Las interfases en los sistemas terrestres

Eduardo Gómez 1Interfases de los sistemas terrestres

Las interfases Las interfases en los sistemas en los sistemas

terrestresterrestres

El sueloEl suelo


El suelo es la base de una serie de recursos importantes:

•Madera•Alimentos•Leña (energía)

Por esta razón es importante su estudio y conservación y adoptar medidas ante los problemas que presenta, el principal de ellos, la erosión favorecida por las actividades humanas.


Definición de sueloDefinición de sueloEs la cubierta más superficial de la corteza terrestre, resultado de la interacción entre las rocas de la superficie terrestre, la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera.

Concepto de sueloConcepto de suelo


Está constituido por materiales inorgánicos procedentes principalmente de la meteorización del sustrato y enriquecida por materia orgánica en vías de descomposición (humus), permitiendo el asiento de la cubierta vegetal.

Constituye un ecosistema necesario para cerrar los ciclos materiales del resto de los ecosistemas terrestres.

La ciencia que estudia el suelo es la edafología

Usos del sueloUsos del suelo


El hombre destina el suelo a diferentes usos:

•Soporte de plantas•Construcción de vías de transporte u otras infraestructuras•Fuente de recursos minerales (aluminio, arcillas…)•Asentamientos humanos

Impactos sobre el sueloImpactos sobre el suelo


• Erosión• Contaminación• Sobreexplotación• Empobrecimiento• Compactación• Degradación biológica• Perdida por recubrimiento (asfaltados…)


Composición del sueloComposición del suelo

Fase sólidaFase sólida


I. Materia inorgánica: Gravas, arenas, arcillas, resultantes de la

alteración de la roca madre y sales minerales

II. Materia orgánica : Es materia orgánica en descomposición que forma el humus

- Viva (bacterias, hongos, invertebrados, etc.)- Muerta en descomposición (restos animales y vegetales)


Fase líquidaFase líquidaPuede ser:

• Agua de escorrentía• Agua de gravitación • Agua retenida

• Agua capilar• Agua ligada

Rellena los porosContiene sustancias disueltas que pueden ser utilizadas por las plantas


Fase gaseosaFase gaseosa1. Tiene una composición similar a la del aire que respiramos, aunque

con mayor proporción de dióxido de carbono, resultado del metabolismo de los organismos del suelo.

2. Presenta un contenido muy alto de vapor de agua.

3. Cuando el suelo es muy húmedo, los espacios de aire disminuyen, al llenarse de agua.

4. Es responsable de la oxidación de los componentes del suelo

Gases del sueloGases del suelo


Composición media

Componente Gas del suelo Aire

Oxígeno 10 – 20 % 21 %

Nitrógeno 78,5 – 80 % 78 %

Dióxido de carbono 0.2 – 3.5 % 0.03 %

Agua Saturado Variable

Otros < 1 % > 1 %

Formación del suelo. Formación del suelo. EtapasEtapas



Factores de formación Factores de formación del suelodel suelo

El suelo es resultado de la interacción de cinco factores:

1. La roca madre2. El relieve3. El tiempo4. El clima5. Los seres vivos.

Los tres primeros factores desempeñan un rol pasivo, mientras que el clima y los seres vivos participan activamente en la formación del suelo.

La roca madreLa roca madre


Es el sustrato a partir del cual se desarrolla el suelo. De éste se deriva, por el efecto de la meteorización, directamente la fracción mineral del suelo y ejerce una fuerte influencia sobre todo en la textura del suelo, pero también en otros factores como:

1. Espesor2. Morfología3. Propiedades físicas4. Propiedades físico-químicas 5. Fertilidad.


El climaEl clima

Es quizá el factor más importante porque condiciona el tipo de meteorización de la roca madre e influye mucho en la evolución del suelo. Así mismo, influye en otros factores formadores del suelo como el factor biótico y en el relieve.

Los componentes climáticos más importantes son:

• La humedad• Temperatura• Balance hídrico• Viento

Componentes climáticosComponentes climáticos


La humedad (disponibilidad y flujo de agua)La humedad (disponibilidad y flujo de agua)

Una humedad alta favorece actividades químicas y biológicas y se favorece el arrastre de partículas y diversas sustancias (eluviación). Esta circunstancia modificará el tipo de suelo que se puede formar.

TemperaturaTemperatura

El aumento de temperatura favorece la actividad química y biológica y si va acompañada de precipitaciones fuertes provoca pérdida de sílice del suelo por arrastre y los suelos se vuelven estériles

Componentes climáticos Componentes climáticos IIII


Balance hídricoBalance hídrico

Es la relación entre Evaporación (E) y Precipitación (P)

Si P > E: Arrastre de iones hacia horizontes profundos del suelo.Si P < E: Ascenso de agua por capilaridad, junto con las sales que contiene. Al evaporarse esta agua, las sales quedan en la superficie formando costras llamadas caliches.

Componentes climáticos Componentes climáticos IIIIII


VientoViento

Provoca aumento de evaporación y de erosión (arrastre de partículas), especialmente en las zonas áridas


TopografíaTopografía

Los procesos de formación del suelo (procesos edáficos) repercuten en el relieve y viceversa.

Desde el punto de vista edáfico los elementos del relieve más importantes son la inclinación y longitud de las laderas, la posición fisiográfica y la orientación.

Una mayor pendiente influye en la formación del suelo por incremento de la erosión, disminución de la penetración del agua y disminución del grosor del suelo

Efecto de la pendienteEfecto de la pendiente


Pendientes fuertes: El suelo está sometido a una intensa erosión. La pendientes estarán conformada por suelos esqueléticos.

Pendientes medias: Los suelos están sometidos a un continuo transporte de materiales sólidos y soluciones, por lo que suelen presentar pequeños o moderados espesores, con abundantes los cantos angulosos, representativos de los suelos coluviales.

Se depositan materiales arrastrados formándose suelos acumulativos que continuamente se están sobreengrosando, formándose suelos muy espesos y de texturas (granulometrías) muy finas.

3

2

1

Pendiente y Pendiente y características hídricascaracterísticas hídricas


El relieve también influye en la cantidad de agua que accede y pasa a través del suelo.

En relieves convexos el agua de precipitación circula por la superficie hacia las zonas más bajas del relieve y se crea un área de aridez local, mientras que lo contrario ocurre para las formas con relieve cóncavo.

Pendiente y exposición al Pendiente y exposición al solsol


El relieve también modifica las características del clima edáfico, al influir en la temperatura y en la humedad en función de la inclinación (influirá en la intensidad calorífica de las radiaciones recibidas), orientación (que regulará el tiempo de incidencia de las radiaciones solares) y altitud (que influirá en los elementos climáticos generales). Como consecuencia de todo ello también afectará al desarrollo de la vegetación y de la actividad microbiana

Ladera SurLadera Norte


Tiempo de actuaciónTiempo de actuación

• Los suelos se desarrollaran mas fácilmente sobre materiales originales sueltos e inestables que a partir de rocas duras y constituidas por minerales estables..

• También hay una mas rápida formación en los climas húmedos y cálidos que en climas secos y fríos.

• La velocidad de formación del suelo es muy variable, (desde 1mm/año hasta 0,001mm/año). Se considera que un suelo está maduro después de periodos de tiempo que oscilan entre unas decenas de años en climas cálidos y húmedos y materiales adecuados a miles de años si las condiciones no son tan favorables.

La velocidad de formación de un suelo es extraordinariamente lenta (el suelo es un recurso no renovable) y depende del tipo de factores formadores de cada suelo


Factores biológicosFactores biológicos

1. Constituyen las fuente de material original para la fracción orgánica del suelo. Restos vegetales y animales que al morir se incorporan al suelo y sufren profundas transformaciones.

2. Ejercen importantes acciones de alteración de los materiales edáficos. Los organismos transforman los constituyentes del suelo al extraer los nutrientes imprescindibles para su ciclo vital. El papel de los microorganismos en la transformación de la materia orgánica es tan importante como para que la humificación apenas se desarrolle en su ausencia.

3. Producen una intensa mezcla de los materiales del suelo como resultado de su actividad biológica.

En general, el suelo se desarrolla a la par que la comunidad biótica que vive en el. Las acciones de los organismos son básicamente:

HumificaciónHumificación


Es el proceso de formación de humus (materia orgánica, microorganismos y productos de descomposición de la materia orgánica). Da al suelo un carácter ácido y es simultaneo al proceso de mineralización.

Etapas del proceso:

Aparición del mantillo. Hojarasca y restos vegetalesCreación del humusPresencia de arcilla mezclada con el humus

Funciones del humusFunciones del humus


Actúa como reservorio que regula los ciclos biogeoquímicos.

Juega un papel importante en el establecimiento de la estructura del suelo y de su estabilidad.

Contribuye a determinar la capacidad de cambio del suelo, manteniendo los cationes bajo forma intercambiable y disponible para los vegetales.

Participa en el establecimiento del pH del suelo y del poder tampón.

Retiene agua.

Absorbe virus, sustancias tóxicas, enzimas, etc., pudiendo contrabalancear los efectos perjudiciales de distintos compuestos y/o ejerciendo un efecto estimulante sobre la fisiología de los vegetales.

Formación de las sustancias húmicas:

CONSTITUYENTES MONOMÉRICOS(fenoles, quinonas, aa, azúcares)

POLÍMEROS ORGÁNICOS

DegradaciónDegradación

HUMIFICACIÓNRepolimerizaciónHUMIFICACIÓNRepolimerización

Reacciones espontáneasAutoxidación

Oxidación por enzimas microbianas

Reacciones espontáneasAutoxidación

Oxidación por enzimas microbianas

COMPUESTOS HÚMICOS

Ac. Fúlvico Ac. Húmico Humina


MacrofloraMacrofloraSon plantas superiores asentadas en el suelo. El papel de las mismas, en la evolución del suelo, puede concretarse en los siguientes puntos:

1.Constituyen una de las fuentes más importantes de despojos orgánicos, sobre todo en las capas inferiores del suelo.2.Tienden a mantener una estructura grumosa por su efecto de malla o enrejado.3.Contribuyen mecánicamente a la disgregación de las rocas.4.Al, mediante la respiración, consumir oxígeno y desprender anhídrido carbónico, influyen en la alteración química de los minerales.5.Favorecen, en sus proximidades, una microflora del suelo extremadamente rica como consecuencia de la secreción de productos fácilmente descomponibles. El número de microorganismos que viven en la zona inmediata a la raíz, la rizosfera, puede ser hasta 100 veces más elevado que en otras zonas más alejadas del suelo.6.Al reincorporar sobre el suelo la mayor parte de los nutrientes que absorben, frenan los efectos de lavado de las corrientes descendentes de agua.

Gran cantidad de microorganismos

(106-109 bacterias/gr)

La mayoría heterotróficos, descomponedores de carbohidratos


MicrofloraMicrofloraBacterias y hongos que contribuyen a la formación de humus (especialmente en climas húmedos), a la fijación del N2 atmosférico y a procesos de nitrificación-desnitrificación.


MO Actinomicetes

Hifas de hongos

Agua

Bacterias


AnimalesAnimalesEn el suelo viven pequeños mamíferos, insectos, miriápodos, babosas y caracoles, ácaros, arañas y lombrices de tierra como grupos más característicos. Su papel en el suelo se significa en los siguientes aspectos:

1° Mejoran la estructura o agregación del suelo a causa de sus movimientos en el mismo (fundamentalmente los organismos cavadores) y de la cantidad de materia orgánica que incorporan.

2° Aquéllos que son predadores (herbívoros o carnívoros) ejercen nula influencia directa sobre la demolición de los restos orgánicos; pero como muchos son saprofitos y se alimentan de vegetales más o menos descompuestos, inician unos procesos de degradación de esos residuos que facilitan el papel de la microflora.


La macrofauna del suelo más estudiada son las lombrices de tierra. En un suelo en el que abundan estas lombrices se calcula que hacen pasar a través de su cuerpo una cantidad próxima a las 34 Tm de tierra por año. El suelo es sometido a la acción de los encimas digestivos y a la trituración en el interior de estos animales. La materia excretada tiene, en comparación con la original:

•mayor proporción de materia orgánica. •más cantidad de nitrógeno total y en forma nítrica.•mayor riqueza en Ca, Mg y P asimilables.•pH más elevado.

El número de lombrices de tierra en un suelo húmedo y rico en materia orgánica puede superar los 2 millones por ha. Suponiendo un peso de 0,5 g/ejemplar, esta cantidad representa del orden de 1.000 kg de materia viva por hectárea.


Descriptiva del suelo Descriptiva del suelo

Perfil:

Es la estructura en corte transversal del suelo en el que se observan los horizontes o capas, cuyo número depende de la madurez del suelo.

Pedión:

Volumen de suelo que puede ser reconocido como un suelo individual. Es la unidad volumétrica de muestreo


A

A00 Hojas y residuos orgánicos sin descomponerA0 Residuos parcialmente descompuestosA1 Color oscuro por presencia de materia orgánicaA2 Color claro por efecto del lavado

BB2 Precipitación de sustancias lavadas de A B3 Transición B-C

CC Fragmentos y restos de meteorización de la roca madre

D

D Roca madre sin alterar


HorizontesHorizontes1. El horizonte A o de lavado, es la parte más superficial y de tonalidad más

oscura porque contiene el humus, materia orgánica en vía de mineralización. En este horizonte se observan las raíces de las plantas y está constituido por partículas muy finas de arena, limo y arcilla. es el más fértil de los tres. En él se produce un lavado importante (lixiviación), siendo eliminadas por la acción del agua las sustancias solubles que emigran a niveles inferiores.

2. El horizonte B o de acumulación, está por debajo del A, y es de espesor variable (desde varios centímetros hasta metros). Como carece de humus su color es más claro. En este horizonte precipitan las sustancias minerales lavadas en el horizonte A. En los climas más secos, el carbonato cálcico arrastrado por las aguas de infiltración, precipita en este horizonte dando lugar a formación de costrones llamados caliche.

3. El horizonte C, o de transición es el más profundo y constituye el tránsito con la roca madre. Está formado por cantos en una matriz arcillosa y arenosa, que van siendo más numerosos y de mayor tamaño en la zona profunda, en la que se pasa insensiblemente a la roca madre. (horizonte D)


Propiedades físicasPropiedades físicas

1.Textura2.Estructura3.Consistencia4.Color5.Temperatura6.Profundidad


TexturaTexturaLa granulometría es esencial para cualquier estudio del suelo. Para clasificar a los constituyentes del suelo según su tamaño de partícula se han establecido muchas clasificaciones granulométricas.

Todas aceptan los términos de grava, arena, limo y arcilla, pero difieren en los valores de los límites establecidos para definir cada clase.

Determinación de la Determinación de la texturatextura


1.1. GranulometríaGranulometría: proporción relativa de arena, limo y arcilla que contiene un suelo.

2.2. TexturaTextura: tipo de suelo según su granulometría.

3.3. AnálisisAnálisis granulométricogranulométrico: determinación de los porcentajes de arena, limo y arcilla, una vez que se han separado los fragmentos gruesos (gravas…)

Clases texturalesClases texturales



Textura arenosaTextura arenosa: Los suelos arenosos se denominan suelos sueltos. Se caracterizan por tener una elevada permeabilidad al agua y por tanto una escasa retención de agua y de nutrientes.

Textura arcillosa: Textura arcillosa: Los suelos arcillosos se denominan suelos pesados o fuertes. Presentan baja permeabilidad al agua y elevada retención de agua y de nutrientes.

Textura franca: Textura franca: Se considera la textura ideal, porque tiene una mezcla equilibrada de arena, limo y arcilla. Esto supone un equilibrio entre permeabilidad al agua y retención de agua y de nutrientes.

Clases texturalesClases texturales


Suelo arenoso

Suelo franco

Suelo arcilloso


EstructuraEstructuraEs la agrupación de partículas, formado agregados que dejan espacios que favorecen la aireación, filtrado, permeabilidad y circulación del agua. Todo esto condiciona a su vez el tipo de cultivos y la erosionabilidad del suelo

Tipos de estructuraTipos de estructura


1. Laminar. Los agregados tienen forma aplanada, con predominio de la dimensión horizontal. Las raíces y el aire penetran con dificultad.

2. En bloques. Angulares o subangulares. Los agregados tienen forma de bloque, sin predominio de ninguna dimensión.

3. Prismática. Los agregados tienen forma de prisma, de mayor altura que anchura. Es típico de suelos con mucha arcilla.

4. Columnar. Semejante a la estructura prismática, pero con la base redondeada. Esta estructura es típica de suelos envejecidos.

5. Granular. Los agregados son esferas imperfectas, con tamaño de 1 a 10 mm de grosor. Es la estructura más ventajosa, al permitir la circulación de agua y aire.

Tipos de estructuras del Tipos de estructuras del suelosuelo



ConsistenciaConsistenciaEs la propiedad de compactación y porosidad. Viene determinada por la textura y estructura más la actividad de los seres vivos en el suelo.

Según la consistencia, se pueden clasificar los suelos en:

1. Muy compactos2. Compactos3. Friables (que se desmenuzan)4. Muy Friables

La consistencia se usa en agronomía para saber la facilidad de labranza de un suelo y la penetración del agua

Color del sueloColor del suelo


Depende de la composición, textura, estado físico y humedad.

En los suelos jovenes depende de la roca madre.

En los suelos maduros, el color varía en función de la mezcla de minerales y materia orgánica. En general, los suelos más oscuros tienen mayor cantidad de materia orgánica (humus)

El color también determina el albedo del suelo (energía reflejada)


TemperaturaTemperaturaEl suelo recibe las radiaciones procedentes del Sol y se calienta. Su temperatura depende de como lleguen las radiaciones a la superficie (humedad atmosférica, transparencia, nubosidad, precipitaciones, vientos, topografía, cobertera vegetal, etc.) y de como el suelo las asimile (humedad, color, calor específico, conductividad, etc.).

La temperatura del suelo está directamente relacionada con la temperatura del aire atmosférico de las capas próximas al suelo y está sometida a cambios estacionales y diurnos. Estas oscilaciones se van amortiguando hacia los horizontes profundos. La distribución de la temperatura con la profundidad constituye el perfil térmico.

La temperatura del suelo se mide a 50 centímetros de profundidad y se se supone que es equivalente a la del aire atmosférico mas 1 grado centígrado.

Influye en los procesos físico-químicos y biológicos que tienen lugar en el suelo


ProfundidadProfundidad

Distancia desde la superficie hasta la roca madre no alterada. Es un valor importante en agricultura porque determina hasta donde pueden llegar las raíces.


Propiedades químicasPropiedades químicas

Intercambio iónicoAcidez y alcalinidadSalinidad


Intercambio iónicoIntercambio iónico

Es el intercambio de iones entre la fase líquida y la sólida del suelo. Afecta a la nutrición de las plantas, a la dinámica de los contaminantes y al poder de reciclaje natural del suelo.

Importancia de la capacidad de cambio

iónico


1. Controla la disponibilidad de nutrientes para las plantas: K+, Mg++, Ca++, entre otros.

2. Interviene en los procesos de floculación - dispersión de arcilla y por consiguiente en el desarrollo de la estructura y estabilidad de los agregados.

3. Determina el papel del suelo como depurador natural al permitir la retención de elementos contaminantes incorporados al suelo.

pH del suelopH del suelo


Los factores que hacen que el suelo tenga un determinado valor de pH son diversos, fundamentalmente:

1.Naturaleza del material original. Según que la roca sea de reacción ácida o básica.

2.Factor biótico. Los residuos de la actividad orgánica son de naturaleza ácida.

3.Precipitaciones. Tienden a acidificar al suelo y desaturarlo al intercambiar los H+ del agua de lluvia por los Ca++, Mg++, K+, Na+... de los cambiadores.

4.Complejo adsorbente. Según que esta saturado con cationes de reacción básica (Ca++, Mg++...) o de reacción ácida (H+ o Al+++). También dependiendo de la naturaleza del cambiador variará la facilidad de liberar los iones adsorbidos.


Acidez y alcalinidadAcidez y alcalinidadImportancia del pH del suelo para las plantas:

1.El pH ejerce una gran influencia en la asimilación de elementos nutritivos.

2.El intervalo de pH comprendido entre 6 y 7 es el más adecuado para la asimilación de nutrientes por parte de las plantas.

3.Los microorganismos del suelo proliferan con valores de pH medios y altos. Su actividad se reduce con pH inferior a 5,5.

4.Cada especie vegetal tiene un intervalo de pH idóneo.


SalinidadSalinidadEs el resultado de la salinización, es decir, de la acumulación en el suelo de sales solubles

salinidadPresión

osmótica

Crecimiento de las plantas(Sequedad fisiológica)

+

-


Existen básicamente, tres componentes del estrés salino que afectan a las plantas:

a)a)Efecto osmótico: Efecto osmótico:

Está generado por un aumento del potencial osmótico del suelo que disminuye la disponibilidad de agua para la planta.

b) Efecto nutricional: Efecto nutricional:

Las alteraciones nutricionales se producen cuando el vegetal tiene problemas para absorber ciertos iones esenciales (nutrientes) en presencia de excesivas cantidades de sales solubles en el suelo.

c) Efecto tóxico.Efecto tóxico.

El efecto tóxico está inducido, casi siempre, por cientos iones como Cl y Na. como en el caso de especies sensibles al exceso de iónes o cuando se deteriora la estructura del suelo por su presencia.


Suelos salinos

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