagnóstico subsuperficial.

Sequum Secuencia de horizontes.

SolumParte superior y más trasformada de un pedión, donde la actividad biológica y los procesos edafogénicos han tenido un efecto más intensos.

Material originario o roca

madre

Material mineral a partir del cual se ha originado un suelo. Es el estado original del suelo.

Meteorización

Proceso de transformación total o parcial de las rocas y minerales de una roca, sedimentos, depósito o suelo, al entrar éstos en contacto con la atmósfera, por aflorar o estar muy cerca de la superficie. El proceso vendrá condicionado por la naturaleza del material, las condiciones climatológicas y la actividad biológica.

IluviaciónAporte de materiales a un horizonte del suelo tras haber sido movilizados y transportados desde otro horizonte.

EluviaciónPérdida de materiales en un horizonte del suelo tras haber sido movilizados y transportados a otro horizonte.

Tabla 1.1. Vocabulario específico empleado en el estudio del suelo.

6

Page 7: Tema 1.Suelos

1.2 La edafologíaEn un principio, el estudio del suelo se desarrolló a través de dos caminos con poca relación entre ellos; por un lado, el referido a la química de los suelos agrícolas, que consideraba al suelo como un medio para el crecimiento de las plantas y, por otro lado, el dedicado a la meteorización de las rocas y la agrogeología, centrado en la caracterización y distribución espacial de los suelos.

De esta manera, el suelo era considerado por los botánicos como un simple soporte para el crecimiento de los vegetales; para los químicos como un sustrato inerte, capaz de almacenar solamente los elementos nutritivos necesarios para el cultivo y, finalmente, los geólogos lo entendían como una formación superficial producida por la alteración de las rocas.

El suelo no se consideró como una entidad natural hasta el año 1883, fecha en la que el ruso V.V. Dukuchaev, formado en una escuela naturalista de gran tradición, fue el primero en citar como factores causales de los procesos de génesis y diferenciación de los suelos, la composición química y mineralógica de la roca parental, los organismos (plantas y animales) vivos o muertos, el clima y la morfología del lugar.

A partir de este momento ya se puede hablar de una verdadera Ciencia del Suelo. Esta ciencia, también denominada edafología o pedología, estudia los suelos en sus aspectos físicos, químicos, biológicos, mineralógicos, morfológicos y evolutivos, con el objetivo de clasificar los diferentes tipos de suelos y determinar sus características y distribución en los diferentes continentes.

La Edafología es la ciencia que se ocupa del estudio del suelo desde el punto de vista de su origen, constitución y cualidades.

Para realizar un estudio del suelo, éste debe hacerse en toda su amplitud, desde las capas más profundas a partir del material originario, hasta las más superficiales, que son las que reciben los materiales que se incorporan externamente al suelo.

Los aspectos y los ámbitos de estudio a considerar en cada fase se muestran en la tabla 1.2.

7

Page 8: Tema 1.Suelos

FASES ASPECTOS ÁMBITO DE ESTUDIO

SÓLIDA

Distribución de partículas minerales según tamaño

Textura

Componentes inorgánicos

Meteorización

Procesos de transporte

Mineralogía

Superfície específica

Componentes orgánicosComposición Procesos de transformación y de transporte de estos componentes

OrganizaciónEstructura: forma de agregarse las partículas y espacios de huecos Densidad del suelo

INTERFASE SÓLIDO-LÍQUIDO

Interacción suelo-agua Reacciones de superficie

LÍQUIDA Agua del suelo

Estados energéticos del agua

Movimientos del agua

Régimen de humedad

Exceso de agua Procesos de hidromorfismo

GASEOSA Aireación del suelo

Composición de la fase gaseosa

Humedad del aire

Flujo de aire

Tabla 1.2. Fases del suelo y sus principales aspectos asociados.

Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

Esta labor se realiza caracterizando la naturaleza y el grado de meteorización1

de sus componentes, lo cual implica evaluar una serie de parámetros:

- La medida de la fracción mineral que da lugar al concepto de granulometría o textura.

- La agrupación espacial de las partículas individuales que tiene como consecuencia la formación de agregados, es decir, la estructura del suelo.

- La consistencia, etc.

Un corte vertical del suelo permite apreciar las distintas capas u horizontes que lo componen (figura 1.2).

8

Page 9: Tema 1.Suelos

Figura 1.2: Corte vertical en el suelo o perfil.

1 Como meteorización se entiende la alteración llevada a cabo por los agentes atmosféricos.

1.3 Los horizontes del sueloTal y como se ha comentado en la tabla 1.1 el pedión1 es el volumen más pequeño de suelo que puede ser reconocido como un suelo individual. Éste se encuentra constituido por una serie de capas, más o menos diferenciadas, denominadas horizontes (figura 1.3).

Figura 1.3: Representación esquemática de un pedión y nomenclatura de los principales horizontes.

9

Page 10: Tema 1.Suelos

Los horizontes se determinan atendiendo a los siguientes aspectos:

- A las diferencias de color.

- A propiedades morfológicas:

- Textura.

- Estructura.

- Elementos gruesos.

- A propiedades asociadas:

- Consistencia: compacidad, plasticidad, friabilidad y dureza.

Por lo general, la diferenciación de horizontes se va asentando a medida que progresa la evolución del suelo (figura 1.4).

Figura 1.4: Secuencia de formación de un suelo. Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

Hay que remarcar que no existe un único sistema de clasificación de suelos y que cada uno posee una nomenclatura específica donde se reflejan sus características y propiedades. Por ejemplo, tal y como se verá a continuación, la taxonomía americana de la Soil Taxonomy System, además de los horizontes principales, se basa en la definición precisa de los horizontes de diagnóstico del suelo, sustentada en las propiedades fisicoquímicas y morfológicas de los mismos, sin tener demasiado en cuenta los procesos de edafogénesis, a diferencia de lo que ocurre en la sistemática europea.

1 En la sistemática americana se habla de pedión como figura tridimensional, mientras que en la europea se considera el concepto de perfil, como una sección vertical del suelo de dos dimensiones.

1.3.1 Horizontes genéticos

El análisis de los horizontes es la base de las clasificaciones de suelos, ya que las distintas capas (horizontes) se forman como producto de la evolución o génesis que los suelos siguen a lo largo del tiempo. Consecuencia de ello, se habla de horizontes genéticos y se clasifican como:

- horizontes principales;

10

Page 11: Tema 1.Suelos

- horizontes de transición; y,

- discontinuidades litológicas.

Entendemos por horizontes principales cada una de las capas, que con entidad propia, se forma al evolucionar los procesos edafogenéticos. Se designan por medio de letras mayúsculas, A,E,B,C, que identifican niveles diferentes a lo largo del suelo.

En superficie se encuentra el horizonte A, debajo el horizonte E, el siguiente horizonte al profundizar es el horizonte B, y junto a la roca, el horizonte C. Esta secuencia puede tener variaciones debido a procesos geomorfológicos y de alteración (erosión, decapitación, arrastre, colmatación) que modifican el desarrollo normal del suelo.

En la tabla 1.3 se muestran los horizontes genéticos principales y algunas de sus características.

HHorizonte orgánico de un suelo orgánico. Formado por acumulación in situ de materia orgánica en superficie, en un medio saturado de agua durante períodos prolongados. Horizontes de turberas.

OHorizonte orgánico de un suelo mineral. Formado en la parte superior del suelo en condiciones predominantemente anaerobias. Contiene un 20% o más de carbono orgánico. Horizonte típico de suelos de bosque.

A

Horizonte mineral oscurecido por aportes de materia orgánica. Formado en la parte superior del suelo o debajo de un horizonte O. La presencia de materia orgánica hace que su color sea oscuro, por aportes de hojas, raíces u otras partes de las plantas. También se designa como horizonte A cualquier horizonte en superficie afectado por laboreo y pastoreo.

E

Horizonte mineral empobrecido por eluviación. Presenta un color claro debido a la pérdida de una o más de las siguientes sustancias: materia orgánica, hierro, arcilla o aluminio. Presenta un enriquecimiento relativo de limo y arena. Si existe, se halla debajo de un O o de un A y encima de un B. Horizonte de algunos suelos ácidos.

B

Horizonte mineral formado en el interior del suelo. Se caracteriza por presentar una acumulación de elementos minerales, con distintos grados de transformación en función del desarrollo que tenga el suelo.Existen horizontes B de alteración o de acumulación de distintos componentes: yeso, arcilla.

CHorizonte mineral poco afectado por procesos edafogénicos. Material de características próximas a las del material originario, pero más blando y fácilmente alterable. Generalmente no está consolidado. Puede ser una capa de gravas.

R Roca consolidada subyacente. Material originario, roca dura y poco alterable.

KHorizonte con gran acumulación de carbonato cálcico o carbonatos cálcico y magnésico.

YHorizonte con elevado contenido de yeso. Su color blanquecino se debe al componente mayoritario: el yeso.

Tabla 1.3. Horizontes genéticos principales y sus características.

Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

11

Page 12: Tema 1.Suelos

La letra mayúscula que designa el horizonte principal puede llevar como subíndice otra letra minúscula que designa el proceso que ha tenido lugar para originarse el horizonte. Por ejemplo Bt, representa acumulación de arcilla por movilización dentro del perfil (translocación), o Bw, representa síntesis de arcilla por neoformación. Además de estos subíndices, también pueden llevar otros numéricos que marcan una secuencia en la posición del horizonte dentro del suelo, (Bt1, Bt2,..).

En la tabla 1.4 se muestra el proceso edafogénico dominante en un horizonte genético, nomenclatura, criterio para la determinación del proceso y algunos ejemplos.

PROCESO NOMENCLATURA CRITERIO EJEMPLO

Laboreo p

Horizonte superficial que sea sometido a labranza

Ap

Meteorización w

Hay un desarrollo de estructuras y de color diferentes al material originario

Bw

Acumulación de arcilla iluviada t

Horizontes debidos a fenómenos de traslocación. Se aplica al B y al C

Bt

Iluviación de arcilla muy marcada pl

Horizonte subsuperficial muy rico en arcilla iluviada

Btpl

Acumulación secundaria de carbonatos k

Acumulaciones de carbonato cálcico (CaCO3)

Bk

Acumulación en forma de nódulos n

Acumulaciones de nódulos (con forma arriñonada y tamaño centimétrico), generalmente de carbonatos

Bkn

Cementación mCementado en más de un 90%

Bkm

Acumulación secundaria de yeso y Acumulación de formas de yeso

By

12

Page 13: Tema 1.Suelos

Gleificación g

Colores grises, moteados, derivados de condiciones anaerobias. Capa freática

Ag, Bg, Cg

Acumulaciones secundarias de sílice q Recubrimientos blancos de ópalo

Cq

Oxidación de sulfuros j

Posible en suelos drenados que contenían sulfuros. Suele presentarse en condiciones de acidez extrema

Bj

Horizonte permanentemente helado f Zonas boreales

Suelos enterrados b Superposición de suelos

Ab

Grado de descomposición de la materia orgánica

- Alta

- Media

- Baja

a e i

Se aplica a un horizonte O

Oa

Tabla 1.4. Proceso edafogénico dominante en un horizonte genético, nomenclatura (en minúscula) que lo indica, criterio para la determinación de dicho proceso y ejemplo de denominación del horizonte genético. Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

Los horizontes de transición se designan por la combinación de las letras mayúsculas, sin subíndices. Representan capas que tienen propiedades intermedias. Delante figura la letra del horizonte más característico. Por ejemplo, AB indica mayor acumulación de materia orgánica que de alteración o acumulación mineral. Es decir, hay un cierto predominio de las características de A sobre las de B. Si los horizontes estuvieran claramente identificados, pero no se pudieran separar por estar como inclusiones uno en el otro, se designan entonces con dos letras mayúsculas separadas por una barra: A/B, B/C, A/C, tal y como se ilustra en la figura 1.5.

13

Page 14: Tema 1.Suelos

Figura 1.5: Representación esquemática de polipedión, pedión, perfil y horizontes genéticos (horizontes B/A y B/C: horizontes de transición).

Las discontinuidades litológicas se expresan anteponiendo a la letra del horizonte un número arábigo de forma secuencial. Por ejemplo, A, 2C y 3C, representan cambios bruscos en la litología del material original que forma el suelo.

1.3.2 Horizontes de diagnóstico

Dadas las dificultades que presenta la aplicación de los horizontes genéticos por su carácter cualitativo, el Soil Taxonomy System desarrolló lo que se conoce como horizontes de diagnostico. Con éstos se persigue definir los horizontes morfométricamente, en base a datos de campo y de laboratorio. La medición de muchos parámetros que pueden cuantificarse, asegura la comparación entre los distintos componentes del suelo, y permite diferenciar las unidades con mayor precisión.

Existen horizontes de diagnóstico de superficie o epipediones y de profundidad o endopediones. Los primeros se caracterizan por presentar un color oscuro consecuencia de la acumulación de materia orgánica, o tener condiciones de eluviación superficial. Algunos ejemplos son el epipedión móllico, úmbrico, antrópico, entre otros.

En la tabla 1.5 se muestra una clasificación de los epipediones y algunas de sus características principales.

EPIPEDIONES

MóllicoHorizonte de color oscuro, rico en humus, con una saturación de bases alta (>50%) y con buena estructura. Suelo típico de praderas.

ÚmbricoMorfológicamente es parecido al móllico, pero con una saturación de bases menor (<50%).

AntrópicoHorizonte que ha adquirido unas características parecidas al móllico por la intervención del hombre. A causa del estercolado tiene un contenido en fósforo muy elevado.

Plaggen Horizonte de origen antrópico, formado por acumulación de los materiales de las

14

Page 15: Tema 1.Suelos

camas del ganado a lo largo de varios años.

ÓchricoCon poca materia orgánica, en general de colores claros y poco espesor para ser móllico, estructura moderada, a veces duro o muy duro en seco.

HísticoHorizonte orgánico formado en condiciones de humedad muy alta. Típico de turberas.

Melánico Horizonte de color oscuro, con un alto contenido en materia orgánica. Típico de suelos volcánicos.

Tabla 1.5. Horizontes de diagnóstico del suelo: epipediones. Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

En cuanto a los endopediones, su origen está en la alteración del material original, en la trasformación de compuestos originados en los horizontes superficiales (epipedones) o en la acumulación y/o traslocación1 de sustancias móviles, que identifican los procesos de alteración que han tenido lugar para la formación del suelo. Algunos ejemplos son los endopediones cámbico, cálcico, argílico, nátrico, sálico, entre otros.

En la tabla 1.6 se muestra una clasificación de los endopediones y algunas de sus características principales.

ENDOPEDIONES

CámbicoHorizonte de alteración. En suelos normalmente poco evolucionados. Corresponde a un B estructural.

Cálcico Horizonte de acumulación de carbonatos cálcico y/o magnésico: Bk, Ck.

Petrocálcico Horizonte cálcico cementado: Bkm, Ckm.

HipercálcicoHorizonte de acumulación de carbonatos cálcico (CaCO3) o cálcico y magnésico (CaCO3 y MgCO3), muy generalizado en todo el horizonte (>60%): K.

Argílico Horizonte iluvial en el cual se ha acumulado arcilla por traslocación: Bt.

ÁlbicoHorizonte fuertemente eluviado. De color blaquecino, debido a la arena y limo residuales: E.

Glósico Horizonte con lenguas de álbico en un remanente de argílico, kándico o nátrico.

Gypsico Horizonte de acumulación de yeso: Bwy, By.

Petrogypsico Horizonte gypsico cimentado: Bym, Ym.

Nátrico Horizonte con iluviación de arcilla sódica.

Sálico Horizonte con sales más solubles que el yeso.

EspódicoHorizonte de acumulación iluvial de materiales amorfos, materia orgánica, aluminio con o sin hierro, activos.

Plácico Horizonte con poco espesor, rojo oscuro, cementado por hierro, hierro y magnaneso o por un complejo de materia orgánica y hierro.

KándicoHorizonte enriquecido en arcilla, no es necesario que la arcilla se identifique como iluvial.

15

Page 16: Tema 1.Suelos

FragipánHorizonte franco, franco arenoso o franco limoso, de densidad aparente muy alta, duro en estado seco y frágil en estado húmedo, a menudo con moteado. Estructura laminar, red poligonal con zonas blanquecinas.

ÓxicoHorizonte extremadamente alterado, formado especialmente por óxidos de hierro y aluminio hidratados, arcillas 1:1 y minerales muy poco meteorizables. Zonas tropicales y ecuatoriales.

ÁgricoHorizonte iluvial, formado bajo una capa cultivada, con gran cantidad de limo, arcilla y humus iluviados por los poros grandes de la capa labrada.

SómbricoHorizonte con humus iluvial, no asociado al aluminio ni al sodio. Baja saturación de bases (<50%).

SulfúricoHorizonte formado en condiciones de anaerobiosis acentuada. Extremadamente ácido, formado por oxidación de materiales sulfurosos. Con motas de jarosita. Muy tóxico para la mayoría de las plantas.

Duripán Horizonte cimentado por sílice: Regiones volcánicas.

Tabla 1.6. Horizontes de diagnóstico del suelo: endopediones. Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

Para concluir, en la figura 1.6 se proporciona un ejemplo de clasificación de un perfil

16

Page 17: Tema 1.Suelos

Figura 1.6: Ejemplo de clasificación de un perfil.

En resumen, atendiendo a su origen, el suelo no es más que la respuesta de la litosfera a la acción conjunta de la atmósfera y la hidrosfera. Al ser un sistema abierto, el suelo se forma y transforma a lo largo del tiempo como resultado de una serie de procesos formadores donde la acción de unos y otros dependerá, a su vez, de un conjunto de factores formadores, tal y como se verá a continuación.

1 Transporte de partículas por las aguas de lluvia al perfil del suelo.

1.4 Factores formadoresLa siguiente pregunta que cabría plantearse sería qué factores condicionan los cambios en los materiales originales hasta formar el suelo.

Lógicamente, el material originario jugará un papel importante, pero además de la roca, habrá que considerar la actividad biótica y antrópica dado que el suelo también se ha formado a partir de unos restos vegetales y animales. A su vez, el clima condiciona la formación del suelo en una región (árida o húmeda) y, tal y como se verá, existe una estrecha relación entre el suelo y la posición que ocupa en un paisaje.

Por último, los cambios que se producen en el material para pasar de roca a suelo necesitan para desarrollarse que transcurra un tiempo determinado.

Así pues, el suelo puede considerarse como una combinación de cinco factores formadores (Jenny, 1940):

S=f (cl, o, r, p,t)

donde:

S= suelo

cl= clima

o= actividad biótica y antrópica

r= geomerofología

p= material originario

t= tiempo

De la ecuación se desprenden dos aspectos muy importantes:

- La misma combinación de factores producirá idéntico tipo de suelo, independientemente de la ubicación geográfica en la que se localice.

17

Page 18: Tema 1.Suelos

- La combinación de los factores formadores condiciona las propiedades del suelo, tales como la porosidad, pH, contenido en arcillas, entre otras.

En la figura 1.7 se ilustran los factores formadores del suelo.

Figura 1.7: Factores formadores del suelo.

Los factores formadores actúan de forma simultánea. En ocasiones es posible determinar la acción concreta de cada uno de ellos. En ciertos suelos puede predominar un factor sobre el resto, en otros pueden darse diferentes interrelaciones entre ellos.

1.4.1 El clima

 

El clima desempeña un papel decisivo en la formación del suelo, dado que regula el aporte de agua al mismo, así como su temperatura. La precipitación condiciona el movimiento de las sustancias en el suelo y la temperatura, por medio de la radiación del sol, aporta la energía al sistema.

Estos factores son determinantes en los tres procesos básicos de formación del suelo:

- aporte, alteración y pérdidas del material geológico;

- aporte, alteración y pérdidas del material biológico; y,

- reorganización de ambos materiales por mezcla, agregación, translocación y diferenciación.

La intensidad de percolación nos va a indicar si en un suelo se produce suficiente exceso de agua como para producir el lavado y la translocación de

18

Page 19: Tema 1.Suelos

materiales, o si por el contrario, el agua queda retenida sin que apenas se desplace hacia los horizontes profundos.

La intensidad de la alteración, la clase de procesos que se presentan, el tipo de horizontes que se forman y el espesor del

suelo, van a ser muy diferentes según que los suelos sean percolantes o subpercolantes.

Por otra parte, el clima también influye directamente en otros factores formadores, como es el factor biótico y el relieve. En este contexto, tanto la humedad como la temperatura ejercen una marcada influencia sobre las poblaciones de los microorganismos, pues determinan los estados óptimos de actividad de las distintas especies. Asimismo, en ambientes donde la humedad es elevada, la acción sobre los materiales es provocar su disolución con la formación de nuevos minerales. En ambientes secos, el proceso predominante es la fragmentación del material sin la aparición de nuevos minerales.

Por ejemplo, un suelo arcilloso se verá favorecido por las precipitaciones y el aumento de temperatura, dado que ambos factores favorecen la alteración. Asimismo, condicionará los tipos de mineral que podamos encontrar en dicha fracción arcillosa.

Análogamente, existe una estrecha relación entre los factores climáticos y el contenido en materia orgánica de un suelo y su grado de evolución. Por lo general, la cobertura vegetal y sus aportes al suelo aumentan con las precipitaciones, y con ello el porcentaje de materia orgánica; por el contrario, al aumentar la temperatura disminuye el contenido en materia orgánica.

Al igual que en los elementos, las acciones del clima también quedan reflejadas en muchas de las propiedades del suelo. La capacidad de cambio (cantidad de iones adsorbidos en las superficies de los materiales del suelo) aumenta proporcionalmente a las precipitaciones, e incluso, los iones fijados en las posiciones de cambio también muestran una dependencia.

Por otra parte al aumentar las precipitaciones se producirá una progresiva acidificación, la cual irá acompañada de la correspondiente desaturación del complejo de cambio (los hidrogeniones van sustituyendo al Ca, Mg, Na y K).

1.4.2 La actividad biótica y antrópica

 

La influencia de los organismos en la formación del suelo incluye la acción de la vegetación, la microflora, la fauna y el hombre.

La acción de los organismos se manifiesta principalmente en un aporte de materia orgánica al suelo, descomponiéndola y participando en la formación de humus. Además, también influyen en la mezcla de materiales, en las propiedades físicas (al mejorar la estructura y favorecer la porosidad) y sobre el suministro de nutrientes disponibles del suelo.

19

Page 20: Tema 1.Suelos

Figura 1.8: Aspecto de una montaña utilizada como cantera.

El hombre puede influir de forma drástica sobre la formación de los suelos.

La vegetación tiene un papel fundamental en los procesos de formación del suelo (edafogénicos) de forma directa e indirecta:

- Influencia directa: debido a su intervención en la meteorización y por el aporte de materia orgánica al suelo, cuyo material originario carecía inicialmente de ella.

- Influencia indirecta: tiene un efecto pantalla frente a la radiación solar, el agua de lluvia, la infiltración, la escorrentía y la erosión.

Por último, las acciones del hombre sobre la formación de los suelos pueden tener repercusiones tanto beneficiosas como totalmente destructivas. Algunos ejemplos son la fertilización, el estercolado, el laboreo, las puestas en regadío, deforestaciones, drenajes, excavaciones, nivelaciones, construcciones, etc.

20

Page 21: Tema 1.Suelos

Figura 1.9: Ejemplo de un desmonte para la construcción de una carretera.

1.4.3 El material originario

 

El suelo se encuentra situado encima de rocas y es el resultado de la transformación (meteorización, disgregación,...) de una o de diferentes de ellas, que reciben el nombre de roca madre o material originario. Bajo el concepto de material originario puede considerarse, también, un suelo anterior que comienza a evolucionar bajo unas nuevas condiciones del medio. El material originario representa en definitiva el estado inicial del sistema, que puede ser, por tanto, una roca consolidada, un depósito no consolidado o un suelo preexistente.

La roca madre influye en el suelo en aspectos como el color, textura, estructura, etc. Tal influencia dependerá de la susceptibilidad de la roca a meteorizarse, de sus características físicas, del régimen de humedad y de la edad del suelo.

Los parámetros de la roca que inciden en la formación y evolución de los suelos son variados, pero pueden destacarse:

- Composición mineralógica. Aquellas rocas que contengan abundantes minerales inestables evolucionarán fácil y rápidamente 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.

21

Page 22: Tema 1.Suelos

- Permeabilidad. Regula la penetración y circulación del aire y del agua, lo que va a condicionar de un modo decisivo la fragmentación, alteración y traslocación de los materiales.

- Granulometría. De los dos apartados anteriores se desprende el importante papel que el tamaño de las partículas de los constituyentes de la roca va a representar para la edafización de estos materiales.

Los materiales de granulometría grosera, los arenosos, van a presentar una gran estabilidad frente a la alteración. Cuanto mayor sea el tamaño del grano menos representará la superficie frente al volumen total del grano y, por tanto, menos superficie de ataque presentará a la agresión del medio.

Por otro lado, la granulometría gruesa da lugar a materiales muy porosos, lo suficientemente grandes como para detener la rápida circulación del agua (al ser grandes los granos dejan al empaquetarse huecos de tamaño también grande).

Figura 1.10: El material originario es aquel sobre el que se forma el suelo.

1.4.4 La geomorfología

Es habitual que se establezca una relación entre diferentes tipos de suelos y ciertas posiciones en el paisaje, variando de un área geográfica a otra. La evolución del suelo se refleja en sus diferentes características y su interpretación está íntimamente ligada a la posición que ocupa en el paisaje y respecto a los suelos próximos. Por eso es básico el estudio de las formas del terreno y de los depósitos superficiales.

Las principales formas del relieve a considerar son tres: los interfluvios o divisoria de aguas, las vertientes o laderas y los fondos.

En general, la pendiente es un factor contrario al desarrollo del suelo, dado que favorece el transporte de material. La inclinación de la vertiente constituirá, por tanto, un factor determinante del desarrollo del suelo. Otros factores geomorfológicos serán: la orientación de la vertiente, la posición del pedión a lo largo de la vertiente y la presencia y las características de una posible capa freática.

22

Page 23: Tema 1.Suelos

Figura 1.11: Principales formas de relieve. Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

A raíz del estudio de la relación del suelo con el paisaje se han establecido dos términos edafológicos: la catena y la toposecuencia. La catena es una secuencia de suelos desarrollados a partir de un material originario parecido, bajo unas condiciones climáticas parecidas, pero que, a causa de que ocupan diferentes posiciones en el paisaje, presentan características diferentes. Con carácter menos restrictivo la toposecuencia hace referencia a la misma idea pero el material originario no tiene porqué ser el mismo (figura 1.12).

Figura 1.12: Toposecuencia de un estudio de suelos en una zona de la comarca del Segrià (Lleida).

23

Page 24: Tema 1.Suelos

1.4.5 El tiempo

El paso del tiempo incide en la formación del suelo dado su condición de sistema dinámico. Los cambios que sufren algunas de sus propiedades pueden verse a corto plazo -horas- (la temperatura de superficie, contenido de humedad, etc.), a medio plazo -meses- (salinidad, pérdida de materiales por erosión, contenido de nutrientes, etc.) o a largo plazo -años- (procesos de meteorización, diferenciación de horizontes, translocación de componentes, etc.). El tiempo como factor formador del suelo afecta a las propiedades que varían a largo plazo.

La edad del suelo expresa el tiempo durante el cual han actuado los procesos formadores. El momento cero, a partir del cual se determina la edad de un suelo, coincide con el de formación de la superficie geomórfica sobre la que se desarrolla el suelo, ya sea esta una roca o un suelo preexistente que empieza a evolucionar bajo unas nuevas condiciones del medio, etc. Por tanto, la edad de un suelo no será la del material originario, sino el tiempo empleado por este último en dar lugar al suelo.

En la mayoría de los casos, el número de años necesario para la formación de un suelo supera con mucho al de la vida de un hombre; por ejemplo, el tiempo estimado para la obtención de algunas formaciones edáficas se muestra en la tabla 1.7.

CARÁCTER ÁCUICO < 10 AÑOS

Horizonte A Desde 1 a 1000 años

Horizonte de acumulación > de 1000 años

Horizonte de alteración > de 1000 años

Vertisol Entre 3000 y 18000 años

Ultisol 106 años

Tabla 1.7. Tiempo estimado para la obtención de algunas formaciones edáficas.

1.5 Procesos formadoresEn el apartado anterior se describió cómo la roca se transforma en suelo por la acción del clima, organismos, relieve y paso del tiempo. La acción conjunta de los factores formadores condiciona la evolución del suelo: las vías empleadas para esta evolución se denominan procesos formadores. De procesos formadores hay muchos y pueden clasificarse según diferentes criterios. Los más significativos son:

INCORPORACIONES AL SUELO DE:

24

Page 25: Tema 1.Suelos

- Agua.

- Oxígeno.

- Materia orgánica.

- Sales disueltas.

- Polvo.

- Materiales procedentes de la erosión, etc.

TRANSFORMACIONES DENTRO DEL SUELO:

- Meteorización.

- Formación de la estructura.

- Descomposición, degradación y mineralización de la materia orgánica.

- Cementación.

- Sodificación, etc.

TRANSLOCACIONES DENTRO DEL SUELO(CAMBIOS DE POSICIÓN EN SENTIDO VERTICAL DE MATERIALES)

- Eluviación (migración de sustancias).

- Iluviación (acumulación de sustancias).

- Translocación de arcilla.

- Translocación de hierro, aluminio y materia orgánica.

- Translocación de yeso o de caliza.

- Acumulación de sales solubles (salinización), etc.

PÉRDIDAS DESDE LA SUPERFICIE DEL SUELO

- Material del suelo (erosión).

- Agua y gases.

- Calor, etc.

PÉRDIDAS POR LA PARTE INFERIOR DEL SUELO

- Agua. - Pérdidas por lavado (disolución) de sales, yeso, bases, etc.

25

Page 26: Tema 1.Suelos

A continuación se analizarán los procesos que se desarrollan durante esta transformación, haciendo un especial énfasis en la meteorización como proceso inicial en la formación del suelo (figura 1.13).

Figura 1.13: Etapas de formación de un suelo.Fuente: http://edafologia.ugr.es/introeda/tema01/procgen.htm [Leído: 15 de mayo de 2007].

La formación del suelo tiene lugar como consecuencia de la actuación de los cinco factores formadores, ya descritos, y en ella se pueden distinguir dos etapas: la 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.

La etapa inicial comienza con la fragmentación de las rocas originales (meteorización física) y también de los restos de los organismos que poco a poco han ido colonizando el material. La desagregación del material facilitará la circulación del aire y del agua, y también favorecerá la actividad biótica (meteorización biológica), todo lo cual conducirá a la subsiguiente alteración química del material (meteorización química).

Los minerales de las rocas originales, dependiendo de la estabilidad, se alteran en mayor o menor medida, apareciendo en el suelo más o menos transformados. Los iones liberados en la alteración mineral pasarán a la solución del suelo formando geles o se recombinarán para dar lugar a nuevos minerales.

Por otra parte, los vegetales y animales sufren al morir unas intensas transformaciones químicas, desarrollándose un nuevo material orgánico que evoluciona para alcanzar un equilibrio en las condiciones edáficas, llamado humus. Durante estos procesos de transformación del material orgánico se desprenderán compuestos sencillos que irán a engrosar la solución del suelo y también se pueden desprender como consecuencia de estas reacciones determinados gases, además de agua; sin embargo, el agua y los gases del suelo proceden fundamentalmente de la atmósfera.

26

Page 27: Tema 1.Suelos

En la etapa final, todos los constituyentes formados o liberados en la etapa inicial (minerales, humus, geles, gases, agua y soluciones) sufren una serie 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 edafizarse posteriormente para dar suelos).

1.6 Clasificación y cartografía de suelos1.6.1 La clasificación de los suelos

 

La necesidad de ordenar el uso del territorio ha puesto de actualidad el interés por conocer los suelos sobre los cuales se instalan las diferentes actividades humanas y, por tanto, se está impulsado el conocimiento de los sistemas de clasificación y evaluación.

Hoy por hoy no existe un sistema único a la hora de clasificar los suelos. Las razones o criterios que nos mueven a realizar una clasificación edáfica pueden ser diversos. También el propio objeto de estudio, el suelo, puede agruparse de más de una manera; por tanto, un mismo suelo podrá presentar diversas clasificaciones, todas ellas igual de validas pero de diferente interés según el ámbito en que se empleen.

Figura 1.14: Nivel y número de taxones establecidos para los principales sistemas de clasificación de suelos vigentes.

Fuente: Porta (1987).

27

Page 28: Tema 1.Suelos

A escala mundial existen más de 60 sistemas diferentes de clasificación de suelos en uso. De ellos, destacar el sistema, cuyo empleo parece estar imponiéndose a los demás: la clasificación norteamericana Soil Taxonomy System.

1.6.1.1 La clasificación Soil Taxonomy System

Los criterios más significativos, muchos de ellos novedosos, de los que se vale esta clasificación de suelos son:

- Considera en los criterios de evaluación propiedades observadas tanto cualitativas y cuantitativas.

- Se da prioridad a las propiedades del suelo que inciden en el crecimiento de las plantas.

- Clasifica suelos y no procesos formadores, por lo que sólo requiere conocer las propiedades y características del suelo y no su génesis.

- Utiliza como unidad de clasificación el horizonte de diagnóstico.

- Considera otros muchos criterios de clasificación, destacando de entre ellos los regímenes de humedad y de temperatura.

- Los taxones quedan definidos de forma que sean mutuamente excluyentes.

- La terminología empleada, una vez aprendida la mecánica de su uso, es autoexplicativa, clara y no requiere traducción a los distintos idiomas.

El resultado es una vasta obra de clasificación taxonómica que, para clasificar los suelos mundiales, comprende seis niveles jerárquicos, de homogeneidad creciente entre los suelos incluidos en cada unos de ellos: 10 ordenes de suelos, 47 subórdenes, 185 grupos, 970 subgrupos, 4.500 familias y 13.000 series.

CATEGORÍAS TAXONÓMICAS

OrdenEstablecida basándose en la morfología de los suelos y en buena parte a su génesis.

SubordenSon subdivisiones de los ORDENES hechas sobre todo basándose en la homogeneidad genética de los suelos dentro de un mismo ORDEN. En buena parte se establecen basándose en su humedad, medio climático y vegetación.

Grandes grupos

Son divisiones del suborden en función de los horizontes de diagnóstico.

SubgrupoSon divisiones del GRAN GRUPO que se hacen para diferenciar aquellos subgrupos que tienen características que son integradas con otros GRANDES GRUPOS. Cada SUBGRUPO tiene un concepto central (Typic).

FamiliaEsta categoría permite agrupar suelos que tienen en común características importantes para el crecimiento de las plantas, tales como textura, pH, temperatura del suelo, profundidad o composición mineral.

28

Page 29: Tema 1.Suelos

SerieSe definen como la colección de suelos individuales, esencialmente uniformes en diferentes características y en la ordenación de los horizontes.

FaseSubdivisión de la SERIE de suelos que incluye suelos que presentan desviaciones importantes en los horizontes de superficie, tales como textura, erosión, pendiente, pedregosidad, contenido en sales solubles.

Tabla 1.8. Características de los taxones establecidos por la Soil Taxonomy System.

Entisoles Suelos sin endopediones de diagnóstico (suelos muy poco edificados).

InceptisolesSuelos muy poco desarrollados, con horizontes edafogenéticos de alteración o concentración, pero sin acumulación o materiales traslocados que no sean de carbonatos o sílice.

AlfisolesSuelos con endopediones de acumulación de arcilla y saturación de bases de media a alta.

Aridisoles Suelos de zonas áridas o bien salinas, con horizontes edafogenéticos.

Mollisoles Suelos con un epipedión móllico.

VertisolesSuelos con un contenido elevado de arcillas expandibles; durante los períodos secos se desarrollan grietas profundas y amplias.

EspodosolesSuelos con acumulación de materiales amorfos basado en hierro, aluminio y humus en el endopedión (suelos ácidos de clima húmedo).

UltisolesSuelos de zonas subtropicales con endopediones de acumulación de arcilla y con una saturación de bases inferior al 35%.

OxisolesSuelos de zonas tropicales con horizontes edafogenéticos que son mezclas principalmente de caolinita, óxidos hidratados y cuarzo, y que tienen una débil cantidad de minerales meteorizados.

Histisoles Suelos orgánicos.

Tabla 1.9.

Denominación y características de los órdenes de suelos según la clasificación Soil Taxonomy System. Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

Respecto a la nomenclatura, el nombre de cada unidad de clasificación es una combinación de sílabas que hacen referencia a los criterios de clasificación utilizados. Por ejemplo:

Mollisol Orden

Aquoll Suborden

Argiaquoll Gran grupo

Typic Argiaquoll Subgrupo

Así todos los mollisoles pertenecen en su nombre al radical "oll", que los identifica. Los radicales de los diferentes ordenes se muestran en la tabla 1.10.

Entisol ENT

29

Page 30: Tema 1.Suelos

Inceptisol EPT

Alfisol AL

Aridisol ID

Mollisol OLL

Vertisol VERT

Espodosol OD

Ultisol UL

Oxisol OX

Histisol HIS

Tabla 1.10. Radicales de los diferentes órdenes.

En la tabla 1.11 se ofrece un ejemplo de clasificación de suelos en el que aparecen los subórdenes y grupos de un orden.

ORDEN SUBORDEN GRUPO

Aridisoles

Argids

Naturargids Durargids Natrargids Paeargids Haplargids

Orthids

Salorthids Paleorthids Durorthids

Gypsiorthids Calciorthids Camborthids

Tabla 1.11.

Ejemplo de clasificación Soil Taxonomy. Subórdenes y grupos del orden aridisoles: en total 2 subórdenes y 11 grupos. Obsérvese las secuencias de la nomenclatura.

30

Page 31: Tema 1.Suelos

Figura 1.15: Cuadro resumen de la clasificación de un suelo (ejemplo extraído del estudio de suelos de una zona de la comarca del Segrià, en la provincia de Lleida).

Otros sistemas de clasificación de suelos mencionables son: las unidades de suelos de la FAO, la clasificación clásica de Kubiena y la clasificación del CPCS.

1.6.2 La cartografía de suelos

Como consecuencia de las clasificaciones edáficas, puede llevarse a cabo la cartografía de suelos que proporciona información sobre los distintos suelos de un territorio y su distribución. Un mapa básico de suelos puede derivarse a múltiples mapas aplicados a distintos usos del territorio, como por ejemplo:

- Mapa de clases texturales.

- Mapa de niveles de pH.

- Mapa de capacidad de retención de agua de los suelos.

31

Page 32: Tema 1.Suelos

- Mapa de fertilidad de suelos.

- Mapa de niveles de salinidad.

- Mapa de adaptabilidad de especies cultivadas.

- Mapa con fines catastrales.

- Mapa de áreas degradadas.

- Mapa de aplicación de residuos urbanos e industriales según riesgo contaminante. etc.

En la actualidad los mapas de suelos pueden presentarse también en soporte magnético, tras la digitalización del documento base.

1.7 La distribución edáfica mundialLa tabla 1.12 muestra, de una forma orientativa, la distribución mundial de las categorías de los suelos del mundo (basada en la clasificación de suelos de Soil Taxonomy System).

CATEGORÍA DE SUELO SUPERFICIE (x103 ha) %

Aridisoles 2.504.274 19

Alfisoles 1.713.450 13

Inceptisoles 1.186.235 9

Mollisoles 1.054.432 8

Oxisoles 1.054.432 8

Suelos de montaña 2.636.078 20

Otras categorías 3.031.489 23

TOTAL 13.180.390 100

Tabla 1.12.

Superficies que ocupan las categorías de suelos del mundo -al nivel de orden-, de acuerdo con la clasificación de Soil Taxonomy System. Fuente: Porta (1987).

La categoría de los aridisoles se localiza principalmente en las zonas áridas de África (desierto del Sahara, Etiopía, Somalia), en la parte central de Asia (Irak, Irán, Península de Arabia, Pakistán, Asia Menor) y en el norte de la parte central de América (norte de México y sur de los Estados Unidos).

Los alfisoles están muy distribuidos por todo el planeta y podemos encontrarlos en numerosos lugares del mundo; abundan principalmente en el norte de Europa y Asia y en las regiones mediterráneas.

32

Page 33: Tema 1.Suelos

La categoría de los inceptisoles también se presenta en numerosos lugares, aunque estos suelos muestran características morfológicas muy diversas, resultado de haberse desarrollado en condiciones muy variadas; se encuentran en extensas superficies de todo el mundo.

Los mollisoles principalmente se localizan en las praderas de la parte central de América del Norte, en las estepas del centro de Asia y en la desembocadura del río de la Plata.

Los ultisoles y los oxisoles son típicos de ciertas zonas y ocupan la mayor parte de las zonas tropicales y subtropicales.

33

Page 34: Tema 1.Suelos

Capítulo 2 .- Características geoquímicas de los suelos

O B J E T I V O

- Dar a conocer los factores que determinan la geoquímica de los suelos.

34

Page 35: Tema 1.Suelos

2.1 Introducción

 Los suelos naturales representan un entorno microscópico y macroscópico caracterizado por dinámicas físicas, químicas y biológicas. Los minerales, derivados de las rocas, aparecen en diferentes estados de evolución dependiendo de cómo les ha afectado el proceso de alteración, transporte y sedimentación. Su naturaleza también dependerá del tipo de roca madre.

Sin embargo, a pesar de la aparente gran variedad de combinaciones, la abundancia en la corteza terrestre de los elementos mostrados en la tabla 2.1 limita sensiblemente dichas combinaciones.

ELEMENTO PESO (%) EN ROCAS PESO (%) EN SUELOS

Aluminio (Al) 8,23 7,2

Calcio (Ca) 4,14 2,4

Hierro (Fe) 5,63 2,6

Magnesio (Mg) 2,33 0,9

Oxígeno (O) 46,40 49,0

Potasio (K) 2,09 1,5

Silicio (Si) 28,15 31,0

Sodio (Na) 2,36 1,2

Total 99,33 95,8

Tabla 2.1. Abundancia de elementos químicos en rocas y suelos.

Se pueden extraer dos conclusiones a partir de la tabla anterior:

a) Esta estructura de elementos es tan remarcable que determina el orden de las evoluciones geológicas en la corteza terrestre.

b) La composición de suelos sigue a la de las rocas en general, salvo en el caso del carbono (C) y el Nitrógeno (N), que casi no aparecen en rocas pero sí en relativa cantidad en suelos.

La figura 2.1 muestra la estructura típica de un suelo en forma de terrazas, también denominado suelo laterítico.

35

Page 36: Tema 1.Suelos

Figura 2.1: Estructura típica de un suelo en forma de terrazas.

Existen dos factores que determinan la geoquímica de los suelos:

- Mineralogía y composición química de los suelos.

- Materia orgánica en ellos contenida.

2.2 Constituyentes inorgánicos del sueloLa alteración de las rocas situadas en la capa superficial de la Tierra, de composición mineralógica y características diversas, provoca la disgregación o fragmentación (meteorización física) y la transformación de los minerales que contienen (meteorización química). Los procesos de alteración (físicos, químicos y biológicos) actúan de forma simultánea, facilitando la formación de un conjunto de materiales de diferente naturaleza, medida y hasta procedencia (ya que el agua y el aire pueden transportar algunos materiales a grandes distancias de su lugar de origen).

Estos procesos de alteración son los responsables de que los materiales de tipo inorgánico que podemos encontrar en la fase sólida del suelo sean, principalmente, silicatos, óxidos e hidróxidos metálicos; en algunos casos hay aluminosilicatos amorfos, en otros carbonatos o sulfatos y, más raramente, cloruros, fosfatos o sulfuros.

En la tabla 2.2 se muestran los minerales más comunes que se pueden encontrar en los suelos. El grupo de los silicatos recibe también el nombre de minerales primarios, ya que derivan directamente de la roca madre y no se han formado como resultado de los procesos químicos que suelen acompañar a la erosión, a diferencia de los minerales no silicatados, formados como resultado de la alteración de los suelos.

36

Page 37: Tema 1.Suelos

MINERALES SILICATADOS

Alumino-silicatos amorfos Alófana, imogolita.

Ciclosilicatos Berilo, turmalina, axinita.

Inosilicatos Piroxenos: Diópsido, enstatita, hiperstena. Anfiboles: Tremolita, hornblenda.

Filosilicatos Minerales de arcilla. Micas.

Nesosilicatos Olivino, zircón, granate.

Sorosilicatos Epidota.

Tectosilicatos

Cuarzo.

Feldespatos.

Feldespatoides.

MINERALES NO SILICATADOS

Óxidos e hidróxidos Geotita, hematita, gibbsita, bohemita, rutilo.

Carbonatos Calcita, magnesita, dolomita, aragonita.

Cloruros Halita, cloruro cálcico.

Fosfatos Apatita, vivianita, variscita, estrengita.

Sulfatos Yeso, tenardita, mirabilita, epsomita.

Sulfuros Pirita, marcasita.

Tabla 2.2. Constituyentes inorgánicos del suelo.

Los diversos minerales se presentan en una proporción u otra dependiendo de la incidencia de dos factores:

- El tipo de material a partir del cual se ha desarrollado el suelo.

- Los procesos edafogénicos participantes.

Es importante conocer la mineralogía de los constituyentes del suelo para poder interpretar aspectos de la génesis del mismo, ya que permite inferir cuál ha sido la evolución de ese suelo hasta ese momento y el camino evolutivo más probable que seguirá en un futuro; además, la mineralogía indica el contenido de minerales alterables que pueden liberar nutrientes, por lo que también nos informa sobre el grado de fertilidad del suelo.

El tamaño de las partículas de cada horizonte está relacionado con el grado de meteorización de los minerales, de modo que existe una cierta relación entre las fracciones granulométricas y la naturaleza mineralógica de los componentes, tal y como se muestra en la tabla 2.3.

37

Page 38: Tema 1.Suelos

FRACCIÓN GRANULOMÉTRICA

DIÁMETRO APARENTE (MM)

NATURALEZA PROBABLE DE LA FRACCIÓN GRANULOMÉTRICA

Elementos gruesos >2000 Fragmentos/trozos de roca.

Arena gruesa 200-2000

Cuarzo.

Micas.

Otros minerales poco alterables.

Arena fina 20-200

Material calcáreo.

Concreciones ferroginosas.

Cuarzo.

Micas.

Feldespatos.

Otros minerales poco alterables.

Limo 2-20

Agregados arcillosos.

Óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio.

Aluminosilicatos amorfos.

Calcario activo.

Cuarzo.

Fragmentos de micas.

Feldespatos.

Arcilla <2

Minerales arcillosos.

Óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio.

Aluminosilicatos amorfos.

Calcáreo activo.

Cuarzo.

Tabla 2.3.

Relación entre la naturaleza de los constituyentes inorgánicos y la fracción granulométrica del suelo. Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

38

Page 39: Tema 1.Suelos

2.2.1 Minerales silicatados

Los silicatos forman una extensa familia, no en vano constituyen el 95% en peso de los materiales presentes en la corteza terrestre.

La clase de los silicatos es la más rica en especies minerales. En todos ellos, la estructura cristalina se caracteriza por un poliedro de coordinación que es un tetraedro regular. Cada átomo de silicio se coordina con 4 átomos de oxígeno formando la unidad estructural [SiO4]. Los enlaces covalentes que presenta son de alta energía, lo que explica su estabilidad.

En la figura 2.2 se ilustra el tetraedro fundamental.

Figura 2.2: Representación espacial del tetraedro [SiO4].

En función de los diferentes grados de polimerización de estas estructuras, en el cuadro siguiente se hace una breve clasificación de los mismos.

Los nesosilicatos están formados por unidades tetraédricas aisladas. Tienen como fórmula empírica: (SiO4)4-.

Los sorosilicatos resultan de la interacción de dos tetraedros que comparten un átomo de oxígeno: (Si2O7)6-.

Los ciclosilicatos son estructuras cíclicas que resultan de la asociación de 3, 4 ó 6 tetraedros, compartiendo cada uno de ellos dos oxígenos: (Si3O9)6-.

Los inosilicatos están formados por asociaciones lineales polimerizadas generadas por la compartición de 2 oxígenos, según dos criterios:

En cadenas sencillas: grupo de los piroxenos: (Si2O6)4-.

En cadenas dobles: grupo de los amfíboles: (Si4O11)6-.

Los filosilicatos están formados por asociaciones bidimensionales de tetraedros que comparten 3 oxígenos de un mismo plano, normalmente en disposición pseudo-hexagonal y, más raramente, pseudo-tetragonal: (Si2O5)2-.

39

Page 40: Tema 1.Suelos

Los tectosilicatos son edificios tridimensionales que comparten totalmente los vértices oxigenados del tetraedro elemental: (SiO2).

La carga aniónica de las estructuras posibles se compensa con una serie de cationes como Al3+, Fe3+, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, de modo que se foma una red cristalina que puede llegar a incorporar al retículo grupos aniónicos complementarios como OH-, F-, Cl-, etc.

2.2.1.1 Minerales de arcilla del suelo

El término "arcilla" se utiliza en mineralogía para designar a un conjunto de minerales que poseen un tamaño de partícula pequeño y que pertenecen a un grupo determinado de silicatos: los filosilicatos, cuya carga aniónica queda compensada por el aluminio. Desde un punto de vista químico, son aluminosilicatos hidratados con estructura en láminas, con espaciamientos y contenidos en los espacios interlaminares característicos para cada tipo de mineral.

Las arcillas son minerales de gran importancia para el suelo.

Las unidades principales en la formación de los minerales de arcilla son las siguientes:

- Disposiciones bidimensionales de tetraedros (poliedros de coordinación) de silicio-oxígeno, Si(O,OH)4. Esta capa se denomina tetraédrica o de silicio y se simboliza con una T.

- Disposiciones bidimensionales de octaedros de aluminio o magnesio con oxígeno-hidroxilos. Esta capa recibe distintas denominaciones: capa octaédrica, capa gibsítica o de aluminio Al2(OH)6 y capa brucítica o de magnesio Mg3(OH)6. Los filosilicatos generados son de tipo dioctaédrico en el caso del aluminio y trioctaédrico en el caso del magnesio. Se simboliza con una O.

40

Page 41: Tema 1.Suelos

Figura 2.3: Estructuras básicas en la formación de minerales de arcilla. Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

Puesto que las capas tetraédricas y octaédricas presentan simetría análoga y dimensiones casi idénticas, pueden compartir átomos de oxígeno. La unión de capas de tetraedros y de octaedros de distintas formas da lugar a los diferentes minerales:

- Una capa de tetraedros unida a una de octaedros caracteriza a los minerales 1:1 o O-T.

- Una capa octaédrica unida a uno y otro lado a sendas capas tetraédricas da por resultado una estructura 2:1 o T-O-T.

Estas uniones de dos o tres capas forman una lámina o paquete, cuya composición, estructura y contenidos interlaminares varían en función del tipo de arcilla. El conjunto de un paquete y su material interlaminar se denomina unidad estructural.

Las arcillas poseen carga eléctrica, negativa en la mayoría de los casos (si bien las arcillas de estructuras 1:1 tienen carácter anfótero, es decir, pueden presentar ambas cargas). La cantidad de carga y su distribución espacial dependerá del tipo de arcilla. El proceso de formación de una arcilla es el que determina su carga eléctrica. Este proceso implica un crecimiento en la distancia entre las capas que constituyen la arcilla.

En la práctica, los átomos de Si, Al y Mg raramente se hallan en las condiciones ideales requeridas para alcanzar la constitución estructural teórica. Por este motivo, otros átomos de tamaño semejante al del elemento que ocupa un lugar en la red cristalina, si se hallan en una alta concentración en el medio, pueden entrar en esta red cristalina, dando lugar a lo que se conoce como sustitución isomórfica. Los casos más frecuentes son la sustitución del Si4+ por Al3+ en la capa tetraédrica, o del Al3+ por Fe2+ o del Mg2+ por K+ y Li+, entre otros, dentro las octaédricas. La sustitución normalmente afecta a un ión de menor valencia que entra en el lugar de otro de mayor valencia, dando lugar a una carga negativa que aparece, sobre todo, en las superficies de las capas tetraédricas.

Los grupos de minerales arcillosos de más interés son: caolinitas, esmectitas, vermiculitas, arcillas micáceas y cloritas.

CAOLINITAS

Son filosilicatos de tipo 1:1 dioctaédricos, es decir, resultantes de la unión de una capa T y una capa O gipsítica. Como que no presentan una sustitución isomorfa, las unidades estructurales de la caolinita son prácticamente neutras y el espaciado interlaminar, muy pequeño, permanece vacío (ya que las diferentes unidades estructurales están unidas con puentes de hidrógeno). La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es baja, entre 3 y 10 meq/100 g de arcilla. Los suelos con caolinitas tienen una baja actividad químico-física, una baja capacidad de intercambio, son poco fértiles y con un límite líquido bajo. Especies importantes: caolinita y halloysita.

41

Page 42: Tema 1.Suelos

ESMECTITAS

Son filosilicatos de tipo 2:1, di y trioctaédrico. Pueden presentar sustituciones isomorfas en láminas T y O, y compensan su carga con cationes de tipo Ca2+, Mg2+, Na+ y K+ más o menos hidratados e intercambiables. Su capacidad de intercambio catiónico (CIC) es elevada (del orden de 60 a 120 meq/100 g de arcilla), y tienen también una capacidad de retención de agua, por lo cual se las denomina arcillas expandibles. Los suelos con esmectitas son sometidos a fluctuaciones volumétricas en función del contenido hídrico. Son generalmente fértiles, debido a su elevada CIC y su riqueza en bases. Tienen un límite líquido alto. Especies importantes: montmorillonita, hectorita y saponita.

VERMICULITAS

Son filosilicatos de tipo 2:1, di y trioctaédrico. Pueden presentar sustituciones isomorfas en láminas T y O. La ausencia de potasio interlaminar difícilmente intercambiable, les proporciona una mayor CIC, 100-150 meq/100g. Las vermiculitas son frecuentes en suelos fuertemente alterados, siendo posible su evolución a materiales amorfos y posteriormente a mica o caolinita.

ARCILLAS MICÁCEAS

Son filosilicatos de tipo 2:1, di y trioctaédrico. Es una arcilla no expansionable con sustituciones isomórficas del Si2+ por el Al3+ en las capas tetraédricas y, ocasionalmente, del Al3+ por Mg2+ en las capas octaédricas. La CIC es del orden de 10 a 40 meq/100 g. La ilita es la especie más frecuente.

CLORITAS

Son filosilicatos de tipo 2:1 ó T-O-T. Existen cloritas de tipos di, di-tri y trioctaédricas, atendiendo a la naturaleza de las dos capas octaédricas que integran su particular unidad estructural. Las sustituciones isomórficas pueden ser muy variadas en ambas láminas. Su CIC está entre 10 y 40 meq/100 g. Especies de cloritas: donbasita, sudoita y camosita.

Otras estructuras derivadas de las arcillas, que también tienen interés en el estudio de la mineralogía del suelo son: las arcillas interestratificadas y las pirofilitas o minerales fibrosos.

2.2.1.2 Las micas

Las micas son minerales del suelo similares a las arcillas. También son filosilicatos y se caracterizan por tener unidades estructurales tipo 2:1 o T-O-T, tri y dioctaédricas, con un grado de sustitución isomorfa en capas tetraédricas importante y una organización en el espacio estratificada. Tienen, sin embargo, una baja capacidad de intercambio catiónico (CIC). Las dos especies más típicas son la moscovita y la biotita.

2.2.1.3 Los alumino-silicatos amorfos y paracristalinos

Los alumino-silicatos amorfos y paracristalinos son un conjunto de materiales definible como un gel mixto aluminosílico, procedente de la hidratación de vidrios volcánicos e interacción rápida de los minerales primarios. Se conocen con el nombre de alófana.

A diferencia de las arcillas, se trata de un material no cristalino que cuenta con una distribución muy restringida entre las rocas y que está asociado a ciertos depósitos arcillosos y a rocas volcánicas alteradas. Se trata de un producto de

42

Page 43: Tema 1.Suelos

alteración de determinados silicatos. La alófana tiene una CIC elevada, del orden de 100-200 meq/100 g.

2.2.2 Minerales no silicatados

Además de los minerales silicatados, existen otros componentes inorgánicos, de importante significación en el suelo, denominados minerales no silicatados:

- En suelos de medios áridos y semiáridos se presentan carbonatos (CO32-) y

sulfatos (SO42-) en cantidades importantes, especialmente la calcita y el yeso.

- Los cloruros (Cl-), principalmente la halita, los sulfatos sódicos (Na2SO4), tenarlita y mirabilita y el sulfato magnésico (MgSO4) o la epsomita, están presentes en suelos que sufren salinidad.

- Los fosfatos (PO43-) y nitratos (NO3

2-) tienen una presencia muy escasa en el suelo. Suelen ser incorporados al suelo en forma de abonos.

- Los óxidos e hidróxidos de hierro son también importantes y participan en la coloración del suelo. Los óxidos e hidróxidos de aluminio y de otros minerales, sin embargo, están poco presentes y tienen escasa importancia.

2.2.2 Minerales no silicatados

Además de los minerales silicatados, existen otros componentes inorgánicos, de importante significación en el suelo, denominados minerales no silicatados:

- En suelos de medios áridos y semiáridos se presentan carbonatos (CO32-) y

sulfatos (SO42-) en cantidades importantes, especialmente la calcita y el yeso.

- Los cloruros (Cl-), principalmente la halita, los sulfatos sódicos (Na2SO4), tenarlita y mirabilita y el sulfato magnésico (MgSO4) o la epsomita, están presentes en suelos que sufren salinidad.

- Los fosfatos (PO43-) y nitratos (NO3

2-) tienen una presencia muy escasa en el suelo. Suelen ser incorporados al suelo en forma de abonos.

- Los óxidos e hidróxidos de hierro son también importantes y participan en la coloración del suelo. Los óxidos e hidróxidos de aluminio y de otros minerales, sin embargo, están poco presentes y tienen escasa importancia.

2.2.2.1 Los carbonatos

Los carbonatos son minerales poco estables, característicos de zonas áridas y semiáridas. Presentan un grupo CO3

2- que reacciona fácilmente con los iones ácidos. Esta reacción es característica de los carbonatos, por lo que se utiliza en las pruebas de campo para identificarlos en el suelo (al depositar con un cuentagotas unas gotas de ácido sobre la estructura carbonatada, se observa la aparición de unas burbujitas de CO2 que delatan la presencia de los carbonatos):

43

Page 44: Tema 1.Suelos

Los carbonatos son incoloros, blancos o poco coloreados, por lo que los suelos en los que abundan presentan colores claros (figura 2.4). Se dividen en tres grupos estructurales:

- El grupo de la calcita o carbonato cálcico, CaCO3, y la magnesita o carbonato magnésico, MgCO3.

- El grupo de la dolomita o carbonato doble de calcio y magnesio, CaMg (CO3)2.

- El grupo de la aragonita, que es un polimorfo de la calcita.

Figura 2.4: Manchas de carbonatos en un endopedión (Bkm).

2.2.2.2 Los sulfatos

Los sulfatos presentan el grupo aniónico SO42- y tienen como especies más

características en suelos el yeso (CaSO4.2H2O) y la anhidrita (CaSO4), pudiéndose transformar la una en la otra mediante procesos de hidratación o de deshidratación.

La característica más destacable del yeso es su relativa alta solubilidad en agua pura (2,6 g/l), por lo que en las zonas húmedas queda disuelto y se elimina con el agua de percolación. En ocasiones puede ir acompañado por la celestina (SrSO4).

El resto de sulfatos son muy conocidos por ocasionar la salinización de los suelos: el sulfato sódico en forma de tenardita (Na2SO4) o de mirabilita (Na2SO4.10H2O) y el sulfato magnésico o epsomita (MgSO4.7H2O). El sulfato magnésico es el doble o el triple de tóxico que el sulfato sódico.

En casos muy concretos podemos encontrar otros sulfatos en el suelo, como los sulfatos de hierro (Fe2(SO4)3) y de aluminio (Al2(SO4)3), causantes de una acidez extrema y muy desfavorable, o la jarosita (K Fe3(SO4)2(OH)6).

44

Page 45: Tema 1.Suelos

Figura 2.5: Eflorescencias salinas en un epipedión ochrico.

Figura 2.6: Detalle de eflorescencias salinas.

2.2.2.3 Los cloruros

Los cloruros son minerales muy solubles, desfavorables para las plantas si están en cantidades importantes, lo cual es frecuente en suelos con problemas de salinidad. Los minerales presentes en el suelo son el cloruro cálcico (CaCl2) y la halita (NaCl) con una solubilidad altísima (264 g/l). En general, los cloruros tienen una dinámica y una movilidad muy alta, por lo que pueden concentrarse en la superficie del terreno, dando lugar a eflorescencias blanquecinas, tan características de suelos salinos.

EJEMPLO

Los agricultores experimentados, antes de comprar un terreno en una zona susceptible de tener problemas de salinidad, siguen el siguiente criterio: esperar hasta el verano para ver el aspecto de la capa superficial del suelo. La razón estriba en que, cuando hace calor (y gracias a la movilidad de estos compuestos), el agua (y con ella las sales y cloruros) asciende por capilaridad por los poros, tiñendo de manchas blancas las capas superficiales del suelo. En invierno, en cambio, este fenómeno es mucho más difícil de apreciar.

El problema que ocasiona la halita (NaCl) es debido a la actividad del ión sodio (Na+), capaz de ocupar un buen porcentaje de los lugares de intercambio catiónico, provocando una serie condiciones que son desfavorables para las raíces, como una pérdida de estructura del suelo, una disminución de la conductividad hidráulica, etc.

45

Page 46: Tema 1.Suelos

2.2.2.4 Los fosfatos

Los fosfatos son compuestos minoritarios en los suelos. Suelen ser bastante insolubles y su estructura es el resultado de la agrupación aniónica del ión PO4

3-, con cationes (sodio en medio alcalino, calcio en medio básico y hierro o aluminio en medio ácido). Entre los fosfatos destacan:

- La apatita (Ca5(PO4)3(F, Cl, OH)): solución sólida con aniones (como cloruro, fluoruro o hidroxilo); es la fuente más importante de fósforo en el suelo.

- En suelos ácidos los fosfatos se presentan como vivianita (Fe3(PO4)2.8H2O), variscita (AlPO4.2H2O) y estrengita (FePO4.2H2O).

2.2.2.5 Los óxidos e hidróxidos

Los procesos de meteorización producen una liberación de aluminio, hierro, manganeso, titanio y silicio. Esto conduce a la neoformación en el suelo de óxidos anhidros, hidróxidos y oxihidróxidos (cristalinos, paracristalinos o amorfos). Pertenecen a este grupo los siguientes:

- Óxidos cristalinos: los más importantes son la goetita -responsable del color ocre del suelo junto con la limonita- y la hematita -responsable del color rojo del suelo-. Otros óxidos de menor importancia son la limonita y la magnetita.

- Óxidos e hidróxidos de hierro (amorfos o cristalinos): se localizan en suelos que proceden de rocas que contenían estos compuestos; su presencia también puede ser el resultado de la meteorización de minerales ferromagnesianos (como la biotita, los amfíboles y los piroxenos).

- Óxidos e hidróxidos de aluminio: los más frecuentes son la gibsita y la bohemita. Abundan en suelos tropicales húmedos, pero son poco relevantes en la península ibérica.

- Otros óxidos e hidróxidos: los de manganeso -pirolusita-, de color negro, o los de titanio -rutilo, anatasa, brookita-.

El SiO2, constituye una excepción, ya que mineralógicamente, por su estructura, se incluye en la clase de los silicatos (tectosilicatos).

2.3 Constituyentes orgánicos del suelo

La materia orgánica en el suelo puede tener diversas procedencias, entre las que cabe destacar:

a) Restos y residuos de plantas y animales: biomasa incorporada de forma natural procedente de cualquier ecosistema, materiales de origen orgánico aportados por el hombre a los agrosistemas (estiércol, restos de cosechas) o productos resultantes de síntesis industriales (productos fitosanitarios).

46

Page 47: Tema 1.Suelos

b) Descomposición de los tejidos orgánicos por acción mecánica de la fauna y los microorganismos.

c) Reorganización de algunos productos de la degradación, con síntesis microbiana de nuevos componentes orgánicos.

Cuando esta biomasa finaliza su ciclo vital, los restos se van depositando en la superficie o en el interior del suelo y se van descomponiendo lentamente. Los microorganismos del suelo aportan sus excreciones y su propia biomasa. Si el suelo está cultivado, también existirán aportes de materia orgánica procedentes del abonado.

El término "materia orgánica" se utiliza para designar tanto a la materia orgánica fresca o restos vegetales recientemente

incorporados como al humus o materia orgánica transformada.

2.3.1 Localización de la materia orgánica en el suelo

 

La materia orgánica está localizada en los epipediones de un perfil. Su cantidad es muy variable en función del tipo de biomasa vegetal que contenga pero, en cualquier caso, a medida que se profundiza en el perfil el contenido orgánico va disminuyendo.

Los suelos con un mayor contenido de materia orgánica (>20%) son los de zonas húmedas (de alta montaña, por ejemplo), mientras que los suelos de zonas áridas tienen cantidades mucho menores (hasta <0,5%, en casos extremos). En los suelos agrícolas el cultivo continuado aumenta la tasa de mineralización e incrementa el déficit de materia orgánica, que en suelos de zonas del mediterráneo se sitúa entre el 1 y el 3%.

Figura 2.7: La mayor concentración de materia orgánica se da en los epipediones.

47

Page 48: Tema 1.Suelos

2.3.2 Composición de la materia orgánica del suelo

Al hilo de lo anterior, en el estudio de la composición de la materia organica del suelo hay que tener presente la clasificación proporcionada por el cuadro siguiente.

MATERIA ORGÁNICA FRESCA O MATERIA ORGÁNICA NO HUMIFICADA

- Biomasa vegetal y animal senescente.

- Biomasa microbiana.

MATERIA ORGÁNICA TRANSFORMADA EN HUMUS

- Sustancias no húmicas:

- * Materiales orgánicos sencillos: azúcares y aminoácidos.

- * Materiales orgánicos de elevado peso molecular: polisacáridos y proteínas.

- Sustancias húmicas (humus en sentido estricto).

2.3.2.1 La materia orgánica fresca

La materia orgánica fresca representa del 5 al 20% del total de la materia orgánica del suelo. Su presencia disminuye a medida que se profundiza en el perfil, pasando a su vez el humus a ser la fracción dominante. La biodegradabilidad de la materia orgánica fresca y su transformación en humus varía mucho en función del tipo de cada uno de sus principios constituyentes (glúcidos, compuestos nitrogenados y compuestos lipídicos).

2.3.2.2 El humus

El humus, en sentido amplio, está compuesto por una mezcla de materiales orgánicos:

- Sustancias no húmicas. Materia lábil, en proceso de descomposición y humificación. Se consideran los azúcares, aminoácidos, polisacáridos, proteínas, etc.

- Sustancias húmicas (humus en sentido estricto).

El humus, así definido, contribuye enormemente a aumentar la fertilidad y estabilidad estructural de los suelos, gracias a su capacidad para adsorber nutrientes y agregar partículas.

La heterogeneidad de sus componentes, la formación de complejos con la materia mineral (complejos arcillo-húmicos y complejos órgano-metálicos) y su naturaleza polimérica, hacen que su estudio sea bastante difícil.

Los procesos de humificación hacen que los compuestos orgánicos resultantes sean más estables que los iniciales en el suelo en el que se encuentran. En la

48

Page 49: Tema 1.Suelos

humificación pueden acaecer reacciones químicas (oxidación, condensación y polimerización) y procesos biológicos y de síntesis microbiana, generándose compuestos de bajo y alto peso molecular que no se dan en las células vivas y que son constituyentes típicos del suelo.

En la figura 2.8 se ilustra un esquema del proceso de humificación.

Figura 2.8: Esquema del proceso de humificación.

Las sustancias húmicas se caracterizan por no presentar características físicas y químicas específicas, tales como una composición química determinada o un punto de fusión concreto. Son de color oscuro, con carga negativa, de carácter ácido, predominantemente aromáticas y de elevado peso molecular. Son compuestos relativamente oxidados.

Para conocer las propiedades químicas de las sustancias húmicas primero hay que fraccionarlas; para realizar este fraccionamiento se utiliza la diferencia de solubilidad de las sustancias húmicas al mezclarlas con ácidos y bases. Las técnicas de extracción no han permitido aislar una sustancia húmica pura. Experimentalmente se han establecido tres fracciones:

- Ácidos húmicos.

- Ácidos fúlvicos.

- Humina.

Estas tres fracciones son mezclas de compuestos químicos policondensados, que se diferencian por sus propiedades y por su comportamiento frente a diversos reactivos.

49

Page 50: Tema 1.Suelos

La definición de estos compuestos húmicos se basa, por tanto, en características relativas a los métodos de obtención:

ÁCIDOS HÚMICOS

Son extraíbles con reactivos alcalinos y pueden precipitar en forma de flóculos al reaccionar con ácidos. Están formados por grandes moléculas complejas con grupos aromáticos, unidas a estructuras orgánicas (aminoácidos, péptidos, ácidos alifáticos, aminoazúcares, etc). Su color va del pardo al negro. Pueden ser de tres tipos: ácidos húmicos pardos, ácidos húmicos grises y ácidos himatomelánicos.

ÁCIDOS FÚLVICOS

Son extraíbles con reactivos alcalinos pero no precipitan con ácidos después de su extracción. Su tamaño molecular es inferior a 2000. Su composición química, no específica, depende de factores tales como la categoría de suelo, la vegetación de la que proceden o el método de extracción.

HUMINA

Son un conjunto de compuestos humificados no extraíbles y difíciles de aislar. La humina puede presentarse de muy diversas formas:

- humina microbiana (formada por cuerpos microbianos y por compuestos alifáticos que derivan de ellos);

- humina heredada (próxima a la materia orgánica fresca);

- humina neoformada (resulta de procesos de inmovilización por los cationes, no es extraíble con reactivos alcalinos); y,

- humina estabilizada (producto de la evolución lenta de los ácidos húmicos lo que provoca la polimerización de los núcleos aromáticos y un descenso de su solubilidad en los reactivos de extracción).

2.3.3 Mineralización de la materia orgánica

La mineralización consiste en la transformación de un elemento desde su forma orgánica a una inorgánica, como resultado de la actividad de los microorganismos.

La tasa de mineralización se expresa en porcentaje de carbono orgánico total que mineraliza en un período de tiempo determinado. Por ejemplo, en el campo de las arcillas de interés cerámico, los compuestos orgánicos que presentan una mineralización microbiana intermedia son la hemicelulosa y la celulosa; y los que muestran una mineralización lenta son: la lignina, los compuestos fenólicos, las grasas y ceras.

La mineralización consiste en la transformación de un elemento desde una forma orgánica a una inorgánica, como resultado de la

actividad de los microorganismos.

50

Page 51: Tema 1.Suelos

En general, se puede concluir que las moléculas que presentan más dificultad a la mineralización (ligninas, compuestos fenólicos, etc.) son aquellas que presentan una estructura muy ramificada, frente a una estructura lineal.

Hay que tener en cuenta que no todas las moléculas orgánicas sufren mineralización por parte de los organismos saprófitos, existiendo compuestos que por su estructura son de descomposición difícil, como es el caso de la lignina.

2.3.4 Los complejos organominerales

Los complejos organominerales son el resultado de la unión de compuesto orgánicos y compuestos minerales. Son componentes habituales del suelo y deben ser estudiados con la misma relevancia que las estructuras de procedencia. Los complejos organominerales pueden tener muy diferente naturaleza y estabilidad:

COMPLEJOS ARCILLO-HÚMICOS

Compuestos por una parte de humus y otra de minerales de arcilla, el resultado son estructuras con un tamaño relativamente grande, caracterizadas por su insolubilidad.

Tienen importancia en la formación de la estructura del suelo (donde el humus actua como cemento en la formación de microagregados) y en la estabilización de la materia orgánica.

COMPLEJOS ORGANOMETÁLICOS

Son el resultado de las uniones de cationes al gran número de grupos funcionales de la materia organica; dichas uniones se dan con diversos grados de energía. Son de tamaño relativamente pequeño.

Tienen importancia en procesos de traslocación, así como de inmovilización de minerales altamente contaminantes.

51

Page 52: Tema 1.Suelos

Capítulo 3 .- Propiedades del suelo

O B J E T I V O

- Proporcionar una visión del suelo como medio idóneo para el desarrollo de organismos vivos.

52

Page 53: Tema 1.Suelos

3.1 Propiedades físicasLas propiedades físicas del suelo están condicionadas por la masa total del mismo. Son una función de sus componentes tanto en lo que se refiere al tamaño como a su naturaleza: por ello, una de las propiedades más influyentes es la distribución por tamaños de las partículas edáficas.

Estas partículas se unen para crear edificios cuya forma, tamaño y consistencia modifica el comportamiento de las partículas aisladas. Todo ello crea un entramado sólido que deja un gran espacio poroso que puede ser ocupado por aire o agua, lo que permite el suministro de estos indispensables elementos a las plantas.

Cada uno de estos aspectos merece una consideración individual, aunque la interrelación entre todos ellos es evidente; sólo hay una característica independiente: la distribución por tamaños de los componentes del suelo y su naturaleza, que son función del material original y de los restantes factores formadores del suelo.

3.1.1 Textura

La fracción mineral se puede estudiar en función de los tamaños de sus partículas; éstos pueden ir desde fragmentos de roca de más de un metro, hasta partículas menores de un micrómetro. Basándose en este aspecto, la textura es una expresión sintética de las características del suelo, dependientes del tamaño de las partículas.

En la tabla 3.1 se muestra una clasificación de los elementos del suelo según su tamaño.

ELEMENTOS GRUESOS (DIÁMETRO>2mm) TIERRA FINA

(DIÁMETRO <2mm)

Bloques Cantos

Grava gruesa Grava media

Gravilla

Más de 25 cm 6 a 25 cm 2 a 6 cm

0,6 a 2 cm 0,2 a 0,6 cm

Arena Limo

Arcilla

Clasificación según sistema USDA o ISSS

Tabla 3.1. Clasificación de los elementos del suelo según su tamaño.1

53

Page 54: Tema 1.Suelos

La granulometría expresa las proporciones relativas de las distintas partículas minerales inferiores a 2 mm -tierra fina-, agrupadas, tras la destrucción de los agregados, por clases de tamaños en fracciones granulométricas.

Para separar las distintas fracciones granulométricas, arcilla, limo y arena, se hace necesario establecer primero los límites entre cada una de ellas. Puesto que no hay ninguna división natural y limpia entre medidas, se han de adoptar criterios un tanto arbitrarios que dependen de los objetivos perseguidos, de ahí que se hayan propuesto y se utilicen diversos valores numéricos. Los más comunes en edafología son los adoptados por la International Society of Soil Science (ISSS) y los del United States Department of Agriculture (USDA). Las distintas fracciones granulométricas establecidas se proporcionan en la tabla 3.2.

GRANULOMETRÍA DENOMINACIÓN FRACCIONES

Denominación Diámetros aparentes ( m)

USDA simple

Arena USDA 50< <2000

Limo USDA 2< <50

Arcilla <2

ISSS simple

Arena ISSS 20< <2000

Limo ISSS 2< <20

Arcilla <2

GRANULOMETRÍA DENOMINACIÓN

FRACCIONES

Denominación Diámetros aparentes (

m)

USDA completa

Arena muy gruesa USDA 1000< <2000

Arena gruesa USDA sentido estricto

500< <1000

Arena media USDA 250< <500

Arena fina USDA sentido estricto

100< <250

Arena muy fina USDA 50< <100

Limo USDA 2< <50

Arcilla <2

GRANULOMETRÍA DENOMINACIÓN FRACCIÓN

Denominación Diámetros aparentes ( m)

ISSS completa Arena gruesa ISSS 200< <2000

Arena fina ISSS 20< <2000

54

Page 55: Tema 1.Suelos

Limo ISSS 2< <20

Arcilla <2

Tabla 3.2. Diferentes clasificaciones posibles de la tierra fina.

 

1 El umbral de 2 mm se debe a que las partículas de diámetros superiores no presentan fenómenos de capilaridad.

3.1.1.1 Análisis granulométrico

 

El análisis granulométrico de un horizonte se hace a nivel de campo mediante el tacto, para lo cual se requiere un cierto entrenamiento. Posteriormente, se realiza en el laboratorio de forma precisa. Consiste en un proceso de segregación de partículas individuales agrupadas en fracciones.

Las operaciones que se llevan a cabo en este análisis se ilustran en la figura 3.1.

Figura 3.1: Operaciones a seguir en el análisis granulométrico.

La agrupación de las partículas en función de la medida y los resultados, expresados en porcentaje en peso, de las tres fracciones (arcilla, limo y arena), permite establecer diferentes clases texturales del suelo, que se refieren a las proporciones de arena, limo y arcilla de cada una de las escalas de medidas.

Estas clases texturales se determinan mediante el empleo de triángulos texturales o diagramas triángulares como el mostrado en la figura 3.2.

55

Page 56: Tema 1.Suelos

Figura 3.2: Triángulo de textura genérico. La concurrencia en un punto de los diferentes porcentajes de las fracciones granulométricas (arena, limo y arcilla) determinarán la clase

textural.

Cada muestra de suelo viene definida por un punto del interior del triangulo, dicho punto se obtiene trazando una paralela al lado anterior desde la escala que señala el contenido en la correspondiente fracción; con sólo dos líneas queda definido el punto representativo, porque la tercera componente es función de las primeras al tener que ser 100 la suma de todas ellas.

El triángulo se divide en una serie de áreas que corresponden a las diversas clases texturales, que representan grupos de texturas con aptitudes o propiedades análogas. Las clases suelen asociarse en cuatro grupos principales que corresponden a las texturas arcillosas, limosas, arenosas y francas o equilibradas; según exista un componente dominante o una proporción adecuada de todos ellos.

En las figuras 3.3 y 3.4 se ilustran las clases texturales según criterio de la USDA y de la ISSS, respectivamente.

Figura 3.3: Clases texturales según criterio USDA. (Ar=Arenoso, L=Limoso, a=arcilloso y F=Franco). Por ejemplo: F-a: suelo franco-arcilloso. Ar-F: suelo arenoso-franco. F-a-L: suelo

franco-arcillo-limoso.

56

Page 57: Tema 1.Suelos

Figura 3.4: Clases texturales según criterio ISSS.

Al establecer los nombres de las clases texturales se ha querido dejar patente que la acción de ciertas fracciones es más acentuada que la de otras, a igualdad de porcentaje, para determinar las propiedades del suelo y el comportamiento del agua y las plantas.

En este sentido, la fracción arcilla resulta mucho más determinante del comportamiento de un horizonte y en consecuencia del suelo y de la respuesta de las plantas que las restantes fracciones, y así se pone de manifiesto en la denominación de la clase textural. Debe haber unas tres veces más arena que arcilla para que el suelo tenga unas propiedades condicionadas por la arena.

El comportamiento del suelo será la respuesta a la acción combinada de las distintas fracciones, que interaccionan entre ellas y con la materia orgánica. La distinta significación de las diferentes fracciones granulométricas se debe al tamaño, número y superficie específica de sus partículas.

La superficie específica -relación entre la superficie de una partícula respecto a su volumen o a su masa- es importante al determinar la forma en que los suelos reaccionan. La cantidad de superficie varía de forma inversamente proporcional al tamaño de las partículas.

En la tabla 3.3 se muestran algunas propiedades de los suelos en función de su clase textural.

ARENOSA FRANCA1 ARCILLOSA

Permeabilidad alta media baja

Superficie específica baja media alta

Temperatura (en primavera) cálida templada fría

Almacenamiento de nutrientes baja media alta

57

Page 58: Tema 1.Suelos

Cantidad de agua retenida baja media alta

Fuerza de retención baja media alta

1 Textura con composición de arena, arcilla y limo compensada. No tiene un perfil exacto, pero es el que ofrece las mejores condiciones para el crecimiento de las plantas.

Tabla 3.3. Propiedades texturales.

Los elementos gruesos presentan poca actividad, su superficie específica es baja y suelen ser resistentes a la meteorización. No obstante, estos materiales de gran tamaño inciden sobre el comportamiento del suelo y el crecimiento de las plantas, sobre todo cuando su proporción es grande. Esto es frecuente en condiciones áridas y semiáridas y en zonas de montaña, donde haya una mayor facilidad para la fragmentación (meteorización física), que para transformaciones químicas. Un predominio de elementos gruesos en un suelo hace que éste actúe como un tamiz frente al agua, a la que no es capaz de retener, y por otro lado, presente escasas posibilidades para el suministro de nutrientes.

3.1.2 Estructura

La estructura del suelo es el resultado de la organización espacial de las partículas elementales, arena, limo y arcilla, en unidades compuestas de medida más grande, llamadas agregados.

Estas unidades estructurales están separadas las unas de las otras por superficies fragmentables y hacen que el suelo tenga un comportamiento diferente al que tendría si una misma proporción de partículas elementales se encontrara individualizada. La estructura es el resultado de interacciones físico-químicas entre las arcillas y los grupos funcionales de materia orgánica.

Los agregados se definen como unidades estructurales del suelo, no debidas a procesos artificiales, tales como las labores -pues en tal caso se trataría de terrones- sino a naturales, resultando de la agrupación de las diferentes partículas, como consecuencia de su floculación y posterior cementación, y cuya característica es su estabilidad frente al agua.

La determinación y forma de los agregados resulta bien conocida y se realiza de forma visual sobre el terreno (figura 3.5).

58

Page 59: Tema 1.Suelos

Figura 3.5: Estructuras más comunes de los suelos1.

Uno de los aspectos importantes referentes a la formación de agregados es la "estabilidad" que presentan éstos en el tiempo o qué tan resistentes son los agregados a fuerzas externas. Se sabe que la materia orgánica y los organismos del suelo influencian directamente la estabilidad de los agregados. A mayor actividad de organismos y mayor contenido de materia orgánica, los agregados tienden a ser más estables.

La agregación de un suelo condiciona el espacio poroso y, por tanto, la aireación, la capacidad de infiltración, la permeabilidad, así como la circulación del agua. La estructura condiciona también la erosionabilidad; por ejemplo, si un suelo presenta una estructura que reduce la infiltración del agua, incrementa la escorrentía en su superfice y, por tanto, las posibilidades de que se erosione. En los suelos agrícolas, la estructura de los horizontes superficiales determina la fertilidad del suelo.

Figura 3.6: La formación de agregados en un suelo determinará su estructura.

La formación de agregados requiere la floculación de las arcillas y su posterior estabilización o cementación. A nivel microscópico, la estructura de un suelo presenta: esqueleto -compuesto de arena y limo- y cemento, que recubre a los agregados en una especie de "red". El cemento está constituido por arcilla -que además de una elevada superficie específica presenta una importante cantidad de cargas eléctricas en superficie-, materia orgánica y óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio de naturaleza amorfa, que dan lugar a compuestos

59

Page 60: Tema 1.Suelos

coloidades. La sola floculación de las arcillas no es suficiente para la formación de la estructura (figura 3.7).

Figura 3.7: Representación a nivel microscópico de la estructura de un suelo.

En el estudio de la estructura hay que considerar:

- Superficie de debilidad: grado de desarrollo de la estructura.

- Forma de los agregados: tipo de estructura.

- Tamaño: clase de estructura.

- Dureza y friabilidad de los agregados.

- Persistencia: estabilidad de los agregados.

- Mecanismos de formación de agregados.

- Espacio de huecos (porosidad): distribución y conexiones.

La estructura controla una serie de propiedades y comportamientos del suelo, de los cuales en la tabla 3.4 se muestran los más significativos.

PROPIEDAD AFECTADA EFECTOS POSITIVOS

Características de la superficie del suelo

Una buena estructura evita el sellado del suelo por formación de costra. Facilita la emergencia de plantas y la infiltración del agua.

Infiltración del agua en el suelo

El aumento de la infiltración:

Disminuye la escorrentía y con ello el riesgo de erosión.

Aumenta las reservas en agua del suelo.

Espacio de huecos Un horizonte bien estructurado:

60

Page 61: Tema 1.Suelos

Permite una buena circulación del aire, agua y nutrientes.

Favorece el desarrollo de microorganismos aerobios.

Favorece la actividad de la fauna del suelo.

Es más penetrable por las raíces beneficiando el crecimiento de la planta.

Compacidad

La baja compacidad de un horizonte:

Favorece el laboreo.

Hace disminuir la densidad aparente.

Favorece el crecimiento de las raíces.

Erosionabilidad Un suelo bien estructurado es más resistente a la erosión que las partículas sueltas de arena, limo y arcilla y la materia orgánica.

Tabla 3.4. Efectos positivos de una buena estructura en determinadas propiedades del suelo.

Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

Los mecanismos implicados en la formación de unidades estructurales vienen controlados por una serie de factores de tipo biológico, químico y físico, tal y como se indica en la tabla 3.5.

FACTOR EFECTO

Sistema de cultivo

Recubrimiento de la superficie del suelo.

Aporte de materia orgánica.

Ciclo biogeoquímico.

Las raíces (densidad, profundidad, y velocidad de crecimiento) ensanchan huecos preexistentes y desecan el suelo.

Microorganismos

Unen las partículas por mecanismos de adsorción, segregando productos mucilaginosos, envolviendo partículas.

Intervienen en la estabilización de la materia orgánica.

Lombrices

Remueven el suelo ingiriendo grandes cantidades de materia, que al ser deyectadas, mejoran su estructura al favorecer la mezcla de materia mineral y componentes orgánicos.

Abren canales que facilitan el movimiento del agua y el paso de las raíces y la restante fauna hacia horizontes más profundos.

Mineralogía de arcillas En suelos con arcillas expansibles los procesos de expansión-retracción favorecen la formación de agregados. En el caso de una fragmentación en superficie se habla de autoacolchado.

61

Page 62: Tema 1.Suelos

Tipo y frecuencia de las labores de cultivo. Estado de humedad del suelo al

cultivarlo.

Compactación por el peso de la maquinaria. Cambios estacionales en las características estructurales. Protección frente a la acción erosionante de la lluvia y del viento.

Técnicas de riego y calidad del agua de riego.

Riego a manta por surcos, por aspersión, localizado. Riesgos de salinización y de alcalinización.

Tráfico Tractores: ruedas neumáticas o cadenas.

CONDICIONES AMBIENTALES:

Humectación-desecación

La desecación favorece la aparición de grietas por retracción, en horizontes subsuperficiales ricos en arcilla y pobres en materia orgánica pueden formarse prismas. En suelos con arcillas expansibles se favorece la fragmentación de los agregados al secarse. En superficie puede formarse un autoacolchado.

Hielo-deshielo

Con suelo húmedo: Un enfriamiento lento seguido de congelación resulta beneficioso para la estructuración. Un enfriamiento y congelación rápidos destruye los agregados y aparece en superficie una masa pulverulenta.

Con suelo seco: El efecto es mucho menor.

Condiciones metereológicas a lo largo del año.

Cambios estacionales en las características estructurales.

Características de la lluvia. Rotura de agregados por impactos de las gotas de lluvia.

Formación de costra superficial.

Tabla 3.5. Factores que inciden en la formación estructural de un suelo.

Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

 

1 Las estructuras granulares y en bloques están generalmente asociadas a los horizontes A y B, respectivamente. Las estructuras laminares son típicas en suelos compactados. Fuente:

adaptado de Soils, An Introduction, 2002. 5ta Edición. Michael J. Singer y Donald N. Munns.

3.1.3 Porosidad

El volumen total de una muestra no alterada de suelo, Vt se puede descomponer en los siguientes volúmenes:

Vt=Va+Vw+Vs

donde:

a= volumen de poros ocupados por aire.Vw= volumen de poros ocupados por agua.Vs= volumen de sólidos.

62

Page 63: Tema 1.Suelos

Análogamente, la masa total de una muestra de suelo, Mt se puede descomponer según:

Mt=Ma+Mw+Ms

donde:

Ma=masa del espacio ocupado por aire (normalmente se asume nula).Mw= masa del espacio ocupado por agua.Ms= masa del espacio ocupado por los sólidos.

De estas dos relaciones se definen una serie de propiedades, entre las que destacan la densidad aparente y la densidad real o específica.

3.1.3.1 Densidad aparente

La densidad aparente ( a) se define como la masa del espacio ocupado por los sólidos por unidad de volumen. Se mide en g·cm-3 y se define como:

donde:

Vt= volumen total de muestra de suelo.Ms= masa del espacio ocupado por los sólidos.

Tal y como se puede observar en la fórmula, la densidad aparente se define como la masa de una unidad de volumen de suelo (seco a 105 °C). Por lo tanto, la masa de agua (Mw) es eliminada del cálculo.

La densidad aparente de los suelos es función del espacio poroso del suelo. A menor espacio poroso, la densidad aparente aumenta. Es por esta razón que generalmente la densidad aparente es una de las propiedades físicas más utilizadas en la determinación de compactación de los suelos. Sin embargo, esta propiedad no debe ser considerada como el único parámetro, o el más apropiado para la determinación de la compactación.

Los valores de densidad aparente varían de acuerdo al tipo de suelo y del manejo a que estén expuestos. Valores entre 0,1 y 0,7 g·cm-3 son comunes para suelos orgánicos. En suelos minerales, los valores de densidad aparente aumentan desde 0,6-0,8 g·cm-3 (suelos de cenizas volcánicas o Andosols) hasta 2,3 g·cm-3 en suelos compactados y derivados de materiales glaciares.

En resumen, a un descenso de la densidad aparente:

- Se incrementa la infiltración y disminuye el aguia de escorrentía.

- Aumenta la capacidad del suelo para retener agua.

- Aumenta la aireación.

63

Page 64: Tema 1.Suelos

- Se facilita la penetración de las raíces.

- Aumenta la conductividad hidráulica.

3.1.3.2 Densidad de las partículas o específica

La densidad específica ( s) se define como la densidad media de la fase sólida o densidad de las partículas, es decir, el peso de los sólidos del suelo respecto al volumen que ocupan, sin considerar ningún espacio poroso. Se mide en g·cm-3 y se define como:

donde:

Vs= volumen de sólidos.Ms= masa del espacio ocupado por los sólidos.

El valor más común, y generalmente asumido para la densidad de partículas, es de 2,65 g·cm-3, que corresponde a la densidad del cuarzo (uno de los componentes minerales del suelo más comunes).

3.1.3.3 Porosidad total

La porosidad total ( ) de un suelo se define como el volumen total de poros contenido en un volumen conocido de suelo.

donde:

Vp= volumen total de huecos (Va+Vw).Vt= volumen total de muestra de suelo.

La porosidad total de una muestra de suelo es función de la distribución del tamaño de las partículas partículas (textura) y el arreglo espacial de estas partículas conformando agregados (estructura).

3.1.4 Permeabilidad

Una característica asociada a la porosidad es la permeabilidad o facilidad que tiene el suelo para dejarse penetrar por los fluidos. No sólo los valores absolutos de porosidad bastan para estimar la permeabilidad del suelo, sino también algunos otros factores como la geometría del sistema poroso. Así, una

64

Page 65: Tema 1.Suelos

estructura hojosa deja una gran porosidad, pero dificulta notablemente la circulación del agua.

La permeabilidad se indica por la velocidad de circulación del agua de gravedad o conductividad hidráulica (K), y es tanto más elevada cuanto la porosidad no capilar sea más grande. Esto se explica fácilmente si recordamos que el agua de gravedad circula a través de los macroporos del suelo, es decir, de los huecos no capilares del mismo.

CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA

K (cm/h)CARACTERÍSTICA DEL SUELO

K<0,04 Fuertemente impermeable

0,04<K<0,2 Poco permeable

0,2<K<2 Permeable

2<K<5 Muy permeable

K>5 Excesivamente permeable

Tabla 3.6. Permeabilidad del suelo en función de valores de la conductividad hidráulica.

Sobre la permeabilidad influyen tres factores primordiales del suelo: la textura, la estructura y el contenido en materia orgánica.

Los suelos con estructuras estables son en general permeables, mientras que los suelos con estructuras inestables o degradadas, son poco permeables, sobre todo cuando la composición física del suelo, su granulometría, esta mal equilibrada. Los suelos arenosos pueden presentar también, en ciertos casos, una permeabilidad reducida, debido a la colmatación de los poros grandes por partículas de limo y por la ausencia casi total de materia orgánica.

En los suelos muy porosos, la permeabilidad se reduce, pues se comportan como esponjas, reteniendo una gran cantidad de agua por influencia de sus fuerzas de unión. En la mayoría de los suelos la permeabilidad depende de la estructura, tal y como se ha visto, y de todos los factores que la condicionan.

Si tenemos un suelo seco y agrietado, en principio, la permeabilidad es enorme; con el paso del agua, los coloides se hinchan y van cerrando las grietas y poros, disminuyendo notablemente la permeabilidad.

3.1.5 Consistencia

La resistencia mecánica de un suelo a la deformación y a fluir bajo la acción de fuerzas mecánicas depende de su contenido de humedad. La consistencia expresa el estado físico de un suelo a un contenido dado de humedad. Se debe a las fuerzas de cohesión y es consecuencia de la estructuración.

La consistencia incluye propiedades tales como:

65

Page 66: Tema 1.Suelos

- Compacidad: Hace referencia a que las partículas estén próximas y fuertemente unidas unas con otras.

- Dureza: Es la consistencia en seco y expresa la fragilidad de un agregado.

- Friabilidad: Es la consistencia en húmedo y expresa la resistencia que ofrece el material bajo una determinada presión.

- Plasticidad: Expresa la facilidad del material para ser moldeado.

- Adhesividad: Es el resultado de la tensión superficial y expresa la capacidad para adherirse a las superficies.

Un suelo cuando está seco es un sólido, al añadirle agua puede sufrir un proceso de expansión. A medida que el contenido de agua aumenta pasa a estado semisólido, luego a estado plástico y finalmente a estado líquido.

3.1.6 Propiedades térmicas

Las condiciones de temperatura y humedad del suelo determinan lo que se ha dado en llamar el clima del suelo. La temperatura es, en cada momento, el resultado de las aportaciones caloríficas, la principal de las cuales es la energía solar. Puesto que la radiación solar es intermitente por el efecto día-noche y variable a lo largo del año, la temperatura del suelo sufrirá de importantes fluctuaciones.

La temperatura del suelo tiene importancia por su influencia sobre la germinación y crecimiento de las plantas, sobre la actividad microbiana y por incidir en procesos tan importantes como la humificación, la mineralización o la fijación de nitrógeno atmosférico. Además, regula la evaporación del agua y, por consiguiente, el aprovechamiento de las lluvias; en climas con déficit de agua, la orientación de los cultivos puede afectar profundamente a su rendimiento.

Se mide mediante termómetros situados a 50 cm de profundidad.

3.1.7 Dinámica del agua en el suelo

El ciclo del agua en el suelo hace referencia a la aportación, perdida y variación de la reserva, como parte del ciclo hidrológico del agua en la biosfera. El suelo es el principal suministrador de agua para las plantas, por su capacidad para almacenarla e ir cediéndola a medida que se requiere. El agua que entra en el suelo circula por el espacio de huecos y pasa a ocupar total o parcialmente los poros, donde puede quedar retenida.

El agua, una vez en el terreno, puede atravesar la superficie en un proceso denominado infiltración, que permite aumentar la reserva. El agua que no puede infiltrarse forma charcos si el terreno es plano, o se pierde circulando vertiente abajo en forma de escorrentía superficial. El agua infiltrada circula dentro del suelo más o menos rápidamente en función de la conductividad hidraúlica o la permeabilidad de los diferentes horizontes; una parte de esta

66

Page 67: Tema 1.Suelos

agua puede perderse por movimientos verticales descendentes, y otra parte lateralmente, en forma de escorrentía subsuperficial.

En suelos con regímenes de humedad altos, el agua puede atraversar todo el perfil y perderse por el drenaje del terreno. También pueden darse suelos saturados de agua, a causa de la presencia de una capa freática a una determinada profundidad.

Tan importante como el contenido de agua de un suelo es su disponibilidad para la planta, hecho que ha obligado a introducir el concepto de energia potencial del agua del suelo. En el suelo intervienen una serie de fuerzas que actuan sobre el agua determinando su potencial, éstas son:

- Las fuerzas gravitacionales, que explican el movimiento descendiente.

- Las fuerzas matriciales, constituidas por las fuerzas de adsorción superficial directa de las moléculas sólidas, las fuerzas de capilaridad y las fuerzas osmóticas (por uniones osmóticas del agua a las dobles capas difusas), explican la retención de agua en el suelo.

- La evaporación y la absorción de las raíces que hacen que el movimiento del agua sea ascendente.

El comportamiento y la disponibilidad del agua son el resultado de todos los campos de fuerza que actuan.

Figura 3.8: Suelo con capa freática próxima a la superficie (horizonte genético Bg).

En suelos salinos, las fuerzas osmóticas tienen mucha importancia, reteniendo el agua en el suelo e impidiendo su absorción por las raíces. En suelos no salinos y no saturados las disponibilidades de agua dependerán sobre todo del potencial matricial.

La medida de la cantidad de agua que contiene una masa o volumen de suelo se realiza mediante:

- Métodos gravimétricos: secando la muestra en la estufa a una temperatura de 105ºC, hasta peso constante.

67

Page 68: Tema 1.Suelos

- Métodos indirectos: la medición con sonda de neutrones, la medida por reflectometría de dominios magnéticos de tiempo o la medición por absorción de rayos gamma.

El potencial total del agua en el suelo se determina mediante el psicrómetro de termopar, el piezómetro o el tensiómetro.

3.1.8 Dinámica de la atmósfera del suelo

El aire del suelo tiene una composición que difiere un tanto de la composición del aire atmosférico. Así, mientras el contenido en nitrógeno es el mismo, en el suelo existe una concentración más alta de CO2 y más pequeña de O2, que en el caso atmosférico (tabla 3.7).

AIRE ATMOSFÉRICO (%) AIRE DEL SUELO (%)

O2 21 15-20

N2 78 78-80

CO2 0,003 0,2-5

Vapor de H2O Variable Saturado

Otros gases 1 Variable

Tabla 3.7. Diferencias de composición entre el aire atmosférico y el aire edáfico.

La concentración total de CO2 y O2 en el suelo no es constante y se puede considerar que hay una cierta compensación entre la concentración de los dos gases:

% CO2 + % O2 = 21% de la composición del aire del suelo.

La existencia de O2 es fundamental para la respiración de las raíces, de manera que su ausencia provoca asfixia radicular. Si el suelo es, por tanto, consumidor de O2, es paralelamente productor de CO2 debido a su actividad biológica.

El volumen de aire del suelo dependerá de aspectos como las condiciones de humedad del suelo -los poros ocupados por agua restan volumen al aire del suelo-, la textura y la estructura; también presenta variaciones estacionales.

En el suelo, el oxígeno será utilizado por parte de los microorganismos del mismo, así como por las raíces de los vegetales, para oxidar la materia orgánica en CO2 y obtener energía. Este proceso de oxidación, además de comportar una ganancia de oxígeno, trae consigo una transferencia de electrones; por lo tanto, en el suelo se ha de hablar de la existencia de procesos redox o de oxidación-reducción. La cuantificación de estos procesos se lleva a cabo mediante el parámetro potencial redox de un suelo, que se expresa en milivoltios (mV).

68

Page 69: Tema 1.Suelos

En los suelos bien aireados sus constituyentes se encontraran en sus formas oxidadas, mientras que en suelos hidromorfos, con los poros prácticamente llenos de agua, con poca o sin renovación, la demanda biológica de oxígeno puede ser tal que éste se agote: los microorganismos anaeróbicos se verán favorecidos frente a los aeróbicos, y predominarán en estos casos las formas reducidas.

3.2 Propiedades fisicoquímicasLas propiedades fisicoquímicas son las que afectan a los fenomenos de superficie, especialmente a la interfase sólido-líquido.

Si en el apartado anterior se comentó uno de los grandes pilares que sustentan la vida sobre la Tierra, como es la retención de agua por el suelo, y que permite a las plantas superar los periodos interpluviales, ahora se entrará en detalle en un segundo pilar: el intercambio iónico del suelo y la capacidad para retener los iones que se producen en los procesos de alteración, preservándolos del lavado hasta que la planta los necesita.

Relacionado con la presencia y distribución de los diferentes iones está la reacción del suelo. Es uno de los factores esenciales en la distribución de las diferentes especies vegetales sobre el planeta, pues cada una tiene unas preferencias determinadas en cuanto al valor del pH del suelo sobre el que habitan, así como unos hábitos nutritivos específicos cuya satisfacción por el suelo está muy condicionada por el pH.

Por último, no se pueden olvidar las condiciones óxido-reductoras del suelo, tanto en lo referente al potencial de oxidación del sistema suelo como en la relación existente entre éste y el pH, que regulan la movilidad y biodisponibilidad de muchos micronutrientes.

3.2.1 El intercambio iónico

El intercambio iónico es el máximo responsable de los procesos químicos que ocurren en el suelo. Tiene lugar al entrar en contacto la fase sólida (coloidal) del suelo con una solución acuosa, donde las especies catiónicas presentes en la fase líquida pueden ser captadas por la sólida, liberándose a la vez otros cationes que inicialmente se encontraban asociados. Por parte del suelo afecta a las partículas de carga eléctrica: arcillas, materia orgánica y algunos coloides amorfos; al conjunto de estas partículas se le denomina complejo de intercambio.

Puesto que el suelo es la resultante de una gran heterogeneidad de componentes, el fenómeno de intercambio sólo puede considerarse como un proceso global y complejo de naturaleza físico-química. Para ello el fenómeno se contempla como un proceso de adsorción física superficial -aunque sea desde el punto de vista teórico inexacto-. La adsorción es la relación -no reacción- de materia, ya sean átomos, moléculas o iones, en las superficies de los sólidos (interfase sólido-líquido), relación que explica que las

69

Page 70: Tema 1.Suelos

concentraciones de las sustancias disueltas sean diferentes en las proximidades de las partículas que en la fase líquida.

En el suelo, el intercambio catiónico tiene más importancia que el aniónico, teniendo en cuenta que la fase coloidal que interviene en el intercambio es, desde el punto de vista eléctrico, predominantemente de carga negativa -formadas fundamentalmente por las ya mencionadas sustituciones isomorfas que tienen lugar en los minerales arcillas-. La superficie del coloide cargada (carga negativa) y los iones de la solución acuosa de signo contrario (carga positiva) constituyen lo que se ha dado en llamar una doble capa eléctrica difusa.

El intercambio iónico se mide generalmente mediante el parámetro Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC), que viene expresado en centimoles de carga positiva (de la fase coloidal) por kilogramo: cmol/kg (unidad SI), o en meq/100 g. Su determinación es hasta el momento no del todo satisfactoria a causa de problemas analíticos aún por resolver.

En la tabla 3.8 se muestra la Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) de los principales componentes del complejo de intercambio del suelo.

COMPONENTE CIC

Arena 0

Mica 0

Limo Escasa

Caolinita 1-10

Halloysita 2H2O 5-10

Ilita 10-40

Clorita 10-40

Halloysita 4H2O 40-50

Alófana 10-150

Esmectita 80-150

Vermiculita 120-150

Materia orgánica 100-300

Tabla 3.8. CIC (cmol/kg) de los principales componentes del complejo de intercambio del suelo.

Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

En conjunto, la CIC de las arcillas puede cifrarse entre 1-150 meq/100 g. Para el caso de la materia orgánica, la disparidad de valores de CIC se debe al distinto grado de descomposición-humificación que puede presentar. La existencia en el terreno de alófana -aluminosilicatos amorfos- también

70

Page 71: Tema 1.Suelos

proporciona una importante CIC. En menor importancia también existe intercambio aniónico.

Los fenómenos de intercambio tienen una gran importancia, dado que afectan al movimiento y la retención de cationes en el suelo, la nutrición de las plantas, la dinámica de los elementos contaminantes y el poder de reciclaje natural del suelo.

3.2.2 Reacción y pH del suelo

La reacción de un horizonte de un suelo hace referencia al grado de acidez o basicidad del horizonte y se expresa generalmente mediante un valor de pH. Por tanto, la expresión designa la concentración de iones hidronio (H3O+) que puede dar éste en una solución acuosa en equilibrio:

pH = - log [H3O+]

La escala de pH va de 0 a 14, si bien en los medios edáficos los valores que se obtienen van de 3 a 11. El valor 7 es el indicador de neutralidad, por encima de este valor se pasa al intervalo de basicidad y en los casos extremos (por encima de 8,5) se habla de alcalinidad. Los suelos que presentan un pH alcalino indican condiciones en que hay un predominio del sodio de intercambio. Los valores de pH normales en un suelo se situan entre 4,4 y 8,4.

La acidez del suelo es una propiedad importante por su repercusión en determinados procesos y en la evolución del suelo. Las propiedades físicas del suelo se ven afectadas tanto en condiciones de acidez como de alcalinidad; en ambos casos extremos se puede provocar una dispersión de coloides con destrucción de la estructura. La solubilización y precipitación, así como la movilización y disponibilidad de elementos nutritivos o tóxicos, son condicionados por el pH del medio.

El pH también afecta a la actividad biológica del suelo, por ejemplo, la acidez favorece la proliferación de los hongos frente a las bacterias, lo que afectará a la fijación del nitrógeno y a la evolución de la materia orgánica (tabla 3.9).

PROPIEDADES AFECTADAS

Físicas

Estructura.

Porosidad y aireación.

Circulación del agua.

Dispersión-floculación de los coloides y iluviación de los mismos.

Etc.

Químicas Meteorización química.

Disponidad de nutrientes.

71

Page 72: Tema 1.Suelos

Movilidad de metales tóxicos.

Descomposición de la materia orgánica.

Adsorción de aniones.

Etc.

Biológicas

Movilidad y adsorción de nutrientes.

Humificación.

Población bacteriana.

Fijación de nitrogeno.

Etc.

Tabla 3.9. Propiedades afectadas por el pH del suelo. Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

Aunque el pH mide la concentración de iones H3O+, no son éstos la causa de la limitación de crecimiento de las plantas en los suelos ácidos, sino la movilización que en estas condiciones se producen, de metales que pueden ser tóxicos, como es el caso del aluminio intercambiable o los ácidos orgánicos que integran el humus.

La acidificación del suelo suele ir asociada principalmente a factores climáticos, y en segundo término a factores biológicos, litológicos, agronómicos, etc. Las posibilidades de cambiar bruscamente el pH del suelo son escasas dado su poder tamponador. Este poder es mayor a medida que crece la capacidad de intercambio catiónico del suelo.

En la tabla 3.10 se muestran los valores del pH óptimo y tolerable de algunos cultivos.

ESPECIE CULTIVADA ÓPTIMO TOLERANCIA

Alfalfa 6,5-7,5 6,0-8,0

Algodón 5,2-6,0 4,8-7,5

Arroz 5,0-7,0 4,0-8,0

Cacao 6,0-7,0 4,5-8,0

Guisante 6,0-7,0 5.5-8.0

Maiz 5,5-7,0 5,0-8,0

Olivo 7,0 7,0-8,5

Tomate 6,0-6,7 6,0-8,2

72

Page 73: Tema 1.Suelos

Trigo 6,0-7,0 5,8-8,5

Vid 5,6-7,0 6,0-8,0

Tabla 3.10. pH óptimo y pH tolerable de algunos cultivos. Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1994).

3.3 Propiedades químicasSon las que dependen de la parte más íntima del suelo como es su propia composición química.

En apartados anteriores se han visto aspectos importantes desde el punto de vista de la génesis del suelo, como es la alteración mineral y la formación de nuevas especies, así como lo relativo a la destrucción de la materia orgánica fresca y la formación de las sustancias húmicas.

Tan sólo queda considerar unos compuestos que perteneciendo a la fase sólida del suelo, pueden pasar fácilmente a la fase líquida por ser extraordinariamente solubles, es lo que consideramos las sales solubles del suelo, que incluyen a aquellas cuya solubilidad es más alta que la del yeso. Nos estamos refiriendo a la salinidad del suelo.

3.3.1 Salinidad del suelo

 

En el suelo pueden darse una serie de componentes salinos, caracterizados por su elevada solubilidad en el agua, como son:

- Los cloruros de sodio o de magnesio y en mucha menor proporción, el de calcio o de potasio.

- Los sulfatos sódicos y magnésicos.

- En algunos casos bicarbonatos, carbonatos y nitratos.

La acumulación de estas sales solubles produce el fenómeno de salinización del suelo y el hecho de que el suelo las tenga salinidad. Los suelos en los que se produce esta acumulación de sales -más solubles que el yeso-, suficiente para interferir en el crecimiento de la mayoría de cultivos y otras plantas no especializadas, se denominan suelos salinos.

El exceso de sales obliga a la planta a invertir el flujo hídrico normal (suelo-planta-atmósfera) para intentar contrarestar la acción agresiva por dilución, lo

73

Page 74: Tema 1.Suelos

cual provoca la sequedad fisiológica. Otros efectos de las sales en la planta pueden ser la competencia entre determinados nutrientes, toxicidad, etc. Las sales pueden afectar también a la estructura del suelo, al modificar la composición catiónica del complejo de intercambio. En definitiva, el grado y tipo de salinidad condiciona toda una serie de propiedades del suelo y también los rendimientos de cultivo.

Teniendo en cuenta que las sales son buenas conductoras de la corriente eléctrica, la salinidad de los suelos se mide mediante la conductividad eléctrica (CEs) de un extracto de pasta saturada.

MEDIDA DE LA SALINIDAD DEL SUELO MEDIANTE EL MÉTODO DE LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA DEL EXTRACTO DE PASTA SATURADA

Mide la salinidad de una muestra en condiciones de saturación de agua.

Para preparar el extracto se añade agua destilada a una muestra seca y tamizada, hasta conseguir que se forme una pasta, con suficiente agua para poder considerar que está saturada, y sin que aparezcan dos fases por exceso de agua. Se deja equilibrar la pasta y después se extrae el líquido mediante vacío.

La CEs (conductividad eléctrica del extracto de pasta saturada) es proporcional a la concentración de sales en la solución y es función de la temperatura.

Se mide con el conductímetro, y las lecturas se refieren a 25ºC (los valores tomados a otras temperaturas deberán ser corregidos). Las unidades de medida en el sistema internacional son: dS/m (deciSiemens por metro) a 25ºC; también sa ha venido expresando como mmho/cm (milimho por centímetro), donde: 1 mmho/cm = 1 dS/m.

3.4 Propiedades biológicasEl suelo constituye también un conjunto de hábitats para los seres vivos. Muchos microorganismos y animales realizan todo su ciclo vital en el suelo, del cual obtienen todo lo necesario. Para los vegetales superiores constituye un soporte donde desarrollar sus raíces y encontrar los nutrientes necesarios para su metabolismo.

Por su tamaño, los organismos del suelo pueden pertenecer a :

- La macrofauna (de 6 a 200 mm).

- La mesofauna (de 200-6.000 m).

- Los microorganismos (<200 m).

La gran diversidad de los organismos que viven en el suelo indica la existencia de numerosos nichos ecológicos ocupados por diferentes seres vivos, cada uno de los cuales, realiza unas funciones muy concretas (descomposición de la materia orgánica, etc.). No obstante, muchos factores ambientales (temperatura, humedad, pH, potencial redox, entre otros) actuan como

74

Page 75: Tema 1.Suelos

limitantes de la actividad biológica, cosa que hace que el crecimiento de las poblaciones microbianas no sea constante ni muy elevado.

Los organismos edáficos tienen además efectos positivos para las propiedades físicas del suelo, ya que favorecen su estructuración, pueden descomponer sustancias orgánicas tóxicas, etc.

3.5 Otras propiedades del suelo3.5.1 La profundidad

Las clasificaciones encaminadas a evaluar la potencialidad agrícola del suelo utilizan como uno de los criterios importantes la profundidad efectiva del suelo -aquella que puede ser explorada por las raíces-.

3.5.2 El color

 

El interés por describir y estudiar el color del suelo reside en el hecho de que es una propiedad que suministra información cualitativa indirecta sobre las características y el comportamiento de éste. Existen para su estudio diferentes clasificaciones, la más empleada es el código Munsell, que define un espacio tridimensional de color, las coordenadas del cual son:

- El matiz: longitud de onda dominante de la radiación reflejada por el suelo o color espectral dominante.

- El brillo: o grado de claridad o oscuridad relativa del color, comparado con el blanco absoluto.

- El croma: o saturación cromática que expresa la pureza relativa del color. Una pureza baja del color supone una dominancia

75

Page 76: Tema 1.Suelos

Capítulo 4 .- Degradación y contaminación del suelo

O B J E T I V O

- Dar a conocer el proceso de degradación del medio edáfico y las medidas correctivas a llevar a cabo desde un punto de vista ambiental.

76

Page 77: Tema 1.Suelos

4.1 Los procesos erosivos 

La degradación del suelo es la pérdida parcial o total de su productividad, cualitativa o cuantitativamente, o en ambas formas, como consecuencia de procesos como la erosión, la desertificación, la salinidad o la contaminación.

La degradación del suelo repercute directamente sobre la agricultura, disminuyendo el rendimiento de los cultivos y los recursos hídricos, pero también afecta gravemente otros sectores económicos y medioambientales.

La principal forma de degradación de un suelo es a través de los procesos vinculados con el fenómeno de la erosión.

Los procesos erosivos traen consigo una pérdida progresiva del recurso suelo. Éstos se caracterizan por ser:

- procesos relativamente lentos, intermitentes y recurrentes a lo largo de los años;

- procesos progresivos; y,

- procesos irreversibles.

La erosión es una pérdida gradual del material que constituye el suelo, al ir siendo arrastradas las partículas (disgregadas,

arrancadas y transportadas), a medida que van quedando en superficie. La erosión trae consigo la desaparición de la parte

superficial del suelo.

Los principales agentes erosivos son el agua y el viento, dando lugar a la erosión hídrica y eólica, respectivamente.

El agua, como agente erosivo, puede actuar desde el momento en que llega a la superficie del suelo en forma de gotas de lluvia (erosión por salpicadura);

77

Page 78: Tema 1.Suelos

transportar partículas de un lugar a otro al desplazarse a lo largo de una vertiente (escorrentía superficial difusa) u originar surcos que se irán profundizando si el proceso se mantiene (escorrentía superficial concentrada). Un ejemplo al respecto se proporciona en la figura 4.1.

Además de la erosión hídrica superficial, el hecho de infiltrase el agua en el suelo puede provocar una erosión subsuperficial.

Figura 4.1: La erosión hídrica por escorrentía superficial concentrada tiene como fenómeno significativo la formación de surcos.

Fuente: Boletín Agropecuario. nª 37, julio-septiembre 1995.

En cuanto a la erosión eólica, ésta es importante en ambientes áridos y periglaciares, donde la vegetación es insignificante y el viento es persistente. Su acción puede ser de transporte de partículas o bien de abrasión sobre los materiales fijos.

Con menor intensidad se debe considerar también la acción de la temperatura y la actividad biológica y antrópica. Llegado este punto cabe hacer mención de la diferencia entre dos términos parecidos: erosionabilidad y erosibidad. La erosionabilidad del suelo hace referencia a la susceptibilidad del suelo a ser erosionado, mientras que la erosibidad de la lluvia hace referencia a la actividad erosiva de la lluvia.

78

Page 79: Tema 1.Suelos

Figura 4.2: Como consecuencia de fenómenos erosivos recurrentes se producen "paisajes desérticos".

En la tabla 4.1 se muestran los principales agentes erosivos y el tipo de erosión que producen.

AGENTE EROSIVO TIPO DE EROSIÓN

Agua Erosión hídrica.

Viento Erosión eólica.

Nieve Erosión por fusión de la nieve.

Hielo Erosión glaciar.

Gravedad Movimientos en masa.

Fauna y raíces Erosión biológica.

Hombre + agua Erosión antropogénica.

Tabla 4.1. Agentes erosivos y tipos de erosión que provocan.

En condiciones naturales se establece un equilibrio entre la erosión y la formación del suelo. La cubierta vegetal suele ser el agente protector, por excelencia, contra la erosión, protegiéndolo de la acción de la lluvia y el viento. Cuando esta cubierta desaparece se acentúa al ritmo de erosión natural y entonces las pérdidas son más importantes que las reposiciones.

La intensidad de la erosión la determinará, por un lado, la naturaleza del suelo y el relieve y, por otro lado, las diferentes actividades a que lo somete el hombre. Por ejemplo, suelos con una mala estructura, con texturas arenosas, poco profundos o en pendientes pronunciadas, serán más susceptibles de ser erosionados. De igual manera, las prácticas agrícolas y forestales inadecuadas o excesivas, el pastoreo, la quema del rastrojo, etc., darán lugar a una aceleración de la acción erosiva.

Pot poner un ejemplo, el 18% (algo más de 9 millones de Ha) del territorio español está sometido a elevados fenómenos erosivos (más de 50 t /Ha/año).

En las figuras 4.3 a 4.6 se ilustran algunos episodios de los diferentes tipos de erosión.

79

Page 80: Tema 1.Suelos

Figura 4.3: Los "Bad-lands" son casos extremos de erosión hídrica por escorrentía superficial concentrada. Paisaje erosivo en El Algarve (Portugal).

Fuente: Tecnoambiente nº 73, junio 1997. Cortesía de Frasa Ingenieros Consultores, S.L..

Figura 4.4: Erosión en taludes de desmontes de carreteras en Granada (España).Fuente: Tecnoambiente nº 73, junio 1997.Cortesía de Frasa Ingenieros Consultores S.L..

Figura 4.5: Intensa erosión en arcillas miocénicas de Teruel (España). Fuente: Tecnoambiente nº 73, junio 1997. Cortesía de Frasa Ingenieros Consultores, S.L.. 

80

Page 81: Tema 1.Suelos

Figura 4.6: Paisaje erosivo en Guadalajara (España). Obsérvese el favorable efecto del arbolado.

Fuente: Tecnoambiente nº 73, junio 1997. Cortesía de F.J. Ayala Carcedo.

4.2 Desertificación y aridez 

Uno de los efectos más característicos de la erosión es la desertificación, constituyendo la última etapa en la degradación de un terreno. Este término se emplea como expresión de degradación muy avanzada, en general de origen antrópico, que provoca una disminución o destrucción del potencial biológico del terreno que, en última instancia, puede conducir a condiciones de desierto.

Llegado este punto, resulta interesante distinguir entre tres tipos de suelos, que habitualmente son conceptualmente confundidos, y que tienen más que ver con su principal agente formador: el clima.

a) Suelos de zonas de desierto. Cuyo origen es esencialmente climático, dándose en zonas con precipitaciones anuales inferiores a 200 mm, y donde la vegetación que en él se desarrolla es escasa y dispersa. Por ejemplo, el Sahara.

b) Suelos de zonas áridas1. Acontecen donde hay una falta acentuada de agua para los seres vivos, con lluvias escasas e irregulares y de tipo torrencial. La agricultura aun siendo de secano es inviable aunque pueden haber pastos si la aridez no es extrema. Por ejemplo, el sudeste de Almería, en España.

c) Suelos de zonas semiáridas. Corresponde a medios donde la agricultura de secano (cereales, olivo, etc.) es posible, si bien con riesgo para las cosechas por fenómenos de sequía. Puede darse una cubierta vegetal de bosque, matorral o herbáceas. Por ejemplo, numerosas zonas del territorio español presentan suelos en condiciones semiáridas.

81

Page 82: Tema 1.Suelos

El fenómeno de la desertificación que se produce en estas zonas depende, por tanto, del clima, de los cambios ecológicos y, sobre todo, de aspectos antrópicos. Cuanto más árido sea un clima, más importante será el efecto negativo de aquellas actividades humanas que no sean biológicas y ecológicamente sostenibles a largo plazo y que traerán consigo la degradación del territorio. Algunas de estas actividades pueden ser, entre otras:

- La pérdida de la cubierta vegetal.

- La compactación del suelo por el pastoreo, el sobrepastoreo, etc.

- Las transformaciones de regadío llevadas a cabo incorrectamente.

- La presión sobre zonas periurbanas.

- Las políticas llevadas a cabo en la búsqueda de una autosuficiencia alimenticia por encima de consideraciones de tipo ecológico.

- La minería a cielo abierto.

- Las guerras.

Se calcula que sólo el 13% de la desertificación es atribuible a cambios naturales, mientras que el 87% restante se debe a un mal aprovechamiento de los recursos por parte del hombre.

Si bien estos factores son los desencadenantes del proceso, una vez comenzado éste es la propia degradación la que establece la continuidad o no del proceso de desertificación con la posterior erosión del suelo.

Las medidas a tomar frente al fenómeno de la desertificación deben basarse en un análisis de las causas y procesos desencadenantes, considerando el ecosistema globalmente. Así, deben considerarse condicionantes medioambientales (clima, suelo, conservación de suelos y aguas, etc.), condicionantes socio-económicos (densidad y tasa de crecimiento de la población, sistemas tradicionales de usos del territorio, sistemas agrícolas, etc.) y condicionantes políticos (régimen de tenencia de la tierra, objetivos políticos fijados, etc.).

82

Page 83: Tema 1.Suelos

Figura 4.7: El incendio de grandes superficies naturales constituye uno de los factores desencadenantes del proceso de desertificación más importantes.

Fuente: Boletín Agropecuario nº 36, abril-junio 1995.

1 España es el país europeo con las más extensas zonas de suelos áridos, mientras que, a escala mundial un tercio de la superficie terrestre se halla bajo la condición de zona árida y semiárida (entre 40 y 45 millones de km2).

4.3 SalinizaciónLos suelos salinos, es decir, aquellos en los que se produce una acumulación de sales más solubles que el yeso, se caracterizan por afectar el crecimiento de la mayoría de las plantas cultivadas.

Algunos de los efectos negativos que la salinidad de un suelo puede comportar a las plantas pueden ser, entre otros:

- Un retardo en la germinación o incluso una ausencia de la misma.

- Un crecimiento inferior al esperado.

- Necrosis en las hojas.

- Muerte de la planta.

- Disminución en general de los rendimientos productivos.

Se hace necesario, por tanto, conocer en cada caso la tolerancia de los cultivos a dicha salinidad, es decir, su capacidad para resistir los efectos adversos de un exceso de sales solubles en la zona radicular, sin que eso lleve consigo descensos en sus rendimientos productivos.

La formación de suelos salinos depende principalmente de los siguientes factores:

- Hidrológicos. Por un drenaje deficiente en el perfil, existencia de una capa freática de agua salina, etc.

- Litológicos. Las sales proceden principalmente de la meteorización de las rocas.

- Geomorfológicos. Por acumulación en los fondos o parte basal de las laderas, etc.

- Climáticos. En zonas áridas y semiáridas, etc.

- Antrópicos. Por transformaciones en regadío inadecuadas, sobreirrigación, actividades industriales y mineras, etc.

83

Page 84: Tema 1.Suelos

4.3.1 Salinidad atribuida a una inadecuada puesta en regadío

El desconocimiento de los procesos de salinización y de los factores que lo controlan ha provocado la degradación de extensas áreas a escala mundial, a los pocos años de su transformación a una agricultura de regadío.

Las causas que pueden provocar la salinidad en estos casos pueden ser:

- La práctica del riego puede mojar materiales con una elevada capacidad potencial para actuar como centros de redistribución de sales.

- La capa freática puede elevarse con el riego.

- Las aguas de riego pueden tener un elevado contenido salino.

- Un riego continuado sin drenaje puede dar lugar a una acumulación de sales en la zona radicular.

- El regar con agua con bajas concentraciones de Ca2+ puede dar lugar a procesos de sodificación con degradación de la estructura.

Figura 4.8: La transformación en regadío de cultivos sin llevar a cabo los pertinentes estudios previos puede comportar a corto plazo graves problemas de salinidad. En la fotografía se

aprecia una plantación de tabaco en la provincia de Cáceres (España) en la que se ha implantado el sistema de aspersión.

La sodificación o alcalinización que puede comportar el agua de riego viene determinado por su contenido de cationes disueltos. Si el contenido en Na+ es alto respecto al de Ca2+ y Mg2+, el primero será absorbido por el suelo y desplazará al Ca2+ y Mg2+ de intercambio. A medida que el proceso se agudiza el suelo se vuelve más alcalino, apareciendo condiciones físicas y químicas que impiden el crecimiento de las plantas (pérdida de estructura, etc.). Para recuperar un suelo alcalinizado se ha de volver a sustituir el Na+ del complejo de intercambio por Ca2+ y Mg2+ y eliminarlo del perfil mediante riego de lavado; esto se hace generalmente añadiendo yeso al suelo o al agua de riego.

4.3.2 Salinidad atribuida a actividades industriales y mineras

Las industrias han incrementado los contenidos atmosféricos en NOX y compuestos a base de azufre, que son devueltos al suelo por las lluvias. El

84

Page 85: Tema 1.Suelos

carácter ácido de estos compuestos puede acelerar el proceso de meteorización del material originario. La minería, por su parte, puede dejar en superficie materiales salinos.

4.4 La contaminación del suelo

 La contaminación constituye uno de los aspectos más importantes en la degradación de los suelos. El fenómeno se asocia con la entrada de sustancias que, a partir de una cierta concentración, deben considerarse como no deseables; es entonces cuando la capacidad del suelo para desarrollar sus funciones puede verse mermada o, incluso, hasta muy perjudicada.

La importancia de la contaminación del suelo incide en tres aspectos fundamentales:

- El suelo es un recurso no renovable a corto término.

- La capacidad depuradora y de absorción del suelo es limitada.

- Determinadas sustancias tóxicas pueden transferirse a través del suelo a los seres vivos.

En lo que respecta a la naturaleza de los contaminantes, las principales sustancias contaminantes del suelo son:

Metales: Cu, Ni, Zn, Pb, Co, Cr, Cd, Sn, Ba, Hg, As, Mo.

Compuestos inorgánicos:PO4

2-, NH4+, S2-, Br-, F-, CN-.

Compuestos aromáticos y poliaromáticos.

Hidrocarburos clorados.

Agroquímicos.

La contaminación puede ser endógena o exógena:

CONTAMINACIÓN ENDÓGENA

Cuando los constituyentes normales del suelo se presentan, de forma natural, en concentraciones anormalmente elevadas, pudiendo ser causa de toxicidad. Por ejemplo, la existencia de formaciones geológicas específicas.

CONTAMINACIÓN EXÓGENA

Cuando las sustancias contaminantes son aportadas artificialmente al suelo. Son la gran mayoría de las contaminaciones existentes.

Y los principales procesos edáficos -de orden químico, físico y biológico- vinculados con la incidencia de los contaminantes en el suelo son:

85

Page 86: Tema 1.Suelos

- Procesos de transferencia: transporte.

- Fenómenos de superficie: adsorción.

- Formación de complejos y quelatos.

- Transformaciones y degradaciones por microorganismos y mesofauna.

- Absorción por las plantas.

Estos procesos dan lugar a cambios en los componentes incorporados al suelo, cuyo balance determina el nivel de contaminación resultante del aporte.

El suelo puede, gracias a estos procesos, actuar como un depurador natural en cuanto puede degradar e inmovilizar las sustancias contaminantes. Esta capacidad depuradora es, no obstante, limitada: existe un limite en la capacidad de absorción de residuos orgánicos, elementos nutritivos y elementos con potencial tóxico.

Por otro lado, el suelo también tiene una cierta capacidad tampón frente a los elementos contaminantes incorporados, de manera que el efecto de éstos se manifestará una vez transcurrido cierto tiempo.

4.4.1 Principales efectos de los contaminantes en el suelo

Entre los principales efectos negativos que la contaminación comporta al suelo se encuentran:

- Disminución del rendimiento cualitativo y cuantitativo de los productos cultivados, lo que comporta un riesgo para la salud de los consumidores al entrar determinados elementos en la cadena trófica.

- Disminución cualitativa y cuantitativa del crecimiento normal de los microorganismos del suelo, lo que implica un aumento de la fragilidad del sistema.

- La pérdida del poder de depuración natural por mecanismos de regeneración biológica normales, al haberse superado la capacidad de aceptación del suelo. Se ve afectado el ciclo biogeoquímico y la función del suelo de filtro biológico.

- Los espacios contaminados presentan problemas de salubridad para las muy diversas actividades humanas.

- Contaminación de la atmósfera por transferencia de sustancias por volatilización.

- Contaminación de las aguas superficiales y freáticas por procesos de transferencia, alcanzándose concentraciones superiores a las aceptables.

86

Page 87: Tema 1.Suelos

4.4.2 Principales causas contaminantes del suelo

Las fuentes contaminantes más importantes son:

- Los fertilizantes utilizados de forma intensiva y excesiva.

- La incorporación incontrolada de residuos de origen animal al suelo.

- Los fitosanitarios empleados a dosis inadecuadas y sus productos de degradación.

- La incorporación de lodos procedentes de la depuración de aguas.

- Los residuos industriales y urbanos aportados al suelo en tal cantidad que superan la capacidad de aceptación del suelo como depurador natural.

- El empleo para el riego de aguas residuales.

- Los contaminantes atmosféricos aportados al suelo por deposición, tanto seca como húmeda, procedentes de las actividades energéticas e industriales.

4.4.2.1 Los fertilizantes

La mayoría de los suelos de cultivo necesitan aportes de nitrógeno, fósforo y potasio en forma de fertilizantes minerales (N-P-K) que suplan las salidas de estos nutrientes a través de las cosechas. Esta operación proporciona excelentes rendimientos productivos, por lo que se ha convertido en una práctica imprescindible en las labores del agricultor.

Sin embargo, el uso excesivo de fertilizantes minerales durante estos últimos años ha contribuido al deterioro de algunas propiedades físicas y físico-químicas del suelo, y a favorecer, por tanto, la erosión y contaminación de los sistemas agrícolas.

A partir de una determinada cantidad de nutriente aportado, el cultivo no mejora su rendimiento, al contrario, las cantidades excesivas traen consigo efectos regresivos en la producción, ya sea porque son tóxicas o bien porque se originan desequilibrios nutritivos al establecerse competencias con otros elementos. El carácter soluble de estos fertilizantes comporta, además, que las cantidades aportadas en exceso sean transferidas y ser causa de contaminación de las aguas de los acuíferos.

87

Page 88: Tema 1.Suelos

Figura 4.9: El empleo abusivo de fertilizantes inorgánicos comporta un deterioro de las propiedades del suelo.

Fuente: Boletín Agropecuario nº 23, enero-marzo 1992.

Determinados fertilizantes nitrogenados pueden ocasionar pérdidas de otros elementos nutritivos del suelo. Por ejemplo, las sales amoniacales pueden desplazar el Ca2+ del complejo de intercambio; el aporte de urea al suelo puede comportar la formación de sales carbonatadas de amonio, que caracterizadas por su inestabilidad, pueden provocar pérdidas por volatilización de amonio y tener así una baja eficiencia fertilizante. El aporte de estos fertilizantes nitrogenados puede implicar, además, una acidificación del suelo por formación de nitrato por nitrificación, con las consecuencias asociadas que ello conlleva.

Por último, el empleo de fertilizantes inorgánicos puede comportar una contaminación del suelo con metales pesados, dado que pueden llevarlos incluidos en su composición como impurezas.

Los fertilizantes fosfatados son los más propensos a contaminar por metales pesados.

4.4.2.2 Los residuos de origen animal

 

La fertilización de los suelos agrícolas mediante residuos orgánicos procedentes de la producción animal es una práctica extendida que comporta, a largo término, mejoras en las propiedades físicas del suelo, ya que aumentan la estabilidad estructural y favorecen la formación de complejos arcillo-húmicos, e incrementan también la infiltración, hecho que reducirá la escorrentía superficial y, por tanto, la erosión.

No obstante, la proliferación en los últimos tiempos de explotaciones ganaderas intensivas ha generado el problema de la eliminación de los residuos generados. En muchas ocasiones estos residuos son aplicados indiscriminadamente en los cultivos, atendiendo a las necesidades de vaciado de los estercoleros y no de asimilación del suelo. Todo ello comporta que a la larga exista un deterioro de las propiedades edáficas, al perder el suelo su capacidad depuradora y se produzca, en definitiva, un problema de contaminación medioambiental.

88

Page 89: Tema 1.Suelos

Figura 4.10: La explotación porcina genera una gran cantidad de purines. Esta práctica puede constituir un riesgo de contaminación medioambiental de gran transcendencia. En la fotografía

se aprecia, tras la granja una gran balsa con purines.

El empleo de dosis altas de estiércol puede salinizar el suelo, reducir la germinación y el crecimiento de las plantas, y desestabilizar la estructura del suelo que, a su vez, incidirá en su capacidad de infiltración.

Por otro lado, los constituyentes de los residuos de origen animal que pueden ocasionar problemas por contaminación de suelos y de sus aguas subterráneas son: los compuestos orgánicos solubles, los aditivos alimenticios y medicamentosos, las sales y los macroelementos. Estos contaminantes pueden ser transferidos por el suelo, para pasar a incorporarse a la cadena alimentaria. Del mismo modo, la presencia de organismos patógenos en el estiércol -bacterias, virus, hongos, protozoos y parásitos intestinales- capaces de sobrevivir durante un cierto tiempo, puede ser el origen de enfermedades en animales y en el hombre.

Figura 4.11: La práctica de echar purines al campo como medida fertilizante puede producir una contaminación del suelo por exceso de nitratos.

89

Page 90: Tema 1.Suelos

4.4.2.3 Los fitosanitarios

 

El uso de fitosanitarios -pesticidas o agroquímicos- en suelos agrícolas está muy generalizado alrededor del mundo y su consumo ha aumentado notablemente en los últimos años. En teoría, los fitosanitarios están concebidos para incidir específicamente en determinadas especies pero, en realidad, acaban actuando sobre otras muchas. En efecto, caracterizados por una baja biodegradabilidad, pueden acumularse en determinados niveles de la cadena alimentaria.

Estos productos, según sus características, se aplican a la planta y, de ésta, pueden pasar al suelo. En otros casos se incorporan en la superficie o incluso dentro del suelo. La mayor parte de ellos, una vez aplicados, sufren procesos de degradación que conducen a la formación de nuevos productos, en ocasiones más móviles, persistentes y peligrosos que los compuestos de partida.

Una vez en el suelo, la difusión y persistencia de los fitosanitarios dependerá, por un lado, de factores físico-químicos intrínsecos del propio fitosanitario: la naturaleza química del fitosanitario, sus propiedades, la forma de aplicación, etc., y por otro lado, de un conjunto de factores externos del medio donde se encuentra: condiciones climatológicas, tipo de suelo, etc.

Figura 4.12: Los productos fitosanitarios pueden constituir una fuente de contaminación del suelo dado su carácter poco biodegradable. En la fotografía se aprecia la aplicación de

productos fitosanitarios por atomización en una plantación de perales. Fuente: Boletín Agropecuario nº 30, octubre-diciembre 1993.

Según esto, los fitosanitarios solubles pueden desplazarse por escorrentía superficial, o bien a través del suelo en su solución o por erosión al estar adheridos a la superficie de las partículas; también pueden ser transportados por los organismos del suelo y, finalmente, pueden volatilizarse. Los minerales de arcilla y la materia orgánica, fundamentalmente los ácidos húmicos, por la alta capacidad de intercambio iónico, son los que los retienen en el suelo.

90

Page 91: Tema 1.Suelos

PERÍODO DE PERSISTENCIA

Breve(1 mes o menos)

Corto(1 a 3 meses)

Medio(3 a 12 meses)

Largo(Más de 1 año)

Indefinido

Acroleína. Carbarilo. Dalapón. Dinoseb. Glifosfato. Malatión.

Metil bromuro. Propanilo. Diazinón.

Carbamato.

Builano.Clorprofam.

Cicloato. EPTC. PCP.

Alacor. Atrazina. Diurón.

Dicamba. Linurón.

Metribuzin. Simazina. Trifluracin.

Bromoxinilo. DCPA.

Borato. Dieldrin. Terbacil.

Clorodana. Triazina.

DDT.

Arsenicales.

Tabla 4.2.

Períodos de persistencia de algunos tipos de fitosanitarios en el suelo en condiciones moderadas. Fuente: Porta, López-Acevedo & Roquero (1993).

Los fitosanitarios, que son insolubles, poco volátiles y poco degradables, podrán permanecer en el suelo durante mucho tiempo, en caso contrario, serán fácilmente eliminados y desaparecerán en poco tiempo. A este respecto los microorganismos del suelo se caracterizan por una buena capacidad de degradación de los fitosanitarios, no obstante, en ocasiones serán los fitosanitarios los que actúan sobre los microorganismos, al alterar negativamente su actividad.

4.4.2.4 Los lodos de depuradora

 

Los lodos o fangos obtenidos como subproducto en las depuradoras de aguas residuales pueden ser utilizados en suelos agrícolas por su valor fertilizante. Estos lodos se caracterizan por ser un material bastante heterogéneo. Así, en su composición pueden darse tanto elementos fertilizantes para el suelo -aunque en unas proporciones descompensadas-, como elementos indeseables: metales pesados (Cd, Pb, Zn, Cu, Ni), sustancias orgánicas tóxicas, agroquímicos, etc.

Las características del suelo al que se aplican deben ser tales que se complementen con los lodos. La movilidad de los distintos elementos incorporados, en especial los metales pesados, y los procesos de transferencia, que pueden dar origen a contaminaciones en capas freáticas poco profundas, dependerán de las características del suelo receptor.

Según el origen del agua residual, la carga contaminante del lodo será muy diferente. Por ejemplo, los lodos procedentes de aguas residuales de origen urbano no suelen presentar problemas de metales pesados, a diferencia de los de origen industrial, fuertemente contaminados.

91

Page 92: Tema 1.Suelos

Figura 4.13: Los lodos de depuradora pueden ser reutilizados por su valor fertilizante. Equipo de distribución de fangos en un suelo agrícola.

Fuente: catálogo comercial de SEAR, S.A.

4.4.2.5 Los residuos orgánicos

 

Una posible vía de eliminación de los residuos orgánicos, al margen del vertido controlado, la incineración, etc., puede ser su reutilización en suelos agrícolas como fertilizante. Esta acción se fundamenta en la capacidad depuradora del suelo, en el reciclaje de nutrientes a través del sistema suelo-planta y en poder cubrir las necesidades de materia orgánica que tiene el suelo agrícola.

El origen y la composición de estos residuos es muy diversa. Son materiales muy heterogéneos, aunque la mayor parte de ellos tiene una naturaleza orgánica y en su composición intervienen sustancias que pueden afectar negativamente los seres vivos y el medio ambiente.

Para poder ser incorporados al suelo, los residuos deben perder primero su potencial contaminante. Esto puede conseguirse mediante dos acciones: la estabilización de su materia orgánica y la incorporación controlada en el suelo.

1. Al igual que los lodos de depuradora, los residuos orgánicos requieren de un tratamiento que permita estabilizar su materia orgánica, es decir, que contenga compuestos orgánicos poco biodegradables para que cuando se aplique al suelo, además de mantener la fertilidad química se asegure una buena estabilidad biológica y se mantengan las propiedades físico-químicas del suelo. Esta estabilización puede llevarse a cabo mediante:

- Procesos de digestión biológica en condiciones aeróbicas y anaerobias. Estos procesos eliminan organismos patógenos y producen CH4.

- El compostaje, proceso de descomposición biológica en condiciones controladas y que da lugar a un producto -el compost- de características similares al humus del suelo. El proceso cuenta con las ventajas de eliminar malos olores, reducir la carga de microorganismos patógenos e insolubilizar los metales pesados.

92

Page 93: Tema 1.Suelos

2. El producto estabilizado podrá añadirse al suelo agrícola de manera controlada, es decir, conociendo la composición del residuo, la naturaleza del suelo y aplicar solamente las dosis de nutrientes necesarios para fertilizar el cultivo escogido.

Evidentemente, el incumplimiento de estas operaciones a la hora de incorporar los residuos orgánicos al suelo puede suponer graves problemas de contaminación, entre los que cabe destacar: aporte de metales pesados, presencia de sustancias orgánicas tóxicas y de microorganismos patógenos, excesos en los aportes de elementos fertilizantes, presencia de agroquímicos,...

4.4.2.6 Las aguas residuales

Además de los problemas comentados de salinización de los suelos, el empleo de aguas residuales puede comportar otros problemas asociados de contaminación medioambiental, en los que el suelo puede intervenir como agente de transferencia:

- Las aguas residuales pueden presentar el problema de la eutrofización (enriquecimiento normal o anormal de los sistemas biológicos por elementos nutrientes, principalmente N y P).

- Las formas nitrogenadas más importantes de contaminación de las aguas, como consecuencia de una excesiva fertilización de los suelos, son los nitratos y nitritos. Son muchas las enfermedades del hombre y de los animales que se asocian a estos compuestos. Otras formas contaminantes altamente tóxicas son las nitrosaminas.

- Aguas con un alto contenido en boro producen toxicidad en las plantas.

- El exceso de bicarbonatos puede producir clorosis férrica en las plantas.

- La presencia excesiva de cloruros en el agua puede provocar toxicidad a determinados tipos de fruteros: cítricos, viña, fresas, etc.

- Las aguas con una fuerte carga de materia biodegradable producen una pérdida de oxigenación (anoxia) de las raíces y una reducción de elementos como el hierro y el manganeso que pueden así pasar a ser más solubles y tóxicos.

- Pueden encontrarse sustancias contaminantes del suelo como: elementos traza, restos de agroquímicos, etc.

93

Page 94: Tema 1.Suelos

4.4.2.7 Los contaminantes atmosféricos

 

Contaminación derivada de la combustión

Los procesos de obtención de energía y la actividad industrial son dos de las principales causas de contaminación atmosférica, liberándose productos residuales del proceso de combustión: CO2, CO, SO2, NOX, O3, nitratos de peroxiacil, hidrocarburos aromáticos policíclicos, metales pesados, elementos radiactivos, partículas.

Estos productos vuelven a los ecosistemas terrestres mediante deposición seca o húmeda. La vegetación puede interceptar la inmisión. Una vez en el suelo los contaminantes pueden ser absorbidos o circular por él, para acabar siendo asimilados por las plantas o transferidos a las aguas subterráneas. Las consecuencias más directas de la incorporación en el suelo de estos compuestos son la acidificación y la salinización.

a) SO2. Puede ser absorbido por la vegetación directamente o en forma de lluvia ácida. En forma de H2SO4 puede ser transportado al suelo y absorbido directamente por éste. El ácido sulfúrico en el suelo reacciona formando sales o compuestos orgánicos. La acidificación que su presencia provoca, comporta una serie de cambios en el comportamiento químico del suelo: empobrecimiento en nutrientes, movilización de metales pesados y destrucción de la microflora del suelo, hecho que retarda la mineralización de la materia orgánica. En última instancia el desarrollo de las plantas se ve afectado.

b) NOx. Pueden ser incorporados al suelo mediante lluvia ácida en forma de ácido nítrico. En él pueden presentarse en forma de nítrico o nitratos.

c) Los metales pesados. Suelen realizar deposiciones secas en zonas próximas a su emisión y se acumulan en la superficie del suelo, desplazándose raramente en profundidad.

d) Los hidrocarburos aromáticos policíclicos. También suelen depositarse en la superficie del suelo, siendo ésta la principal vía de contaminación. Una vez en él, las plantas pueden absorberlos por las raíces, entrando de esta manera en la cadena trófica.

e) Los elementos radiactivos. Su presencia en zonas agrícolas es peligrosa, puesto que pueden ser altamente retenidos por el suelo. Por ejemplo, un gramo de esmectita puede retener hasta 6,3 curies de Cs137.

Contaminaciones derivadas de actividades industriales

Determinadas actividades industriales traen consigo la liberación a la atmósfera de específicas sustancias contaminantes para el suelo:

a) Las industrias metalúrgicas, siderúrgicas y mineras liberan una gran cantidad de metales. Estas sustancias no volátiles pueden ser depositadas en el suelo

94

Page 95: Tema 1.Suelos

en su forma elemental o en compuestos de sales y óxidos. Una vez en el suelo, los metales forman complejos y quelatos con la materia orgánica, por lo que su movilidad puede quedar limitada. No obstante, en función de la naturaleza de la fracción orgánica del suelo también puede favorecerse el proceso inverso y quedar, así, los metales solubilizados. Por ejemplo, los ácidos húmicos dan complejos insolubles estables, mientras que los ácidos fúlvicos forman complejos solubles.

b) La minería a cielo abierto origina una alteración total del suelo, que pierde su capacidad como recurso agrícola y toda actividad biótica. Es entonces fácilmente erosionable, viéndose también afectados el relieve y el paisaje. Los residuos generados de esta actividad pueden convertirse en elementos potenciales de contaminación de suelos y aguas.

c) Los materiales plásticos producidos por las industrias químicas se caracterizan por ser poco biodegradables y de toxicidad desconocida. Los productos de su combustión incompleta generan compuestos de alta toxicidad. El suelo difícilmente puede degradar este tipo de compuestos, además, puede facilitar su transferencia.

Figura 4.14: Los materiales plásticos son poco biodegradables. Fuente: revista Residuos nº 33, noviembre-diciembre 1996.

 

d) Otras actividades industriales pueden ser puntualmente emisoras de un determinado agente contaminante del suelo: azufre (SO2, H2S, R-SH), flúor, metales volátiles (Hg, Cd), etc.

4.5 Técnicas de recuperación de suelos

 Al conjunto de operaciones que se llevan a cabo con el objetivo de controlar, disminuir o eliminar los contaminantes y sus efectos se le conoce como tratamiento y recuperación de suelos contaminados.

95

Page 96: Tema 1.Suelos

Ante un suelo contaminado y antes de emprender cualquier tipo de actuación, debe llevarse a cabo un estudio de viabilidad. Este estudio debe contemplar:

- Datos de otros estudios relevantes al uso.

- Análisis de riesgos.

- Alternativas de recuperación.

- Coste económico de la recuperación.

En función del resultado obtenido en dicho estudio previo pueden seguirse tres alternativas posibles:

ALTERNATIVAS

1. No recuperación Si la solución considerada es la de no recuperar el suelo contaminado, el suelo deberá ser caracterizado y registrado como contaminado, circunstancias que limitarán sus posibles usos futuros.

2. La contención o aislamiento de la contaminación El criterio que se sigue en este caso es el de tomar una serie de medidas que impidan que el proceso de degradación vaya a más, y en según que caso procurar reducirlo.

3. Recuperación

Una vez aceptada la necesidad de que el suelo ha de ser recuperado, deben estudiarse las técnicas más indicadas según el caso.

La adecuación de la técnica escogida se hará sobre la base del resultado perseguido, que a su vez debe contemplar como condicionantes: las normativas existentes, la calificación de los usos del suelo (agrícola, ocio, etc.) y el coste económico.

De acuerdo con el plan de recuperación adoptado, podrán encontrarse dos grandes grupos de tratamiento:

- Ex-situ. Eliminación de los contaminantes previa movilización y traslado del suelo a centros de tratamiento.

- In-situ. Eliminación de los contaminantes sobre el terreno.

En la figura 4.15 se resumen las posibles actuaciones sobre un suelo contaminado.

96

Page 97: Tema 1.Suelos

Figura 4.15: Actuaciones sobre un suelo contaminado. Fuente: adaptado de Itsemap Ambiental (1994).

Uno de los aspectos más importantes a la hora de llevar a cabo cualquier actuación sobre un suelo contaminado es vincular el agente contaminante con su tratamiento correspondiente posible (tabla 4.3).

TRATAMIENTO AGENTE CONTAMINANTE

ContenciónAislamiento Reducción volatilizados

NHSV, Am, MNV. HV, HSV, NHV, NHSV.

In-situ

Biodegradación

Degradación química

Lavado

Aireación

Solidificación

Vitrificación

Fitoenmienda

HV, HSV, NHV, NHSV, Pest, PCB, CNO.

HV, HSV, NHV, NHSV, MV, MNV.

HV, HSV, NHV, NHSV, MV, SCI, SCO, MNV.

HV, NHV.

SCI, MNV, MR, CNI.

MR.

HV, HSV, NHV, NHSV, Pest, PCB, MNV, MV, CNO.

Ex-situ

Compostaje

Degradación química

Incineración

Lavado

Confinamiento

HV, HSV, NHV, NHSV.

HV, HSV, NHV, NHSV, MV, MNV.

HV, HSV, NHV, NHSV, Am, SCO, ETNM, CNO, AOR,

MV,MNV

HV, HSV, NHV, NHSV, MV, Am, SCO, ETNM.

NOMENCLATURA EMPLEADA:

97

Page 98: Tema 1.Suelos

- HV = Compuestos orgánicos halogenados volátiles.

- HSV = Compuestos orgánicos. halogenados semivolátiles.

- NHV = Compuestos orgánicos no halogenados volátiles.

- HSV = Compuestos orgánicos no halogenados semivolátiles.

- Pest = Pesticidas.

- MV = Metales volátiles.

- MNV = Metales no volátiles.

- MR = Metales radiactivos.

- Am = Amianto.

- PCB = Policlorobifenilos.

- SCO = Sustancias corrosivas orgánicas.

- SCI = Sustancias corrosivas inorgánicas.

- ETNM = Elementos tóxicos no metálicos.

- CNO = Cianuros orgánicos.

- CNI = Cianuros inorgánicos.

- AOR = Agentes oxidantes y reductores.

Tabla 4.3.

Alternativas al tratamiento de un suelo contaminado en función de su agente contaminante principal. Fuente: Montgomery (1992)1.

 

1 Citado por Itsemap Ambiental en Manual de Contaminación Ambiental ((1994).

4.5.1 Tratamientos para la contención o aislamiento de la contaminación

 

Si la solución pasa por la contención o aislamiento de los agentes contaminantes en el suelo, las diferentes posibilidades de actuación serán:

POSIBILIDADES

1. Aislamiento

Consiste en limitar el desplazamiento horizontal del agente contaminante mediante barreras físicas a nivel superficial y subterráneo. Como barreras pueden emplearse muy diversos materiales: paredes de cemento, lodos bentoníticos, pantallas de hormigón, etc. La medida es de carácter temporal y viene condicionada por las propiedades del suelo (pendiente, profundidad, etc.) y la facilidad de movilidad de los contaminantes.

2. Reducción de los volatilizados

Son diferentes técnicas dirigidas a reducir la emisión de compuestos orgánicos volátiles por parte del suelo contaminado. Entre ellas podemos encontrar el sellado de la cubierta del suelo mediante algún material aislante (cemento, asfalto, arcillas, etc.) o la reducción de la porosidad del suelo mediante saturación por agua.

98

Page 99: Tema 1.Suelos

De nuevo, se está ante una solución de carácter temporal cuya eficacia dependerá de las características del suelo y del agente contaminante (en este caso su carácter volátil).

3. Drenaje y eliminación de lixiviados

Se lleva a cabo para evitar que las sustancias contaminantes alcancen la capa freática de las aguas subterráneas.

Funciona a modo de recogida de lixiviados en los vertederos controlados de RSU.

4.5.2 Tratamientos para la recuperación de suelos contaminados

Tal y como se ha mencionado, existen dos grandes categorías en la recuperación de suelos contaminados:

a) Tratamientos in-situ: técnicas de actuación contra la acción contaminante sin movilizar el suelo del terreno.

b) Tratamientos ex-situ: técnicas de recuperación del suelo contaminado en instalaciones especiales, previa excavación y traslado de su ubicación original.

4.5.2.1 Tratamientos in-situ

Las ventajas e inconvenientes de los tratamientos in-situ son:

VENTAJAS INCONVENIENTES

- El bajo impacto ambiental.

- Son más fáciles de aplicar.

- El coste económico es más bajo.

- Los resultados son hasta cierto punto inciertos.

- Son técnicas en fase de experimentación.

TÉCNICAS DE TRATAMIENTO IN-SITU

1. Biodegradación

Consiste en la descomposición, mediante procesos biológicos, de sustancias peligrosas en sustancias inocuas. Dichos procesos suelen consistir en la aplicación de microorganismos en el suelo, adecuado a la especie microbiana aportada según el tipo de contaminante en cuestión.

La técnica cuenta no obstante con numerosas limitaciones: la práctica puede traer consigo la producción de otras sustancias igualmente tóxicas, puede existir una falta de adaptación de las especies de microorganismos que son inyectados en el suelo, etc.

2. Degradación química

Técnica basada en la degradación química del contaminante mediante adición de productos químicos.

Las reacciones químicas que pueden tener lugar pueden ser: oxidación (ya sea con oxígeno o

99

Page 100: Tema 1.Suelos

con otros agentes contaminantes), reducción (mediante agentes reductores) y polimerización de compuestos orgánicos (mediante la adición de hierro y sulfatos).

La técnica consiste en inyectar el reactivo en el suelo y luego mezclarlo mecánicamente.

La eficiencia del proceso vendrá determinada por: el tipo de contaminante y las características del suelo y la existencia de contaminantes que tras la reacción química proporcionen productos más tóxicos aún.

3. Lavado

Proceso consistente en la disolución de las sustancias contaminantes mediante la incorporación de una mezcla de agua y productos solubilizantes. El producto solubilizado es recogido mediante drenes y eliminado del perfil. La naturaleza del aditivo añadido al agua dependerá del contaminante en cuestión.

El proceso puede venir condicionado por sustancias desconocidas que interfieran por unas características del terreno que no favorezcan alguna de las etapas de lavado (baja permeabilidad del perfil, dificultad de drenar el producto resultante, etc.).

4. Aireación

Tratamiento basado en el movimiento a través del perfil de gases inyectados, tras generarse por bombeo una diferencia de presión, y arrastre de las sustancias contaminantes que son evacuadas por el pozo de extracción para su liberación o tratamiento.

Los aspectos a considerar en este tipo de aplicación son las propiedades físico-químicas del contaminante, las características del suelo y las condiciones del emplazamiento.

La técnica ofrece numerosas ventajas: facilidad de puesta en práctica, mínimo impacto ambiental y coste reducidos.

5. Solidificación

Técnica fundamentada en la incorporación en el suelo de un medio de fijación (cemento, cal, etc.), que crea con el suelo una masa endurecida de baja permeabilidad, en la que se inmovilizan los contaminantes.

El proceso vendrá controlado por: el tipo de suelo, la proporción de determinados compuestos en el suelo (materia orgánica, aceites y grasas), el tipo de fijador y los contaminantes (y el potencial contaminante de los productos resultante de su degradación).

El tratamiento cuenta también con restricciones legales (que limitan el uso de determinados fijadores) y de impacto ambiental.

6. Vitrificación

Es una técnica consistente en fundir el suelo (y sus contaminantes) en una matriz vítrea, mediante la creación de un campo eléctrico entre dos electrodos enterrados. El terreno ejerce entonces una resistencia al paso de la corriente, hecho que genera una subida de temperatura y acaba fundiendo el suelo.

7. Fitoenmienda

Consiste en cultivar árboles y plantas adecuadas al tipo de contaminación que padece el terreno. Dichos cultivos ejercen entonces como extractantes de las sustancias contaminantes, mediante la captación de estas sustancias siguiendo las vías habituales de captación de

100

Page 101: Tema 1.Suelos

nutrientes. Es la acción más ecológica y de las más económicas.

4.5.2.2 Tratamientos ex-situ

Las ventajas e inconvenientes de los tratamientos ex-situ son:

VENTAJAS INCONVENIENTES

- Existe una alta seguridad de actuación al extraerse el suelo contaminado del terreno.

- El control de los procesos es alto.

- La garantía de resultados es también alta.

- Son técnicas caras.

- El impacto ambiental es alto (excavación del terreno, etc.).

- Son técnicas en fase de mejora.

- Pueden surgir problemas adicionales: la contaminación de nuevos espacios, etc.

TÉCNICAS DE TRATAMIENTO EX-SITU

1. Biodegradación: compostaje

Proceso con el que se persigue la transformación de compuestos muy tóxicos en sustancias asimilables, mediante la acción metabólica de microorganismos específicos al tipo de contaminación.

Las diferentes fases del tratamiento se asemejan al tratamiento de residuos por compostaje, incluyendo sofisticados procesos de control del aporte de oxígeno, temperatura y humedad.

La técnica exige que los contaminantes puedan ser biodegradables y de unas instalaciones que permitan controlar las propiedades del suelo y garanticen el aislamiento de las sustancias problemáticas, no generando nuevos focos contaminantes.

2. Degradación química

Tratamiento parecido a su semejante in-situ, pero obteniéndose ahora mejores resultados por la uniformidad alcanzada en el proceso.

3. Incineración

Tratamiento térmico a alta temperatura del suelo contaminado. Los contaminantes (compuestos orgánicos y algunos inorgánicos) son volatilizados, y destruidos mediante combustión en un tratamiento posterior. La técnica requiere de la depuración de los gases generados.

4. Lavado

Tratamiento consistente en la extracción del contaminante del suelo mediante líquidos extractantes, los cuales, una vez mezclados con el suelo, movilizan las sustancias contaminantes disueltas en el mismo. En última instancia, el líquido extractante será separado del contaminante mediante proceso de depuración y reutilizado.

En este proceso deben considerarse las características del contaminante, las características del suelo, el tratamiento y eliminación de las aguas residuales, etc.

101

Page 102: Tema 1.Suelos

5. Confinamiento

En este caso el suelo contaminado es considerado como si de un residuo tóxico se tratara. La técnica se fundamenta en el confinamiento del suelo contaminado en un vertedero seguro: enterrado, impermeabilizado y con sistemas de recogida de lixiviados y escorrentías superficiales.

El tratamiento tendrá como condicionantes: el tipo de contaminante, la ubicación del vertedero de seguridad, aspectos legales, etc.

4.5.3 Ejemplos de técnicas de recuperación de suelos

4.5.3.1 Ejemplo 1: limpieza de suelos con contaminaciones puntuales

La recuperación de suelos con contaminaciones concentradas por determinados contaminantes (recuperación de vertederos urbanos, fugas en los tanques de gasolina de las gasolineras, etc.) presenta tres pasos o técnicas básicas de actuación: la inmovilización o contención de la masa contaminante, extracción y reacción.

Estaríamos en este caso ante una solución mixta entre la contención y la recuperación in-situ de un suelo contaminado.

TÉCNICAS MIXTAS DE TRATAMIENTO IN-SITU

1. Contención

Se aísla al contaminante mediante barreras: lodos bentoníticos, pantallas de hormigón, cubiertas de polietileno de alta densidad, muretes de pilotes hincados.

Posteriormente se reduce la movilidad del contaminante: recuperación del agua subterránea, técnicas para reducir la permeabilidad y transmisividad del contaminante, ...

2. Extracción

Los procesos principales son:

Aireación: Introducción de una corriente de aire inducido con un compresor, que puede llegar al acuífero, para volatilizar y eliminar contaminantes orgánicos.

Aireación forzada en el acuífero con extracción del agua: Extracción del agua contaminada del acuífero mediante pozos o drenes, seguido de un tratamiento para eliminar el contaminante.

Recuperación de la fase libre de contaminante: De existir, su recuperación se efectuará retirándolo de la superficie, por medio de un proceso de "desespumado" de compuestos orgánicos no acuosos ligeros, o por bombeo si se trata de compuestos orgánicos no acuosos densos.

3. Reacción

Los principales sistemas reactivos son de tipo biológico o químico, y variarán según la

102

Page 103: Tema 1.Suelos

naturaleza del contaminante.

Normalmente se aplican a derivados de hidrocarburos del petróleo o compuestos químicos clorados.

Este tratamiento es efectivo para compuestos orgánicos que puedan ser oxidados.

4.5.3.2 Ejemplo 2: fitoenmienda

Se entiende por fitorremedio o fitoenmienda la utilización de árboles y plantas para la limpieza de suelos y aguas contaminadas. Como método de remedio ambiental, el cultivo de plantas en lugares contaminados es no sólo una opción ecológicamente ventajosa por sus características (pasividad, estética agradable y aprovechamiento conductor de la energía solar) sino también una alternativa económicamente rentable frente a los métodos de limpieza mecánica, especialmente cuando los niveles de contaminación son bajos.

La fitoenmienda puede ser empleada para tratar una amplia variedad de contaminantes ambientales tales como metales, pesticidas, disolventes, explosivos, aceites, hidrocarburos poliaromáticos y lixiviados de vertedero. Para ello, la técnica se basa en la correcta elección de las plantas que resultan más eficaces para el remedio del sitio en cuestión.

Las técnicas de fitoenmienda ofrecen, no obstante, limitaciones. Las más importantes son las debidas a su alcance limitado (al de la profundidad de las raíces y poco más) y su lentitud. Además, son técnicas en fase de investigación y desarrollo. Como inconvenientes de llevar a cabo estas prácticas se tiene, entre otros:

- Las altas concentraciones de contaminantes invalidan el remedio por resultar tóxicos a las plantas.

- Las plantas pueden ser consumidas por insectos y roedores, y entrar así los contaminantes en la cadena alimentaria.

- Las condiciones climáticas y estacionales pueden interferir en el tratamiento, alargándolo.

- El tratamiento debe contemplar la manera de deshacerse de la biomasa generada que está contaminada.

No obstante, estas técnicas están lejos de quedar en desuso, debido fundamentalmente a lo poco resolutivos que están resultando ser otros métodos alternativos -tanto los mecánicos como los biológicos-.

103

Page 104: Tema 1.Suelos

Fitoenmienda en contaminación por metales

En los lugares contaminados por metales, las plantas se utilizan tanto para estabilizar como para eliminar los metales del suelo o del agua subterránea a través de dos mecanismos:

ELIMINACIÓN DE CONTAMINACIÓN POR METALES

Fitoextracción

Llamada también fitoacumulación, concierne a la captación de contaminantes metálicos por las raíces de las plantas y su acumulación en tallos y hojas.

Las plantas cultivadas una vez realizada su acción descontaminante pueden ser incineradas (y sus cenizas depositadas en un vertedero controlado) o bien sometidas a compostaje y sucesivo reciclaje de metales.

Los elementos metálicos más idóneos para emplear esta técnica son Ni, Zn, y Cu. También ofrecen posibilidades Cd, Cr, Hg y Pb.

El proceso puede optimizarse mediante la adición de agentes quelantes que faciliten, al solubilizarse, su incorporación en la planta. Los ensayos llevados a cabo en este campo han dado resultados extraordinarios.

Rizofiltración

Técnica semejante a la fitoextracción, empleada en la descontaminación de aguas

contaminadas. Consiste en sumergir las raíces de plantas específicas en contenedores con aguas contaminadas, sin soporte de suelo.

 

Figura 4.16: Representación esquemática de la fitoextracción de plomo a partir de suelos contaminados.

Fuente: Revista Residuos nº 41, abril de 1998.

104

Page 105: Tema 1.Suelos

Figura 4.17: Representación esquemática de la rizofiltración aplicada a aguas contaminadas. Fuente: Revista Residuos nº 41, abril de 1998.

Fitoenmienda en contaminación por compuestos orgánicos

Los contaminantes orgánicos, de difícil eliminación por los métodos mecánicos, pueden ser eliminados por diferentes técnicas de fitoenmienda:

ELIMINACIÓN DE CONTAMINACIÓN POR COMPUESTOS ORGÁNICOS

Fitodegradación

Son un conjunto de procesos por los que las plantas son capaces de degradar o romper los contaminantes orgánicos.

Estos procesos suelen ser enzimáticos y tienen como resultado productos degradados menos tóxicos, inocuos o incluso beneficiosos.

Biodegradación estimulada por la rizosfera

Tiene lugar en el suelo que rodea a las raíces de la planta (la rizosfera).

Consiste en el consumo y digestión por parte de los microorganismos de la rizosfera (hongos o bacterias) de sustancias orgánicas para su nutrición y aporte energético.

El proceso se ve incentivado por el cultivo vegetal que aporta sustancias naturales liberadas a través de las raíces que estimula la proliferación de los microorganismos.

Pueden procesar sustancias orgánicas tales como combustibles o disolventes tóxicos.

Es un proceso más lento que la fitodegradación.

Control hidráulico (bombas orgánicas)

Las formaciones arbóreas pueden actuar como bombas orgánicas cuando sus raíces son capaces de captar grandes cantidades de agua. Esta acción extractora hace disminuir la tendencia de los contaminantes superficiales a utilizar el agua para su desplazamiento vertical, minimizando su acceso a las capas más profundas y a la capa freática.

Fitoestabilización

Utiliza las plantas para impedir el lixiviado de los contaminantes (incluido los metales) desde

105

Page 106: Tema 1.Suelos

lugares donde se encuentran hasta las áreas vecinas. Esta técnica está poco desarrollada.

Fitovolatilización

Consiste en la captura por parte de los árboles y otras plantas en crecimiento de contaminantes volátiles localizados en el agua que absorben, y que posteriormente liberan a la atmósfera a través de las hojas.

Se ha aplicado con éxito con metales volátiles (Hg, Se) y en compuestos orgánicos volátiles.

 

Figura 4.18: Esquema de la destrucción de contaminantes orgánicos mediante la fitodegradación: Los enzimas de las raíces de las plantas degradan los contaminantes

orgánicos, los fragmentos resultantes se incorporan a la planta. Fuente Revista Residuos nº 41, abril de 1998.

4.5.3.3 Ejemplo 3: Tratamiento ex-situ por biorremediación

 

La biorrecuperación o biorremediación es una técnica que se basa en imitar, aunque a una velocidad mayor, el proceso de depuración que realizarían los microorganismos del suelo de forma natural. Esta técnica puede aplicarse para recuperar suelos que contienen contaminantes orgánicos (gasolina, queroseno, gasóleo, aceites minerales,...).

La actividad de los microorganismos se optimiza proporcionándoles una serie de condiciones favorables para su crecimiento, como son nutrientes, una temperatura y humedad adecuadas y el oxígeno necesario. Para poder controlar que las condiciones son las adecuadas, se diseñan unas unidades de tratamiento biológico o bio-lechos dentro de las cuales se introduce la tierra a tratar.

106

Page 107: Tema 1.Suelos

Figura 4.19: Representación esquemática de un bio-lecho para la biorremediación. Fuente Revista Tecnoambiente nº 76, octubre de 1997.

Cada bio-lecho posee:

- Un sistema de calentamiento que le permite mantener la temperatura adecuada.

- Un sistema de inyección de aire para asegurar el aporte de oxígeno.

- Un controlador de la humedad.

- Un sistema de control y aporte de nutrientes.

- Un sistema de recogida de gases y su posterior depuración en filtros biológicos, que permite rebajar la presencia de contaminantes volátiles.

- Un sistema de recogida de lixiviados.

4.5.3.4 Ejemplo 4: Tratamiento ex-situ por métodos físico-químicos

Los tratamientos físico-químicos pueden aplicarse para tratar suelos arenosos contaminados con metales pesados, cianuros, pesticidas, hidrocarburos clorados e hidrocarburos difícilmente biodegradables (como los hidrocarburos poliaromáticos).

En principio esta técnica se puede aplicar para depurar partículas de suelo con un diámetro superior a a los 40-60 micrómetros (según sea el proceso).

107

Page 108: Tema 1.Suelos

Figura 4.20: Centro de reciclaje de suelos ex-situ en Bélgica (empresa Soils S.A.). Fuente: Revista Tecnoambiente nº 76, octubre de 1997.

El proceso consta de 4 etapas:

- Pretratamiento

- Descontaminación de la arena

- Purificación del agua del proceso

- Tratamiento de la fracción fina o lodo.

Figura 4.21: Proceso de tratamiento físico-químico de suelos. Fuente: Revista Tecnoambiente. nº 76, octubre de 1997.

108

Page 109: Tema 1.Suelos

1. Pretratamiento

El pretramiento pretende separar la fracción fina o lodo (no confundir con el término "lodo de depuradora") del suelo; ya que es en esta fracción en la que quedan concentrados los contaminantes.

Las fases que se siguen en el pretratamiento son las siguientes:

- Bandas magnéticas y cribas: Primero se realiza mediante bandas magnéticas la separación de algunos metales. Después se criba el suelo en seco y se finaliza con un segundo cribado más fino y en húmedo. De estas operaciones se obtiene una mezcla de agua y suelo (con partículas de menos de dos milímetros de diámetro).

- Hidrociclón: La mezcla obtenida se introduce en un hidrociclón, en el que se separan las partículas más pesadas (arenas) de las partículas más finas (lodos).

2. Descontaminación de la arena

En esta fase se procede a descontaminar la arena mediante cuatro fases:

- Separadores espirales (figura 4.22): actúan separando partículas de diferentes densidad, de modo que las fracciones orgánica y metálica (no férrea) son separadas por gravedad del resto de partículas.

 

Figura 4.22: Proceso de tratamiento físico-químico de suelos: Separadores espirales. Fuente: Revista Tecnoambiente nº 76, octubre de 1997.

- Celda de atrición o "scruber": La arena es lavada en esta celda de modo que los contaminantes de las partículas, al rozar unas con otras, se van desprendiendo.

109

Page 110: Tema 1.Suelos

- Flotación (figura 4.23): Antes de entrar en esta unidad a las partículas lavadas se les añade un agente condicionante que confiere un carácter hidrófobo a los contaminantes (repelen el agua). En la unidad de flotación se inyecta aire de forma que los contaminantes se adhieran a las burbujas de aire y queden acumulados en forma de espuma en la parte superior de donde son retirados.

- Lavado a contracorriente: La arena se lava con agua a contracorriente en una columna de lavado.

Figura 4.23: Unidad de flotación.Fuente: Revista Tecnoambiente nº 76, octubre de 1997.

Al final de este proceso se obtiene una arena limpia que puede volver a ser utilizada, por ejemplo, en la construcción.

3. Purificación del agua de proceso

El agua utilizada en los diferentes procesos de lavado se purifica y vuelve a ser introducida de nuevo en el circuito.

4. Tratamiento del lodo

El lodo, en el que se concentran los contaminantes, es deshidratado mediante un filtro banda y posteriormente se deshecha (mediante vertido o incineración).

4.5.3.5 Ejemplo 5: Tratamiento ex-situ por lavado (el proceso soilex)

 

El método Soilex de depuración de suelos ex-situ se basa en obtener primero una suspensión de suelo y disolvente (generalmente agua). Esta suspensión se filtra en un filtro de vapor a presión que elimina las sustancias contaminantes.

El disolvente y los vapores generados pueden tratarse y reutilizarse en el proceso.

110

Page 111: Tema 1.Suelos

En los casos en los que sea necesario el proceso se puede ir repitiendo hasta alcanzar el grado de descontaminación deseado (figura 4.24).

1. Obtención de la suspensión

- Criba gruesa: El suelo se criba primero con un cribador grueso (1).

- Adición del disolvente: En un tambor (2) se añade el disolvente (4), que arrastrará parte de los contaminantes.

- Criba fina: la suspensión se vuelve a filtrar (3) y se obtiene un tamaño de partícula inferior a 1 mm de diámetro; los diámetros superiores son triturados y vueltos a introducir en el proceso.

- Almacenamiento: la suspensión se almacena en el tanque de mezcla (5).

2. Filtrado de la suspensión

- Filtrado: La suspensión se filtra con un filtro de vapor a presión (6) añadiendo vapor saturado o sobrecalentado al suelo contaminado (7). En esta fase se separan los contaminantes del suelo con el agua y los vapores generados y el suelo queda concentrado en forma de una torta de filtración.

 

Figura 4.24: Filtro con vapor a presión tipo Andritz. Vista externa y sección. Fuente: Revista Tecnoambiente nº 47, febrero de 1995.

- Acondicionamiento de la torta: La torta de filtración tras ser enfriada (9) es acondicionada (10) con aditivos, obteniendo un suelo limpio y con una permeabilidad correcta.

3. Depuración del condensado y del filtrado

Durante el filtrado con vapor a presión se obtiene un filtrado y un condensado que deben ser depurados antes de reutilizarse.

- Filtrado: El filtrado y el condensado se enfrían, se filtran en un filtro con lavado de retorno (11) y se eliminan las sustancias contaminantes con un filtro

111

Page 112: Tema 1.Suelos

de carbón activo (12). El agua de proceso se recircula (13) hacia el filtro a presión.

- Regeneración del carbón activo: el carbón activo puede ser reutilizado parcialmente tras ser reactivado en un horno rotativo tubular (14). El gas generado en este horno, tras ser depurado (15 y 16) se conduce a la chimenea (17) donde es evacuado.

 

Figura 4.25: Proceso Soilex para depuración de suelos contaminados. Fuente: Revista Tecnoambiente nº 47, febrero de 1995.

4.6 Prevención y evaluación de la contaminación de suelosAl margen de las medidas preventivas y paliativas que en los diferentes ámbitos medioambientales deberían tomarse con incidencia indirecta sobre el suelo, existen diferentes aspectos a considerar en la prevención de la contaminación edáfica. Por ejemplo, para minimizar en la medida de lo posible la contaminación de los suelos agrícolas es conveniente que no se apliquen dosis de fertilizantes inorgánicos superiores a las necesidades de nutrición de los cultivos, que se hagan los tratamientos con pesticidas en el momento adecuado, en la forma y cantidades necesarias, y también que se lleven a cabo correctamente las prácticas agrícolas.

112

Page 113: Tema 1.Suelos

Por medio de las prácticas agrícolas se pueden modificar tanto la intensidad de la escorrentía como la erosión; ambos fenómenos provocan el desplazamiento de los fertilizantes y fitosanitarios, lo que supone la contaminación de las aguas subterráneas. La reducción de la intensidad de estos fenómenos permitirá disminuir el grado de contaminación potencial del suelo respecto a estas sustancias potencialmente contaminante.

A modo de ejemplo, alguna de estas prácticas puede ser, entre otras:

- La rotación de cultivos con leguminosas que enriquecen el suelo con nitrógeno y permiten disminuir las dosis de abono nitrogenado.

- Las aportaciones periódicas de materia orgánica, que se va mineralizando con el tiempo, con el consiguiente empobrecimiento del suelo. Esta práctica mejora las propiedades físico-químicas del suelo y contribuye indirectamente a aumentar la fertilidad y disminuir la erosión. A la hora de realizar el aporte de materia orgánica se deberá tener en cuenta tanto la calidad como la cantidad de la misma.

Resulta fundamental en la prevención de su contaminación conocer la capacidad de absorción de residuos orgánicos de cada suelo, que permita su óptima aplicación para cada caso en particular.

Bibliografía 

[1] AYALA-CARCEDO, F.J. 1997. ¿Qué hacer frente a la erosión? Tecno Ambiente. Nº 73: 19-20.

[2] BILBAO, V. y D'HAENE, S. 1997. Tratamientos ex-situ de suelos contaminados. Tecno Ambiente. Nº 76: 43-45.

[3] COLOMA, J. 1995. Limpieza de suelos y acuíferos contaminados. Tecno Ambiente. Nº51: 45-48.

[4] DEL PALACIO, E. 1994. La erosión. Boletín Agropecuario. Ed. Fundación "La Caixa". Barcelona. Nº 34: 4-11.

[5] DOMÉNECH, X. 1995. Química del suelo. El impacto de los contaminantes. Ed. Miraguano. Madrid. 1ª edición. 191 pp.

[6] Dpto. MEDIO AMBIENTE LURGI ESPAÑOLA. 1995. Tratamiento de suelos contaminados: Proceso Soilex. Tecno Ambiente. Nº 47: 61-63.

[7] FELIPÓ, M.T. y M.A. GARAU. 1987. La contaminació del sòl. Procés de degradació del medi edàfic i l'entorn. Quaderns d'ecología aplicada. Ed. Diputació de Barcelona. Servei del Medi Ambient. Barcelona. 85 pp.

113

Page 114: Tema 1.Suelos

[8] GRUPO JUDIT CATALÀ. 1992. Aproximación al estudio de suelos de la zona comprendida entre las poblaciones de Alguaire, Torreserona y Alpicat. Trabajo de curso de la ETSEA (Universitat de Lleida). 380 pp.

[9] ITSEMAP AMBIENTAL. 1994. Manual de contaminación ambiental. Ed. Fundación MAPFRE, S.A. Madrid. 1ª edición.

[10] JIMÉNEZ, S. 1993. Materia orgánica para una agricultura sostenible. Boletín Agropecuario. Ed. Fundación "La Caixa". Barcelona. Nº 29: 13-17.

[11] JUNTA DE RESIDUS. Guia d'avaluació de la qualitat del sòl: Criteris provisionals de qualitat del sòl a Catalunya. Generalitat de Catalunya. Departament de Medi Ambient. 15 pp.

[12] LEAL, M.C. y T. GARCIA. 1996. Contaminación del suelo y subsuelo por hidrocarburos (evaluación y registro del efecto medioambiental). Tecno Ambiente. Nº61: 27-30.

[13] MARTIN, F.J. y M.C. RAMOS. 1998. Fitoenmienda de medios contaminados. Residuos Revista Técnica. Nº41: 68-73.

[14] MORGAN, R.P.C. 1997. Erosión y conservación del suelo. Ed. Mundi-Prensa. Madrid. 1ª edición. 343 pp.

[15] NIEVES, M.; BIENES, R. y V. GÓMEZ. 1988. Clave de los suelos españoles. Ed Mundi-Prensa. Madrid. 142 pp.

[16] POCH, R.M. 1993. Tècniques de conservació del sòls. Edicions de la Universitat de Lleida. Lleida. 82 pp.

[17] PORTA, J. 1986. Técnicas y experimentos en edafología. Ed. Col.legi Oficial d'Enginyers Agronoms de Catalunya. Barcelona. 1ª edición. 283 pp.

[18] PORTA, J. 1987. Introducció al coneixement del sòl. Sòls dels Països Catalans. Ed. Fundació Enciclopedia Catalana. Barcelona. 1ª edición. 166 pp.

[19] PORTA, J.; LÓPEZ-ACEVEDO, M. y R. RODRIGUEZ. 1993. Laboratori d'edafologia. Ed. Universitat Politècnica de Catalunya. Barcelona. 1ª Edición. 193 pp.

[20] PORTA, J.; LÓPEZ-ACEVEDO, M. y C. ROQUERO. 1994. Edafología. Para la agricultura y el medio ambiente. Ed. Mundi-Prensa. Madrid. 1ª edición. 807 pp.

[21] RICOTE, M.; MARTINEZ J.L.; GARCIA, F.; MORENILLA, J.J. y I. BERNÁCER. 1998. Los biosólidos de depuradora como fertilizantes orgánicos en suelos agrícolas. Tecno Ambiente. Nº 80: 41-44.

[22] RODRIGUEZ, J.L. 1995. Problemática de los lodos procedentes del tratamiento de las aguas residuales de la actividad industrial. Tecno Ambiente. Nº 47: 27-30.

114

Page 115: Tema 1.Suelos

[23] SÁNCHEZ, B.; JIMÉNEZ, R. y A. GUTIÉRREZ. 1995. Evaluación del impacto que la contaminación atmosférica origina en los suelos de la comunidad de Madrid. Tecno Ambiente. Nº 47: 65-68.

[24] SEOÁNEZ, M. 1996. Ingeniería del medio ambiente. Aplicado al medio natural continental. Ed. Mundi-Prensa. Madrid. 1ª edición. 701 pp.

115