Leccin 1. EL SUELO: CONCEPTO Y FORMACION1. IntroduccinComo sabemos, el suelo es la fina capa de material frtil que recubre la superficie de la Tierra.

Desde el punto de vista cientfico el suelo constituye el objeto de estudio de la Edafologa, la cual lo define como "ente natural organizado e independiente, con unos constituyentes, propiedades y gnesis que son el resultado de la actuacin de una serie de factores activos (clima, organismos, relieve y tiempo) sobre un material pasivo (la roca madre)".En este primer tema se va a tratar de la formacin del suelo. Hablaremos de qu material procede, de los factores que intervienen en su formacin, de los procesos y transformaciones que tienen lugar y del resultado final: el perfil del suelo.Leccin 1. EL SUELO: CONCEPTO Y FORMACION2. FormacinEl suelo procede de la roca madre, la cual se altera por la accin de los factores ambientales y en su formacin se desarrollan una serie de procesos que transforman el material original hasta darle una morfologa y propiedades propias. La intensidad de los cambios que se desarrollan en el paso de roca a suelo podemos intuirlos si comparamos la morfologa de una roca grantica y del suelo que a partir de ella se forma.Acerca de las microfotografasLos cambios se producen tanto a nivel de alteracin de los granos de los minerales como en lo referente a su organizacin (estructura).La alteracin del material original comienza por un cambio en la coloracin, aparecen coloraciones amarillas y pardas, muy tenues al principio y luego se van acentuando.

Adems comienzan a desarrollarse pequeas grietas muy estrechas y de paredes ajustables, que progresivamente se van ensanchando y hacindose menos regulares y de morfologa ms compleja.

Despus aparece el plasma (o masa basal) rellenando parcialmente los huecos, pero al principio sin que se produzcan reorganizaciones, las movilizaciones o carecen de importancia o son inexistentes en esta etapa.A nivel de alteracin mineral la transformacin comienza afectando a los minerales mas inestables (piroxenos, anfiboles y plagioclasas).

Leccin 1. EL SUELO: CONCEPTO Y FORMACION2. Formacin (continuacin)El material se vuelve deleznable, ms o menos suelto, de aspecto pulverulento. Se produce la desagregacin de la roca, los cristales se separan unos de otros, pero conservando en gran medida el volumen inicial y manteniendo en cierta medida, la organizacin primitiva de roca. A este estadio de alteracin se le llama saprolita.En la fase final la transformacin es tan intensa que el material adquiere una morfologa propia. Se forma el suelo. A nivel de organizacin los cambios conducen a la prdida total de la estructura de roca. Los minerales que en las etapas anteriores se haban fragmentado pero que permanecan in situ, formando entidades individuales, ahora se han movilizado y desplazado a distancias variables. Los minerales se reorganizan,se unen entre s y a la fraccin orgnica y forman nuevos agregados estructurales. Las movilizaciones de sustancias adquieren en esta fase un papel predominante.Como resultado de la intensa alteracin el plasma se vuelve muy abundante y llega a constituir una especie de masa basal que engloba a los dems constituyentes. Por otra parte, la porosidad aumenta espectacularmente, lo que conlleva un aumento de volumen considerable.A nivel de alteracin se observa una transformacin profunda de los minerales de la roca madre. Se alteran ya los ms resistentes, como los feldespatos potsicos (ortosa)y permanece slo el cuarzo que es muy inalterable (slo se fragmenta). Se produce en esta etapa final una importante formacin de nuevos minerales edficos (que no existan en la roca madre) que se acumulan en la fraccin arcilla .En esta etapa los organismos se implantan en este medio, lo transforman e incorporan sus residuos y sus propios cuerpos al morir. Estos restos orgnicos sufren unos profundos cambios hacia otros compuestos ms estables.Los cambios que hemos mostrado en todas estas fotografas son muy espectaculares, al tratarse de la edafizacin (formacin del suelo) de una roca gnea, como en el caso del granito, y por tanto, con mineraloga, textura y microestructura muy diferentes de las que presentan los suelos; sin embargo, si el material original es una roca sedimentaria, estos cambios desarrollados durante los procesos edficos sern menos espectaculares.En resumen, en la secuencia de transformacin de la roca a suelo se producen progresivos incrementos de: fragmentacin, porosidad, alteracin mineral, material fino, materia orgnica y de estructura edfica.

Leccin 1. EL SUELO: CONCEPTO Y FORMACION3. Factores de formacinBien, cabe ahora preguntarse qu factores sern los que condicionen los cambios en los materiales originales hasta formar el suelo. Esta claro que la roca, con su aporte masivo de minerales, ser un factor importante en la formacin del suelo. Pero qu otros factores influirn? Bueno, pues, como se ha mostrado en elpunto 2,el suelo se forma adems de a partir de una roca tambin a partir de unos restos vegetales y animales, por tanto, los organismos tambin constituyen un factor importante Si se comparan los suelos de la regiones hmedas y los de las regiones ridas salta a la vista el importante papel que juega el clima en la formacin del suelo. Por otra parte, si analizamos la distribucin de los suelos en una zona montaosa, observaremos como los suelos se encuentran escalonados en el paisaje (figura 2). Por ltimo, es evidente que los cambios que se producen en el material para pasar de roca a suelo necesitan para desarrollarse que transcurra un determinado tiempo y este tiempo representa el quinto y ltimo factor en la formacin del suelo.El suelo puede ser considerado como una determinada combinacin de sus factores formadores. Esta concepcin del suelo fue expresada por primera vez por Jenny en 1940 segn la siguiente ecuacin:S = f (cl, o, r, p, t).representando "S" al suelo, "f" es una funcin , "cl" al clima, "o" a los organismos, "r" al relieve, "p" a la roca madre y "t" al tiempo.Esta ecuacin es muy importante pues representa que para una determinada combinacin de los factores formadores slo puede existir un tipo de suelo (la misma combinacin de factores originar siempre el mismo tipo de suelo independientemente del lugar geogrfico en que se encuentre). Igualmente importante es que la magnitud de cualquiera de las propiedades del suelo, tales como pH, contenido en arcillas, porosidad, etc, est determinada por la combinacin de estos factores formadores.Para evaluar la influencia de cada factor formador en las propiedades del suelo, basta en teora con mantener constantes todos los dems, (hecho que frecuentemente es difcil de encontrar en la prctica). As para ver la importancia del tiempo, la ecuacin fundamental quedara as:S= f(t) cl, o, r, p; siendo cl, o, r, p, = constantes.lo que quiere decir que la variacin de cualquier propiedad del suelo depende exclusivamente del tiempo. As, en el tiempo cero, suelo y material original se funden uno en el otro. Variando el tiempo irn apareciendo una serie de tipos de suelos, cada vez mas evolucionados, cuyas propiedades sern una consecuencia directa de la edad y obtendramos lo que se llama una CRONOSECUENCIA. Por otra parte, si aislamos el factor roca madre (y mantenemos constantes a todos los dems) tendramos una LITOSECUENCIA. Aislando el factor relieve obtendramos una TOPOSECUENCIA o CATENA, si es el clima el nico factor variable tenemos la CLIMOSECUENCIA y finalmente la accin de los organismos vendra representada en una BIOSECUENCIA.3.1 La roca como factor formadorLa roca representa la fuente de los materiales slidos. Generalmente, los minerales del suelo proceden directamente o indirectamente de la roca madre. El influjo de las rocas en los constituyentes y propiedades de los suelos es muy marcado para los suelos ms jvenes, pero esta relacin se va volviendo cada vez menos patente conforme va transcurriendo el tiempo.Son muchos los parmetros de la roca que inciden en la formacin y evolucin de los suelos, pero de ellos podemos destacar claramente a tres.Composicin mineralgica. Aquellas rocas que contengan abundantes minerales inestables evolucionarn fcil y rpidamente para formar suelos, mientras que aquellas otras, como las arenas maduras, que slo contienen minerales muy estables, como el cuarzo, apenas si llegan a edafizarse aunque estn expuestas durante largo tiempo a la meteorizacin.Permeabilidad.Regula la penetracin y circulacin del aire y del agua, lo que va a condicionar de un modo decisivo la fragmentacin, alteracin y translocacin de los materiales.Granulometra.De los dos apartados anteriores se desprende el importante papel que el tamao de las partculas de los constituyentes de la roca va a representar para la edafizacin de estos materiales.Los materiales de granulometra grosera, los arenosos, van a presentar una gran estabilidad frente a la alteracin. Cuanto mayor sea el tamao del grano menos representar la superficie frente al volumen total del grano y por tanto menos superficie de ataque presentarn a la agresin del medio.Por otro lado la granulometra gruesa da lugar a materiales muy porosos, con poros lo suficientemente grandes como para la rpida circulacin del agua (al ser grandes los granos dejan al empaquetarse huecos de tamao tambin grande).Los materiales arcillosos ofrecen unos comportamientos opuestos, mientras que los materiales de granulometras equilibradas dan resultados intermedios.3.2 El clima como factor formadorLa decisiva accin del clima en la formacin del suelo se desprende al considerar que el clima va a regular el aporte de agua al suelo, as como su temperatura. Como se muestra en la figura, ambos factores (humedad y temperatura) ejercen una influencia decisiva en los tres procesos bsicos de formacin de los suelos (figura 3).Por otra parte el clima tambin influye directamente en otros factores formadores, como es el factor bitico y el relieve.La disponibilidad y el flujo de agua regulan la velocidad de desarrollo de la mayora de los procesos edficos. Es por ello que la intensidad de percolacin (infiltracin) se considera un factor decisivo en la formacin del suelo (condicionada por factores climticos, cantidad y distribucin anual de las precipitaciones, y algunos parmetros edficos, como la permeabilidad). La intensidad de percolacin nos va a indicar si en un suelo se produce suficiente exceso de agua como para producir el lavado y la translocacin de materiales o si por el contrario el agua queda retenida sin que apenas se desplace hacia los horizontes profundos. La intensidad de la alteracin, la clase de procesos que se presentan, el tipo de horizontes que se formen y el espesor del suelo van a ser muy diferentes segn que los suelos sean percolantes (abundante infiltracin de agua) o subpercolantes (figura 4).3.2.1 Accin del clima sobre los constituyentesLa cantidad de arcilla presente en un suelo aumenta con las precipitaciones y con la temperatura (ambos favorecen la alteracin).

Pero tambin existe una relacin entre el tipo de minerales presentes en esta fraccin y las precipitaciones.

Igualmente se encuentra una marcada relacin entre los elementos climticos con el contenido en materia orgnica y su grado de evolucin. En lneas generales, al aumentar la precipitacin aumenta los porcentajes de materia orgnica (aumenta el desarrollo de la cobertura vegetal y, por tanto, sus aportes), mientras que al aumentar la temperatura disminuye el contenido de materia orgnica (prevalece la destruccin frente al aporte).

3.2.2 Influencia del clima en las propiedades del sueloLas acciones del clima tambin 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 tambin muestran una dependencia.

Por otra parte al aumentar las precipitaciones se producir una progresiva acidificacin, la cual ir acompaada de la correspondiente desaturacin del complejo de cambio (los hidrogeniones van sustituyendo al Ca, Mg, Na y K).

3.2.3 ClimosecuenciasLa dependencia climtica del suelo queda espectacularmente registrada en la clsica climosecuencia de Strakhov para los suelos de Rusia (figura 5).3.3 El relieve como factor formadorLos procesos edficos repercuten en el relieve y viceversa.Desde el punto de vista edfico los elementos del relieve ms importantes son la inclinacin y longitud de las laderas, la posicin fisiogrfica y la orientacin.3.3.1 Acciones del relieveEl relieve ejerce tres acciones fundamentales para la evolucin del suelo.TransportePor la accin de la gravedad, en el relieve se produce el transporte de todo tipo de materiales que se trasladan pendiente abajo. Dependiendo de su posicin en el paisaje, el suelo se ve sometido a la accin de erosin o por el contrario puede predominar la acumulacin (figura 6).En las zonas altas, sobre todo en las reas en que se presentan fuertes inclinaciones, el suelo est sometido a una intensa erosin, por lo que la posicin se considera residual y estar conformada por suelos esquelticos.A media ladera los suelos estn sometidos a un continuo transporte de materiales slidos y soluciones, por lo que suelen presentar pequeos o moderados espesores y en ellos son muy abundantes los cantos angulosos, tan representativos de los suelos coluviales.En la ruptura de las pendientes se produce la deposicin de los materiales arrastrados (compuestos solubles y partculas slidas) por lo que en las posiciones de pie de ladera se forman suelos acumulativos que continuamente se estn sobreengrosando, formndose suelos muy espesos y de texturas (granulometras) muy finas.En definiva en un relieve colinado existen bsicamente tres posiciones con comportamiento muy diferente: relieve residual (o erosional), relieve transporsicional y relieve deposicional (figura 7).Caractersticas hdricasEl relieve tambin influye en la cantidad de agua que accede y pasa a travs del suelo.En relieves convexos el agua de precipitacin circula por la superficie hacia las zonas ms bajas del relieve y se crea un rea de aridez local, mientras que lo contrario ocurre para las formas con relieve cncavo.

Tambin el drenaje del suelo se ver influenciado por el relieve, ya que este influye decisivamente en la textura, que a su vez condicionar en gran parte la permeabilidad. En las reas altas tendremos un drenaje vertical rpido, que pasar a oblicuo en las laderas y quedar muy impedido en las depresiones.Por otra parte la posibilidad de aporte de agua a travs de niveles freticos tambin estar condicionada a la posicin del suelo en el relieve.MicroclimaEl relieve tambin modifica las caractersticas del clima edfico, al influir en la temperatura y en la humedad en funcin de la inclinacin (influir en la intensidad calorfica de las radiaciones recibidas), orientacin (que regular el tiempo de incidencia de las radiaciones solares) y altitud (que influir en los elementos climticos generales).

Como consecuencia de todo ello tambin afectar al desarrollo de la vegetacin y de la actividad microbiana.3.3.2 Relaciones entre el relieve y las propiedades y constituyentes del sueloLas importantes acciones descritas en el apartado anterior se materializan en una clara dependencia de los constituyentes y propiedades del suelo con el relieve. Estas dependencias se definen como topofunciones y algunas de ellas las representamos de una manera esquemtica en lafigura 8.3.3.3 El relieve y la evolucin del suelo: catenas o toposecuenciasLgicamente tambin existe una dependencia entre el grado de evolucin del suelo y su posicin en el paisaje. Esta relacin entre los suelos y el relieve se llama catenas de suelos o toposecuencias.La catena (figura 9) representa el escalonamiento regular de suelos dando una sucesin cuyo grado de desarrollo vara de forma continua con la pendiente y mostrando niveles de igual desarrollo para suelos situados en la misma posicin topogrfica (con iguales inclinaciones y cotas topogrficas).3.4. Los organismos como factor formador3.4.1. Acciones de los organismosBsicamente los organismos ejercen tres acciones fundamentales:

Constituyen las fuente de material original para la fraccin orgnica del suelo. Restos vegetales y animales que al morir se incorporan al suelo y sufren profundas transformaciones.Ejercen importantes acciones de alteracin de los materiales edficos. Los organismos transforman los constituyentes del suelo al extraer los nutrientes imprescindibles para su ciclo vital. El papel de los microorganismos en la transformacin de la materia orgnica es tan importante como para que la humificacin apenas se desarrolle en su ausencia.Producen una intensa mezcla de los materiales del suelo como resultado de su actividad biolgica.3.4.2 Efectos sobre los constituyentes y propiedadesEl tipo y abundancia de la materia orgnica del suelo est directamente relacionada con los organismos del mismo.Favorecen el desarrollo y estabilidad de la estructura (como consecuencia directa de su circulacin a travs del suelo y tambin al excretar residuos de intenso poder agregante).Aumentan la porosidad del suelo.Favorecen el drenaje.Influyen en el microclima (la vegetacin produce sombra y disminuye la evaporacin , aunque tambin consumen gran parte del agua del suelo).Protegen al suelo de la erosin. Por efecto mecnico (la cobertura vegetal, as como los restos acumulados sobre la superficie, protege a ste de los impactos de las gotas de lluvia) o por el poder de agregacin que unen a las distintas partculas del suelo y as quedan fuertemente retenidas.3.5. El tiempo como factor formadorComo hemos visto el suelo, se origina por una serie de procesos y cada uno de ellos se desarrolla con muy diferente velocidad. Como consecuencia las propiedades del suelo, que son el resultado de la actuacin de los procesos, se manifestaran tambin de un modo desigual.3.5.1 Velocidad de formacin del sueloLa velocidad de formacin de un suelo es extraordinariamente lenta y depende del tipo de factores formadores de cada suelo. As los suelos se desarrollaran mas fcilmente sobre materiales originales sueltos e inestables que a partir de rocas duras y constituidas por minerales estables. Tambin es lgico esperar una mas rpida formacin en los climas hmedos y clidos que en climas secos y fros. Por ello la velocidad de formacin del suelo es muy variable, en la bibliografa se pueden encontrar valores desde 1mm/ao hasta 0,001mm/ao. Es de resaltar como la velocidad de formacin del suelo decrece drsticamente con la edad, ya que en un principio el material edfico evoluciona hacia la formacin de un horizonte A (de alteracin de materia orgnica), que es de rpida formacin, y una vez formado este horizonte el suelo se desarrolla originando horizontes B (de alteracin mineral), de mucha ms lenta formacin.

3.5.2 Cronosecuencias de suelosLa antigedad de un suelo puede valorarse de manera indirecta por la edad de la superficie geomorfolgica sobre la que se desarrolla. Las superficies pueden estar datadas por mtodos geolgicos pero tambin se puede evaluar que superficie es ms antigua que otra dada en base a criterios de campo. As como se indica en lafigura10la superficie que disecta es ms antigua que la que es cortada .En los estudios de suelos es interesante valorar su antigedad relativa (mejor an es calcular la edad absoluta pero esta datacin es muy difcil de realizar). Los suelos se ordenan en una secuencia de edad creciente y se analiza como han ido cambiando con el tiempo su tipologa y sus propiedades.De todos los tipos de cronosecuencias, son sin duda las desarrolladas en terrazas fluviales las ms universalmente investigadas. Desde el punto de vista edfico la propiedad ms interesante de las terrazas fluviales es que, en condiciones normales, presentan una clara correlacin entre la cota de la terraza y su edad, de manera que la terraza ms alta es la ms antigua y al descender son cada vez ms jvenes, hasta llegar a la terraza inmediatamente prxima al cauce, que ser la de formacin ms reciente. La diferente evolucin de cada suelo, as como el grado de desarrollo de sus propiedades est regulado exclusivamente por el factor tiempo (figuras 11y12).La evolucin de una propiedad concreta (o de un constituyente del suelo) en funcin de la edad se le llama cronofuncin. Es decir como va variando la propiedad considerada al ir aumentando progresivamente la edad del suelo. La forma mejor para evaluarla es representarla en un diagrama de dispersin (propiedad frente a edad) y calcular la ecuacin de regresin y valorar su grado de ajuste con el correspondiente coeficiente de correlacin (como la grafica mostrada en el apartado anterior3.5.1).3.5.3 Suelo climax o estado estacionarioEn la siguiente figura 13 idealizamos el comportamiento de como se van manifestando una serie de propiedades en funcin del tiempo.

Unas propiedades van aumentando su grado de desarrollo (lineas A, C y D de la figura) mientras que otras tienen un comportamiento inverso (B), pero todas ellas llegan a alcanzar un estado a partir del cual no experimentan variaciones con el tiempo (las curvas se vuelven paralelas al eje horizontal, lineas A', B', C' y D'), alcanzando cada una este estado de equilibrio a una edad diferente (edad 1, 2, 3 y 4). Cuando todas las propiedades se encuentran en esta situacin se dice que el suelo est en estado climax o estado estacionario (punto D; tiempo 4). El tiempo necesario para alcanzar esta etapa de madurez vara con cada tipo de suelo, segn los procesos que en su formacin hayan tenido lugar .

Algunos autores cuestionan esta teora del estado estacionario y creen que el suelo siempre esta evolucionando. De cualquier forma parece claro que en sus etapas finales el suelo evoluciona tan lentamente que podemos considerar sus cambios como poco significativos.Unas propiedades alcanzan rpidamente su equilibrio, en slo algunos cientos de aos (por ejemplo, contenido en materia orgnica y lavado de los carbonatos), mientras que otras son de desarrollo mucho ms lento, requiriendo del orden de muchas decenas de miles de aos (por ejemplo, la translocacin de arcilla). En consecuencia los distintos horizontes que componen los suelos necesitan de tiempos muy distintos para su formacin (como se muestra en la siguiente figura el horizonte A es el de ms rpida formacin, mientras que el horizonte xico necesita de hasta un milln de aos para manifestarse totalmente).

Para aquellos suelos que se forman en menos de alguna decenas de miles de aos se habla de ciclo corto, mientras que los que requieren de muchas decenas de miles hasta cientos de miles de aos se habla de ciclo largo.Leccin 1. EL SUELO: CONCEPTO Y FORMACION4 Procesos de formacinEn los apartados anteriores se describe cmo la roca se transforma en suelo por la accin del clima, de los organismos, del relieve, y del tiempo, y hemos analizado tambin, brevemente, los cambios producidos en la secuencia roca-suelo. Analizaremos ahora los procesos que se desarrollan durante esta transformacin y muy especialmente nos dedicaremos a poner de manifiesto las pruebas que la actuacin de estos procesos dejan en el perfil del suelo.4.1 Esquema generalEn la formacin del suelo intervienen un conjunto de procesos muy heterogneos y en ocasiones no totalmente esclarecidos. Esta complejidad se desprende si nos fijamos en la posicin del suelo en la Naturaleza. Efectivamente, como esquematizamos en la siguiente figura 1, el suelo est sometido a las leyes de la litosfera, hidrosfera, biosfera y atmsfera.

En sntesis, la formacin de un suelo la reproducimos en lafigura 2. La formacin del suelo tiene lugar como consecuencia de la actuacin de los cinco factores formadores, ya descritos, y en ella desde el punto de vista didctico se pueden distinguir dos etapas: la etapa inicial que representa la diferenciacin 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, lgicamente, con la fragmentacin de las rocas originales y tambin de los restos de los organismos que poco a poco han ido colonizando el material. La desagregacin del material facilitar la circulacin del aire y del agua, y tambin favorecer la actividad bitica, todo lo cual conducir a la subsiguiente alteracin qumica del material.Los minerales de las rocas originales, dependiendo de la estabilidad, se alteran en mayor o menor medida, apareciendo en el suelo ms o menos transformados. Los iones liberados en la alteracin mineral pasarn a la solucin del suelo formando geles o se recombinarn para dar lugar a nuevos minerales.Por otra parte, los vegetales y animales sufren al morir unas intensas transformaciones qumicas, desarrollndose un nuevo material orgnico que evoluciona para alcanzar un equilibrio en las condiciones edficas, llamado humus. Durante estos procesos de transformacin del material orgnico se desprendern compuestos sencillos que irn a engrosar la solucin del suelo y tambin se pueden desprender como consecuencia de estas reacciones determinados gases, adems de agua, pero el agua y los gases del suelo proceden fundamentalmente de la atmsfera.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 formacin del suelo, mientras que si son arrastrados a otros lugares, dan lugar a los sedimentos (los cuales pueden edafizarse posteriormente para dar suelos).Leccin 1. EL SUELO: CONCEPTO Y FORMACION4.2 Procesos bsicosDesde un punto de vista global en el esquema anterior de la formacin del suelo se pueden definir tres acciones generales (figura 1):aporte, alteracin y prdidas del material geolgico.aporte, alteracin y prdidas del material biolgico.reorganizacin de ambos materiales por mezcla, agregacin, translocacin y diferenciacin.Es decir, que los complejos procesos de transformacin de un suelo se reducen a: adiciones, transformaciones, transferencias y prdidas de materiales. Los cuales bsicamente se reducen a slo tres procesos: meteorizacin fsica, alteracin qumica y translocacin de sustancias. Estos procesos afectan tanto a la fase mineral como a la fase orgnica del suelo y constituyen lo que tradicionalmente se denomina como los procesos bsicos o generales en la formacin del suelo ya que actuan siempre en la formacin de todos los suelos.4.2.1 FragmentacinLa actuacin del proceso de fragmentacin o desagregacin fsica del material original se puede poner de manifiesto directamente en el perfil del suelo, simplemente observando como en la base de los perfiles se presentan las rocas fragmentadas en numerosos bloques de diverso tamao.

Tambin se demuestra claramente la actuacin de este proceso observando el suelo en el microscopio, los fragmentos de rocas se encuentran en el suelo, como ya hemos visto, intensamente fracturados.

Esta fragmentacin se origina por numerosas causas:Insolacin.Las radiaciones solares calientan de un modo desigual a las rocas, y el material soporta intensas presiones debidas a la dilatacin diferencial. Cada capa soporta una temperatura diferente (la superficie se calienta ms que las capas interiores y adems se enfra ms rpidamente con los cambios nocturnos),

adems cada mineral se calienta de distinta manera (dependiendo de su coeficiente de absorcin; por ejemplo los minerales oscuros se calentaran en mayor medida que los de colores claros) y se dilata de manera diferente (en funcin de la temperatura alcanzada y de su coeficiente de dilatacin). Todo ello crea fuertes presiones diferenciales.

Congelacin.El agua penetra en los poros y al congelarse aumenta de volumen y fragmenta a las rocas encajantes.Efecto de descarga.Las rocas se han formado normalmente bajo intensa presin, el material se encuentra comprimido y cuando afloran a la superficie, al perderse la presin, el material expande y se fractura.

Dilatacin/contraccin.Los cambios de humedad producen cambios de volumen que fracturan las rocas.Cristalizacin.A partir de la solucin del suelo se forman cristales en los poros de las rocas y al aumentar de volumen presionan las paredes llegando a romper las rocas.

Accin bitica.Las races de las plantas invaden las grietas de las rocas y al crecer llegan a fracturar al material encajante.Leccin 1. EL SUELO: CONCEPTO Y FORMACION4.2 Procesos bsicos (continuacin)4.2.2 Alteracin qumicaEn contacto con el aire, y sobre todo con el agua, los minerales de las rocas se alteran. Por otra parte, los organismos atacan a los minerales para extraer elementos nutrientes (K, Ca, Mg...) y transforman a los minerales.La alteracin qumica del material original, se encuentra ampliamente desarrollada en los suelos y se puede poner de manifiesto simplemente comparando la mineraloga inicial de la roca frente a la mineraloga del suelo que se forma a partir de ella.cuarzoortosaalbitabiotitamoscovitapiroxenoilitacaolinita

SueloHor. A62%14%3%1%5%0%10%5%

Hor. B55%18%6%5%6%1%6%3%

Hor.C52%20%8%10%7%3%0%0%

RocaHor. R48%22%8%12%7%3%0%0%

Tambin se puede evaluar el grado y el tipo de alteracin sin ms que hacer un estudio de cualquier muestra de suelo en el microscopio petrogrfico.

Los principales procesos de alteracin qumica son:Solucin.Afecta slo a aquellos compuestos que son directamente solubles en agua.NaCl + H2O Cl- + Na+ +H2OhalitaHidratacin.Las molculas de agua son atradas por los desequilibrios elctricos quedando fijadas en los constituyentes edficos.CaSO4 + 2H2O CaSO4.2H2OanhidritayesoHidrlisis.Reaccin qumica de los H+ y OH- del agua que se intercambian con los cationes y aniones de los minerales llegando en los casos extremos a destruir por completo a los minerales.CaAl2Si2O8 + 8H+ Ca++ + 2Al3++ 2H4SiO4feldespato (anortita)ac. metasilcoOxidacin/reduccin.Alteracin qumica de los materiales del suelo por prdida o ganancia de electrones de sus iones constituyentes. Normalmente los minerales se oxidan en el suelo (se han formado en los materiales geolgicos originales en un medio pobre de oxgeno por lo que presentan sus iones en forma reducida y al contacto con el oxgeno del aire del suelo se oxidan). No obstante en los suelos permanentemente saturados en agua la tendencia, por el contrario, es de reduccin.Fe(OH)3 + 3H+ e- Fe++ + 3H2OLo que acabamos de exponer se refiere fundamentalmente a la fraccin mineral, pero el material orgnico tambin sufre una intensa transformacin.En el caso concreto de la materia orgnica la alteracin puede conducir al desarrollo de dos procesos distintos: humificacin y mineralizacin. Ambas inicialmente tienen una misma va de actuacin, la transformacin de los restos vegetales y animales al morir, pero desembocan en dos resultados completamente distintos. La humificacin engloba a una serie de procesos de alteracin entre productos orgnicos, es decir que siempre se conserva la estructura orgnica. Por tanto la humificacin conserva el material orgnico en el suelo, forma el humus. Por el contrario la mineralizacin conduce a la destruccin total de los restos orgnicos descomponindolos en sus productos inorgnicos sencillos (H2O, CO2, NH3...) eliminndose (realmente mineralizndose) gran parte de la materia orgnica del suelo.4.2.3 TranslocacinAdems de estos dos procesos de desagregacin fsica y alteracin qumica hay un tercer proceso que ejerce una importantsima accin en la formacin del suelo y es la translocacin de sustancias, que por un lado mezcla y agrega los materiales edficos y por otro lado, los separa y los concentra. Todas estas acciones se realizan bien por los organismos del suelo, muy especialmente por los que excavan galeras, como las lombrices y las hormigas o por simple efecto mecnico, muy frecuentemente por la accin del agua que transporta los materiales, a veces en suspensin a veces en disolucin. Este arrastre por la accin del agua ejerce efectos muy importantes en el suelo y puede eliminar a las sustancias transportadas fuera del perfil o acumularlas a una determinada profundidad.La translocacin de sustancias tambin se puede demostrar fcilmente viendo por ejemplo sustancias que tapizan las paredes de los poros e incluso rellenando completamente las grietas del suelo o simplemente observando el material que rellena las galeras de la fauna o tambin por los montoncitos acumulados en las entradas de los hormigueros y toperas.Es decir que el proceso de translocacin de materiales en el suelo es muy complejo afectando a muy distintas sustancias (minerales, materia orgnica y complejos organo minerales, ya sean como soluciones o suspensiones) y por muy diferentes causas (gravedad, capilaridad, evaporacin, actividad bitica, o como consecuencia del hinchamiento y contraccin de la masa del suelo).Leccin 2. CONSTITUYENTES DEL SUELO. FASE SOLIDA1 Los minerales del suelo1.1 La fase slidaComo resultado de la actuacin de los factores formadores se desarrollan unos procesos de formacin que conducen a la aparicin de los suelos, los cuales estn constituidos por tres fases: fase slida, fase lquida y fase gaseosa.

Como consecuencia de estas tres fases el suelo presenta unas determinadas propiedades que dependen de la composicin y constitucin de sus componentes. La fase lquida constituye el medio ideal que facilita la reaccin entre las tres fases, pero tambin se producen reacciones dentro de cada fase.Los minerales constituyen la base del armazn slido que soporta al suelo (figura 1). Cuantitativamente en un suelo normal la fraccin mineral representa de un 45-49% del volumen del suelo. Pero dentro de la fase slida constituyen, para un suelo representativo, del orden del 90-99% (el 10-1% restante corresponde a la materia orgnica). La fase slida representa la fase mas estable del suelo y por tanto es la ms representativa y la ms ampliamente estudiada. Es una fase muy heterognea, formada por constituyentes inorgnicos y orgnicos.Leccin 2. CONSTITUYENTES DEL SUELO. FASE SOLIDA1 Los minerales del suelo.1.2 Composicin y constitucin de los minerales del suelo.El grupo ms importante de los minerales del suelo es el de los silicatos. Todos los silicatos estn constituidos por una unidad estructural comn, un tetraedro de coordinacin Si-O. El silicio situado en el centro del tetraedro de coordinacin y rodeado de 4 oxgenos situados en los vrtices. Este grupo tetradrico se encuentra descompensado elctricamente (SiO4)4-, por lo que los oxgenos se coordinan a otros cationes para compensar sus cargas (figura 1).Dependiendo del nmero de oxgenos que se coordinen a otros silicios se originan los grandes grupos de silicatos (es decir, segn el nmero de vrtices compartidos por tetraedros, que pueden ser 0, 1, 2, 3, y 4):N de oxgenos compartidos por cada tetraedroTipo de agrupamiento de los tetraedrosNombre del gran grupo de silicato

0aisladosNESOSILICATOS

1parejasSOROSILICATOS

2anillosCICLOSILICATOS

2 y 3cadenasINOSILICATOS

3planosFILOSILICATOS

4tridimensionalTECTOSILICATOS

Una representacin de estos agrupamientos se muestra en lafigura 2.Segn sea la coordinacin de los otros oxgenos que se unen a otros cationes distintos del silicio se forman los diferentes minerales dentro de cada gran grupo de silicatos.La estructura de estos minerales se origina por repeticin de una celdilla unidad constituida por la asociacin de tetraedros (aislados, o parejas , etc) y por los cationes que se sitan entre los grupos tetradricos (figura 3).Desde el punto de vista edfico el gran grupo de los filosilicatos es la clase ms importante, ya que a este grupo pertenecen la mayora de los minerales de la fraccin arcilla.Los filosilicatos estn constituidos por el agrupamiento de los tetraedros compartiendo entre s tres vrtices (los tres del plano basal) formando planos.

El cuarto vrtice (el vrtice superior) se une a un catin de coordinacin octadrica. Generalmente el catin octadrico es Mg (capa llamada trioctdrica) o Al (capa dioctadrica).

De esta manera la estructura de estos minerales est formada por un apilamiento de capas de tetraedros y octaedros, formando estructuras laminares (figura 4).Segn el modelo de repeticin se forman dos tipos de lminas con diferentes estructuras. La 1:1 con una capa de tetraedros y otra de octaedros y la 2:1 con dos capas de tetraedros que engloban a una de octaedros. Las capas de tetraedros y octaedros no estn aisladas sino que comparten planos comunes en los que los oxgenos estn unidos simultneamente a un Si tetradrico y a un Mg o Al octadricos.

En las capas tetradricas y octadricas se producen sustituciones entre cationes que cuando son de distinta valencia crean dficit de carga y para compensarlos son atrados otros cationes que se introducen entre las lminas, son los llamados cationes interlaminares(figura 5). Dependiendo del dficit que se origine, de donde se produzca (capa tetraedrica u octadrica) y de los cationes interlaminares atrados, aparecen las distintas especies minerales: caolinitas, serpentinas, micas (moscovita, biotita, ilita), esmectitas (montmorillonita), vermiculita, clorita, sepiolita y vermiculita, principalmente.Para ver un estudio muy detallado de la estructura de estos mineralespulsar aquPor otra parte, los tectosilicatos (con los feldespatos) constituyen otro grupo muy importante, el ms representativo de la fraccin arena de los suelos. El cuarzo, aunque es un xido, por su estructura es considerado por muchos autores como un constituyente de este grupo de tectosilicatos.Leccin 2. CONSTITUYENTES DEL SUELO. FASE SOLIDA1 Los minerales del suelo1.3 Estabilidad de los minerales del sueloLa existencia de los minerales en el suelo est regulada por su presencia en el material original y sobre todo por su estabilidad.La estabilidad se define como la resistencia que opone el mineral a toda modificacin en su composicin qumica o de su estructura cristalina. Por tanto a mayor estabilidad menor ser la alteracin.1.3.1 Factores que afectan a la estabilidad mineral.La estabilidad depende de numerosos factores. Unos son debidos al propio mineral pero tambin determinadas caractersticas del medio van a modificar sensiblemente la estabilidad de los minerales. As en medios muy agresivos slo vamos a poder encontrar presentes minerales muy estables, mientras que en otros suelos podremos encontrar minerales inestables.a) Factores del mineral en s mismo.Los parmetros propios del mineral que van a regular su estabilidad son muchos:Composicin.Modificar la estabilidad en funcin de que el mineral contenga iones ms o menos solubles y segn se comporten frente a la oxidacin y la hidrlisis. En definitiva la estabilidad vendr regulada por el hecho de que las partculas constituyentes sean ms o menos lbiles.Estructura.Tambin va a ser un factor decisivo. Por ejemplo la estabilidad disminuir cuanto ms abierta sea la estructura y aumentara para los empaquetamientos densos y compactos. Por otra parte, resulta evidente que la fuerza del enlace entre las partculas del mineral tambin va a ser un factor importante.Tamao.Cuanto menor tamao ms superficie presentar el grano (la relacin superficie/volumen crece) y ms inestable se tornar el mineral (hay muchos minerales en las arenas que no resisten al pasar al tamao de las arcillas).Exfoliacin y fragilidad.Recordemos que la exfoliacin expresa la facilidad de fracturarse un mineral de un modo regular. Por tanto la exfoliacin disminuye la estabilidad. Igual podemos decir para la fragilidad, que se refiere a la facilidad de fracturacin pero ahora de una manera desordenada.Inclusiones.Se considera que aumentan la inestabilidad al presentar superficies de contacto ntimo de dos materiales con diferentes composiciones.b) Factores del suelo.En lo referente al medio podemos destacar otros factores.Temperatura del suelo.Favorece la velocidad de alteracin (es un catalizador).Humedad.El agua es el agente de alteracin por excelencia en la Naturaleza.Drenaje.Va a regular el tiempo de contacto del agua con partculas del suelo. Tambin influir regulando la concentracin de las sales de la solucin del suelo y modificar su poder hidroltico. En medios impermeables el agua se satura de iones y deja de atacar a los minerales. Si el medio es permeable el agua de lluvia atravesar el suelo y una vez cargada de bases se eliminar al subsuelo.Acidez/alcalinidad.Los valores extremos de la escala del pH potencian la alteracin.Potencial redox.Dependiendo del ambiente que predomine, oxidante o reductor, los minerales que contengan formas reducidas u oxidantes podrn o no alterarse.Factor bitico.Los organismos (principalmente microorganismos y races de las plantas) atacan a los minerales para extraer nutrientes.1.3.2 Evaluacin de la estabilidad mineralConsiderando la variabilidad y complejidad de los parmetros que hemos visto que influyen en la estabilidad, resulta evidente que es extraordinariamente difcil evaluar la estabilidad de los minerales en el suelo, sobre todo considerando la gran diversidad edfica. No obstante, dada la enorme importancia de esta caracterstica, los investigadores han tratado ampliamente de evaluar este parmetro. Bsicamente se pueden agrupar estos trabajos en dos lneas distintas: experimentales y clculos tericos.a) Trabajos experimentales.i) Ataque mineral en el laboratorio.Dada la diversidad mineral y la complejidad de los parmetros edficos, hasta la fecha, estos mtodos no han proporcionado una escala general de estabilidad.ii) Observacin de la naturaleza.Las rocas llevan millones de aos meteorizndose y nosotros podemos evaluar la estabilidad comparando la mineraloga de las rocas frescas (no alteradas) con los minerales presentes en los materiales de alteracin (los suelos que sobre ellas se desarrollan).De los numerossimos trabajos destaca la investigacin de Goldich. GOLDICH estudiando la mineraloga de numerosas rocas de muy distinta naturaleza y los suelos sobre ellas desarrollados establece una escala de 10 grados (que es la misma que estableci BOWEN al estudiar la sucesin de minerales formados en la cristalizacin magmtica).

b) Clculos tericos.Otros autores calculan la estabilidad en base a razonamientos empricos. Existen numerossimos ensayos, pero de entre todos ellos podemos citar los de Reiche y Keller.REICHE calcula un ndice potencial de alteracin en base a la composicin qumica de los minerales. Este ndice viene expresado por la razn del porcentaje molar de alcalinos y alcalinotrreos menos el agua estructural y el total de iones presentes sin tener en cuenta ahora el agua.

KELLER lo enfoca desde el punto de vista de la energa de formacin del mineral (energa que necesita para formarse). A mayor energa de formacin mayor estabilidad (ya que un mineral una vez formado necesita la misma energa, al menos, para destruirse).

Leccin 2. CONSTITUYENTES DEL SUELO. FASE SOLIDA1 Los minerales del suelo1.4 Mecanismos de procedenciaLos minerales del suelo proceden directa o indirectamente de la roca madre.En funcin de su estabilidad los minerales pueden proceder de tres orgenes.1.4.1 HerenciaMinerales muy estables que pasan de la roca al suelo sin transformarse. Se les conoce como minerales primarios. Tpicamente el cuarzo.1.4.2 AlteracinMinerales que se transforman durante la edafizacin. Es una alteracin qumica en la cual el mineral primitivo pasa a otro secundario de una manera gradual y progresiva. Son minerales secundarios.Generalmente es posible establecer una secuencia de granos cada vez ms alterados. Tpicamente la transformacin comienza en la superficie del grano y se va formando una recubierta de alteracin que progresivamente va desplazandose hacia el interior del grano, llegando a invadirlo completamente. Muy frecuentemente el borde entre el mineral primitivo y el secundario est constituido por una zona de transicin gradual entre ambos materiales.

1.4.3 NeoformacinCuando no exista (o si ha existido, no ha quedado ninguna prueba) relacin gentica entre un mineral edfico y los minerales que existan en la roca. Como los del apartado anterior se les llama minerales secundarios, o edficos.Leccin 2. CONSTITUYENTES DEL SUELO. FASE SOLIDA1 Los minerales del suelo1.5 Especies mineralgicasEn el suelo se encuentran una gran variedad de minerales, de manera similar a lo que ocurre con las rocas, si bien ahora las posibilidades de existencia estn reguladas por la estabilidad de los minerales en el medio edfico.La estabilidad del mineral tambin va a ser la responsable de que la mineraloga de las fracciones gruesas (arenas) y la de las finas (arcillas) sea distinta. Las arenas representan una fraccin muy estable (los granos de las arenas al ser de gran tamao presentan poca superficie relativa frente a su volumen) y en ellas predominan los granos heredados, ms o menos transformados. Las arcillas se caracterizan por su gran superficie (partculas de muy pequeo tamao, casi toda ella es superficie), por ello son muy activas y estn constitudas por minerales de neoformacin y de alteracin.La mineraloga de las arenas es muy diversa, segn resumimos en la siguiente tabla.ABUNDANCIAGRUPO MINERALESPECIE MINERAL

PocaNesosilicatosCircn, granates, distena

EscasaCiclosilicatosTurmalina

PocaInosilicatosPiroxenos y anfboles

AbundantesFilosilicatosMicas y cloritas

Muy abundantesTectosilicatosFeldespatos

Muy abundantesOxidosCuarzo

MediaOxidos e hidrxidosHematites, goethita

Muy variable*Carbonatos, sulfatosCalcita, yeso

* En determinadas ocasiones pueden ser muy abundantes, pero normalmente se encuentran ausentes.La mineraloga de las arcillas est constituida fundamentalmente por filosilicatos como se muestra en la siguiente tabla.ABUNDANCIAGRUPO MINERALESPECIE MINERAL

Muy abundantesFilosilicatosIlita, moscovita y caolinita

AbundantesFilosilicatosBiotita, clorita y montmorillonita

MediaFilosilicatosVermiculita

PocaFilosilicatosSepiolita y paligorsquita

PocaSilicatos amorfosAlofanas

MediaOxidosCuarzo

PocaTectosilicatosFeldespatos

Poca*OxidosHematites y goethita

Poca*CarbonatosCalcita

Poca*SulfatosYeso

Poca*HalurosHalita

* En determinadas ocasiones pueden ser muy abundantes, pero normalmente se encuentran ausentes.En las siguientes figuras mostramos unos ejemplos de los minerales dominantes, frecuentes y ocasionales en la fraccin arena de los suelos espaoles.Leccin 2. CONSTITUYENTES DEL SUELO. FASE SOLIDA2 Materia orgnica.2.1 Constituyentes orgnicos.Son un conjunto complejo de sustancias constituidas por restos vegetales y organismos que estn sometidos a un constante proceso de transformacin y sntesis. Normalmente se presenta en cantidades muy inferiores a la fraccin mineral, no obstante su papel es tan importante o ms para la evolucin y propiedades de los suelos (Figura 1).Se pueden agrupar en dos grupos.2.1.1 Grupo de materiales vivientes.Microbiota: microorganismos: algas, bacterias, hongos, protozoos...Mesobiota: nematodos, gusanos...Macrobiota: races vegetales, lombrices...Representa un grupo enormemente diverso, tanto desde el punto de vistacualitativocomocuantitativo. Valores usuales son de 10.000 a 10.000.000 de organsmos por gramo de suelo para la microflora y de 1.000 a 100.000 para la microfauna.2.1.2 Grupo de materiales no vivientes.Est constituido por restos orgnicos frescos (tejidos vegetales y animales), productos excretados por los organismos, productos de descomposicin y compuestos de sntesis.Dentro de este grupo tenemos el humus. Se define como materia orgnica transformada y alterada. Constituye un conjunto muy complejo de compuestos orgnicos coloidales de color oscuro sometidos a un constante proceso de transformacin. Dentro de l se definen un grupo de sustancias llamadas sustancias hmicas.El concepto de materia orgnica del suelo se refiere a la fase muerta, pero en la prctica se incluyen tambin a los microorganismos vivos dada la imposibilidad de separarlos del resto de material orgnico transformado.Leccin 2. CONSTITUYENTES DEL SUELO. FASE SOLIDA2 Materia orgnica2.2 Evolucin de los constituyentes orgnicosLa humificacin es el proceso de formacin del humus (es decir, conjunto de procesos responsables de la transformacin de la materia orgnica). La transformacin de la materia orgnica puede llegar a la destruccin total de los compuestos orgnicos dando lugar a productos inorgnicos sencillos como CO2, NH3, H20 etc y se habla, en este caso, del proceso de mineralizacin.Dependiendo de las caractersticas del suelo y de la naturaleza de los restos vegetales aportados dominar la humificacin o la mineralizacin aunque siempre se dan las dos procesos con mayor o menor intensidad.La humificacin es responsable de la acumulacin de la materia orgnica en el suelo mientras que la mineralizacin conduce a su destruccin.En la transformacin de los restos orgnicos se pueden diferenciar tres etapas sucesivas.i) Transformacin qumica inicial, es una alteracin que sufren los restos vegetales antes de caer al suelo. Las hojas son atacadas por los microorganismos, en el mismos rbol, y se producen importantes transformaciones en su composicin y estructura. Consiste en prdida de sustancias orgnicas y elementos minerales P, N, K, Na.ii) Acumulacin y destruccin mecnica. La hojarasca, ramas, tallos, etc, se acumulan sobre el suelo y se van destruyendo mecnicamente, fundamentalmente por la accin de los animales que reducen su tamao, lo mezclan con la fraccin mineral y lo preparan para la posterior etapa.iii) Alteracin qumica.En esta etapa se produce una intensa transformacin de los materiales orgnicos y su mezcla e infiltracin en el suelo. Los restos orgnicos en el suelo pierden rpidamente su estructura celular y se alteran a un material amorfo que va adquiriendo un color cada vez ms negro, con una constitucin y composicin absolutamente distintos de los originales. Poco a poco los restos transformados se van desintegrando, difuminandose en el suelo y finalmente se integran totalmente con la fraccin mineral, formando parte ntima del plasma basal del suelo.

El papel de los microorganismos es decisivo para el desarrollo de estos procesos. Los microorganismos necesitan del carbono como fuente de energa (oxidan el C y lo devuelven a la atmsfera como CO2) y el nitrgeno para incorporarlo a su protoplasma y ambos los toman de los restos vegetales. El C en los restos vegetales es muy abundante, aproximadamente del 58%. El N es elemento minoritario, por l entran en competencia las races de las plantas y los microorganismos, por lo que puede ser un factor limitante.Relacin C/N. Es un parmetro que evalua la calidad de los restos orgnicos de los suelos.Cuando los restos orgnicos tienen una relacin C/N de alrededor de 100 se dice que la razn es alta. Es el caso de las espculas de los pinos. Como contienen poco nitrgeno la actividad biolgica es limitada. Se trata de una vegetacin acidificante.Cuando C/N vale 30 los restos contienen suficiente nitrgeno para soportar una intensa actividad microbiana. En este caso la vegetacin es mejorante.Cuando se incorporan los resto orgnicos al suelo se produce un intensa actividad microbiana, debido a la abundancia de restos fcilmente atacables. Despus disminuye la actividad al ir quedando los restos ms estables que slo pueden ser descompuestos por los organismos ms agresivos. Al principio actan hongos, despus las bacterias y por ltimo los actinomicetos.

Los restos orgnicos se transforman muy rpidamente comparados con la fraccin mineral, por ello la velocidad de formacin del horizonte A es mayor que la del horizonte Bw. La velocidad de descomposicin depende del tipo de resto vegetal aportado y del medio.El fin inexorable de todos los compuestos orgnicos del suelo es su mineralizacin, por tanto sus destruccin. Pero muchos compuestos son lo suficientemente estables como para permanecer en cantidades suficientes en los suelos (su descomposicin se compensa con los aportes). Los compuestos hmicos pueden tener una vida media de cientos a miles de aos.La humificacin, enormemente compleja, se desarrolla en tres fases fundamentales.i) Degradacin de la molculas. Las macromolculas de los restos orgnicos (celulosa, almidn, pectina, lignina, protenas, glucosa, grasas, ceras, etc)se fragmentan a formas ms sencillas, ms cortas. Los polmeros se transforman en monmeros. A esta etapa se le llama despolimerizacin enzimtica o humificacin directa.ii) Oxidacin de los compuestos aromticos con formacin de quinonas.iii) Condensacin, polimerizacin y fijacin de nitrgeno, formando aminocidos y pptidos, para originar los cidos hmicos. En esta fase los compuestos orgnicos sencillos formados en la etapa anterior se reorganizan, conservando sus estructuras orgnicas para dar nuevo polmeros ms estables. Es la fase de polimerizacin biolgica o humificacin indirecta. Para que se desarrolle es imprecindible la actuacin de las bacterias.La existencia de factores limitantes (ausencia de agua, baja temperatura, acidez, carencia de nitrgeno, encharcamiento permanente, etc) obstaculizar en gran medida la correcta evolucin de los rectos orgnicos.Leccin 2. CONSTITUYENTES DEL SUELO. FASE SOLIDA2 Materia orgnica2.3 Sustancias hmicasConstituyen grupos heterogneos que no estn definidos por una composicin determinada (como seria lo ideal) sino que se establecen en base a su comportamiento frente a determinados reactivos (segn sean solubles o precipiten). El humus al tratarlo con una serie de reactivos extractantes se separa en una serie de fracciones. A cada fraccin extrada se le da un nombre.Mediante los reactivos alcalinos, como la NaOH, se separan las huminas (que son insolubles) de los cidos flvicos y hmicos, que son solubles. Estos ltimos se separan mediante tratamiento cido, generalmente ClH; los cidos flvicos son solubles en ClH mientras que los hmicos son insolubles.El comportamiento frente al calcio diferencia dos fracciones de cidos hmicos: cidos hmicos pardos, solubles en calcio y cidos hmicos grises, insolubles en calcio.

2.3.1 Acidos FlvicosConstituyen una serie de compuestos slidos o semislidos, amorfos, de color amarillento y naturaleza coloidal, fcilmente dispersables en agua y no precipitables por los cidos, susceptibles en cambio de experimentar floculacin en determinadas condiciones de pH y concentracin de las soluciones de cationes no alcalinos.2.3.2 Acidos hmicosSe presentan como slidos amorfos de color marrn oscuro, generalmente insolubles en agua y en casi todos los disolventes no polares, pero fcilmente dispersables en las soluciones acuosas de los hidrxidos y sales bsicas de los metales alcalinos, constituyendo un hidrosol que puede experimentar floculacin mediante el tratamiento de los cidos o los dems cationes.Desde el punto de vista estructural, su molcula parece estar constituida por un ncleo de naturaleza aromtica ms o menos condensado, y de una regin cortical con mayor predominio de radicales alifticos, presentando en conjunto el carcter de heteropolmeros condensados.2.3.3 HuminasLos compuestos hmicos no extraibles con reactivos alcalinos o huminas, constituyen un grupo de sustancias relativamente diferentes entre s, cuyo origen puede tener lugar mediante la va de herencia o la de neoformacin. En el primer caso se encuentra la humina heredada.La humina heredada est constituida por partculas de densidad menor de 1,8 gr/cm3 pero que al contrario que la materia orgnica libre, con la que presenta otras diferencias de tipo qumico, se hallan retenidas en los agregados de la fraccin pesada del suelo mediante uniones que no se rompen por medio de la agitacin mecnica comn pero si por la de los ultrasonidos. Es mayoritaria en aquellos suelos que tienen una vegetacin de difcil biodegradacin. La fraccin de humina heredada se encuentra dbilmente ligada a la fraccin arcilla de los suelos mediante una serie de enlaces lbiles que resisten la accin de la agitacin mecnica clsica, pero no la de los ultrasonidos, que se utilizan para su extraccin.Entre las huminas de neoformacin se encuentran las huminas de insolubilizacin extrables, de naturaleza comparable a la de los cidos hmicos y flvicos, pero irreversiblemente ligada a la fraccin mineral por medio de enlaces que solo pueden ser destruidos en el laboratorio por medio de agentes qumicos que rompen la unin con los silicatos. As obtenemos la humina unida al hierro y la humina unida a la arcilla (Humina de insolubilizacin). Al finalizar el tratamiento obtenemos un residuo que se denomina humina de insolubilizacin no extrableCaractersticas comunes de las sustancias hmicas.Se admite que se trata de sustancias amorfas de colores oscuros, polmeros tridimensionales de elevado peso molecular, de carcter cido, constituidos por unos grupos funcionales: ncleo (grupos aromticos nitrogenados, como el indlico y el pirrlico, y grupos bencnicos aromticos, como el naftaleno y el benceno), grupos reactivos (responsables de importantes propiedades de la materia orgnica: hidroxilo, carboxilo, amino, metoxilo...) y puentes de unin (nitrilo, amino, cetnicos...) y cadenas alifticas.Cada una de estas fracciones tienen unas caractersticas particulares.Acidos Flvicosacidos. HmicosHuminas pardos - grises------------------------------------------------------------------------------>- color, tamao de partculas, grado de polimerizacin, peso molecular+

Suelo-X + M+Cambio de aniones: Suelo-N + Y- -----> Suelo-Y + N-Es proceso dinmico que se desarrolla en la superficie de las partculas. Como los iones adsorbidos quedan en posicin asimilable constituyen la reserva de nutrientes para las plantas.Las causas que originan el intercambio inico son los desequilibrios elctricos de las partculas del suelo. Para neutralizar las cargas se adsorben iones, que se pegan a la superficie de las partculas. Quedan dbilmente retenidos sobre las partculas del suelo y se pueden intercambiar con la solucin del suelo.

Cuanto ms superficie tenga el material y ms desequilibrada se encuentre, ms iones se fijaran.1.1 Teoras del intercambio inicoExisten tresteorasque tratan de explicar el porqu de este proceso.Red cristalina. Considera las partculas de los minerales como slidos inicos. Los iones de los bordes estn dbilmente retenidos por lo que pueden abandonar la estructura y pueden cambiarse con los de la solucin del suelo.Doble capa elctrica. Considera el contacto entre el slido y la fase lquida como un condensador plano. Entre el metal (el slido) y el electrlito (la disolucin) existe una diferencia de potencial que atrae a los iones de la solucin del suelo. Se forma una doble capa elctrica formada por los iones del slido y los atrados en la solucin.Membrana semipermeable.La interfase slido-lquido acta como una membrana semipermeable que deja pasar los iones de la solucin y a los de la superficie de las partculas pero no a los del interior de los materiales.Bsicamente las tres teoras son compatibles y simplemente se trata de enfoques distintos:iones dbilmente retenidos para la teora cristalina.desequilibrios elctricos para la teora de la doble capa elctrica.diferentes concentraciones para la teora de la membrana semipermeable.1.2 Capacidad de cambio de cationesEs el ms importante, y mejor conocido.En el suelo son varios los materiales que pueden cambiar cationes. Los principales cambiadores son las arcillas y la materia orgnica (los dos materiales presentan propiedades coloidales).Las causas de la capacidad de cambio de cationes de las arcillas son:Sustituciones atmicasdentro de la red.Existencia de bordes(superficies descompensadas).Disociacin de los OH de las capas basales.Enlaces de Van der Waals.En las arcillas, adems de en su superficie, los iones pueden entrar entre las lminas.

Las causas de la capacidad de cambio de materia orgnica son:Disociacin de los OH.Disociacin de los COOH.

En cuanto a losfactoresque hacen que un suelo tengan una determinada capacidad de cambio de cationes son varios.Tamao de las partculas. Cuanto ms pequea sea la partcula, mas grande ser la capacidad de cambio.Naturaleza de las partculas. La composicin y estructura de las partculas influir en las posibilidades de cambio de sus cationes. As la capacidad de cambio catinico (CCC) de algunos de los materiales ms comunes en los suelos los representamos en la siguiente tabla.Naturaleza de la partculaCCC, meq/100g

cuarzo y feldespatos1-2

oxidos e hidrx. Fe y Al4

caolinita3-15

ilita y clorita10-40

montmorillonita80-150

vermiculita100-160

materia orgnica300-500

Como vemos la naturaleza del cambiador confiere mayor a menor capacidad de cambio. Cada 1% de arcilla puede repercutir en medio miliequivalente en la capacidad de cambio de cationes del suelo. Si en vez de arcilla nos referimos a la materia orgnica, cada 1% puede repercutir en 2 miliequivalentes ms (miliequivalente / 100gr = cmol(+)Kg-1).Tipo de cationes cambiables. La capacidad de cambio de cationes representa el total de cargas negativas, o lo que es lo mismo el nmero de cargas positivas que incorporan los cationes que vienen a fijarse.No obstante, la naturaleza de los cationes de cambio pueden modificar el valor de la capacidad de cambio, aumentndola o disminuyndola, en funcin de su carga y de su tamao. Loscationes divalentes, trivalentes... al adsorberse aumentan la capacidad de cationes de cambio mientras que loscationes de gran tamao(radicales orgnicos) disminuyen la CCC al bloquear, por su tamao, posiciones de cambio.pH. Los suelos presentan distinta capacidad de cambio en funcin del pH. A pH bajos los hidrogeniones estn fuertemente retenidos en las superficies de las partculas, pero a pH altos los H de los grupos carboxlicos primero y de los OH despus, se disocian y los H+ pueden ser intercambiados por cationes.Esto es la consecuencia de que la capacidad de cambio de cationes aumente con el pH.Los cationes que frecuentemente ocupan las posiciones de cambio en los suelos son: Ca++, Mg++, K+, Na+, H+, Al+++,Fe+++, Fe++, NH4+, Mn++, Cu++ y Zn++.En los suelo cidos predominan H+ y Al+++, en los suelos alcalinos predominan las bases fundamentalmente el Na+ y en los neutros el Ca++.La relacin en el complejo de cambio entre los cationes y el H+ + Al+++, expresado en %, representa el grado de saturacingrado de saturacin: V=S/Tx100siendo, T = capacidad de cambio. Mide la cantidad de bases de cambio (T = S + Al+++ + H+)S = Ca++ + Mg++ + Na+ + K+.Cuando V > 50% el suelo est saturado.Si V < 50% el suelo se encuentra desaturado. Las posiciones de cambio estn ocupadas principalmente por H+ y Al+++; se trata de un medio pobre en nutrientes.1.3 Importancia de la capacidad de cambioControla la disponibilidad de nutrientes para las plantas: K+, Mg++, Ca++, entre otros.Interviene en los procesos de floculacin - dispersin de arcilla y por consiguiente en el desarrollo de la estructura y estabilidad de los agregados.Determina el papel del suelo como depurador natural al permitir la retencin de elementos contaminantes incorporados al suelo.Leccin 5. PROPIEDADES FISICOQUIMICAS2 Acidez del sueloLa acidez del suelo mide la concentracin en hidrogeniones.En los suelos los hidrogeniones estn en la solucin, pero tambin existen en el complejo de cambio, o sea hay dos tipos de acidez, activa o real (en solucin) y de cambio o de reserva (para los adsorbidos). Ambas estn enequilibrio dinmico. Si se eliminan H+ de la solucin se liberan otros tantos H+ adsorbidos. Como consecuencia el suelo muestra una fuerte resistencia a cualquier modificacin de su pH, est fuertementetamponado.Los factoresque hacen que el suelo tenga un determinado valor de pH son diversos, fundamentalmente:Naturaleza del material original. Segn que la roca sea de reaccin cida o bsica.Factor bitico. Los residuos de la actividad orgnica son de naturaleza cida.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.Complejo adsorbente. Segn que esta saturado con cationes de reaccin bsica (Ca++, Mg++...) o de reaccin cida (H+ o Al+++). Tambin dependiendo de la naturaleza del cambiador variar la facilidad de liberar los iones adsorbidos.2.1 Importancia del pHInfluye en las propiedades fsicas y qumicas.Propiedades fsicas. Los pH neutros son los mejores para las propiedades fsicas de los suelos. A pH muy cidos hay una intensa alteracin de minerales y la estructura se vuelve inestable. En pH alcalino, la arcilla se dispersa, se destruye la estructura y existen malas condiciones desde el punto de vista fsico.Propiedades qumicas y fertilidad. La asimilacin de nutrientes del suelo est influenciadas por el pH, ya que determinados nutrientes se pueden bloquear en determinadas condiciones de pH y no son asimilable para las plantas (figura 1).Alrededor de pH 6-7,5 son las mejores condiciones para el desarrollo de las plantas (figura 2,figura 3,figura 4yfigura 5).3 Potencial de oxidacin - reduccinLas condiciones de oxidacin-reduccin del suelo son de gran importancia para procesos de meteorizacin, formacin de diversos suelos y procesos biolgicos, tambin estn relacionadas con la disponibilidad de ciertos elementos nutritivos.La formulacin qumica de las reacciones de oxidacin-reduccin es la siguiente:ESTADO OXIDADO + ELECTRONES ESTADO REDUCIDOEn el suelo existe un equilibrio entre los agentes oxidantes y reductores. La materia orgnica se encuentra reducida y tiende a oxidarse, es reductora, ya que al oxidarse tiene que reducir a otro de los materiales del suelo. Por el contrario el oxgeno es oxidante. Por otra parte hay muchos elementos qumicos que funcionan con valencias variables, pudiendo oxidarse o reducirse segn el ambiente que predomine.Los procesos de oxidacin reduccin envuelven a elementos que pueden actuar con diferentes valencias y entre ellos tenemos: Fe, Mn, S, N. Algunos ejemplos de procesos de de oxidacin en el suelo son:Oxidacin: del Fe+2 de minerales primarios en Fe+3 formando xidos e hidrxidos; la transformacin de Mn+2 en Mn+4; la oxidacin de S=, por ejemplo de pirita, en sulfatos; la nitrificacin o sea la transformacin de NH4 en nitritos y nitratos.Por el contrario muchos procesos suceden bajo condiciones reductoras como la desnitrificacin, la desulfuricacin, la formacin de compuestos Fe+2 y Mn+2.En los suelos normales el ambiente es aireado y por tanto la tendencia general es oxidante. En los suelos hidromorfos la saturacin en agua tiende a provocar un ambiente reductor (figura 6).Los valores de pH y potencial redox (medidas Eh) delimitan los campos de estabilidad de los materiales del suelo. Los compuestos deFeyMnson muy sensibles a cambios de pH y Eh.EVALUACIONES DE UNIDAD De menor a mayor estabilidad, indiquese la secuencia correcta.4.- plagioclasa Ca < Feldespato K < moscovita< cuarzo

Como sabemos, las sustancias hmicas se definen por su comportamiento frente a los agentes extractantes. Seleccionese la respuesta correcta.1.- Los cidos hmicos son solubles en NaOH e insolubles en ClH.

Seleccionar la respuesta correcta.2.- Los flvicos son ms mviles que los hmicos y son de colores ms claros que las huminas.Llamando Bl a la estructura en bloques, Gr a la granular y Ms a la masiva, para un suelo de horizonacin ABC, las estructuras correspondientes desde el horizonte superior al inferior ser:4.- Gr Bl Ms La infiltracin, cuando el suelo se encuentra en capacidad mxima, es mayor en los arenosos que en los arcillosos.

Se tienen cinco suelos formados a partir del mismo material original. Cada secuencia de nmeros representa el contenido en arcilla en los cuatro horizontes (en orden de menor a mayor profundidad). Elijase el suelo de mxima evolucin.3.- 22% 36% 26% 17%El trmino de "tierra fina" se refiere a:1.- las partculas de tamaos menores de 2mm.La estructura tpica de un horizonte Ah es:5.- granular.Cada secuencia de nmeros representa el contenido en arcilla en los cuatro horizontes (en orden de menor a mayor profundidad). Elijase el suelo en el que se ha desarrollado el proceso de iluviacin de arcilla.2.- 20% 16% 50% 27%

Un suelo de 1 metro de profundidad de enraizamiento, con una densidad aparente de 1,5, que presenta un humedad del 35% a 1/3 atm y del 25% a 15atm, tendr una reserva de agua til de:4.- 150mmSeleccionar la respuesta correcta.1.- Durante el periodo de dficit de agua las prdidas se calculan con la evapotranspiracin real y no con la evapotranspiracin potencial.En el valor de la capacidad de cambio inico no interviene2.el potencial redox.En el complejo de cambio de los suelos cidos predomina el1.AlLos cationes de cambio pueden:5.aumentar la capacidad de cambio inico al fijarse cationes divalentesEl componente con ms alta capacidad de cambio inico es:5.materia orgnica.Un suelo tiene las siguientes cantidades (en meq/100 gr de suelo) de cationes adsorbidos. 6 de Al, 6 de Ca, 9 de H, 3 de K, 4 de Mg, 2 de Na. Cul es su grado de saturacin (en nmeros redondos).2.50%

Al medir el pH de un suelo se mide4.la acidez activa.Para un suelo con un pH de 4,5 se puede decir que2.el grado de saturacin es muy bajo

La reduccin de los suelos se debe principalmente a:5.la materia orgnica8.1 Modelos de Auto organizacinEn los 50s el descubrimiento del ADN hace retroceder a la ciencia hacia el modelo mecanicista bajo la premisa de que todas las funciones biolgicas podran ser explicadas en trminos de estructuras moleculares. Hoy, aunque se conoce mucho de los genes se sabe muy poco acerca de la forma en que cooperan, se comunican y hacen posible el desarrollo de los organismos. El 95% del ADN es empleado en funciones integradoras que se desconocen.En los 70s las teoras de Bertalanffy y Bogdanov a cerca de los sistemas vivos como sistemas abiertos hacia el exterior al intercambio de materia y energa y cerrados al interior de sus interacciones, las cuales presentan patrones caractersticos de organizacin que hacen posible la homeostasis, fueron fuertemente criticadas al no poder ser demostradas a travs de modelos matemticos lineales. Aos ms tarde con el desarrollo de modelos matemticos no lineales y computadoras, fue posible demostrar su aplicacin y se comienza a trabajar sobre el concepto de Patrones.Se entiende por patrn de organizacin, una configuracin de relaciones caractersticas de un determinado sistema. Las propiedades del sistemaemergende esa configuracin ordenada y una vez que el patrn se desintegra, cesa la vida.Hay un patrn de organizacin comn a todos los seres vivos en forma de red, al cual responden partes del organismo, organismos y comunidades de organismos.Los sistemas auto organizados son sistemas abiertos operando lejos del equilibrio, atravesados constantemente por flujos de materia y energa. Los componentes del sistema interactan de manera no lineal originando bucles de retroalimentacin y adems, poseen estructuras disipativas que les permiten mantener sus procesos vitales bajo condiciones de no - equilibrio.Cuando los flujos de materia y energa aumentan creando grandes inestabilidades en el sistema que son amplificadas por los bucles de retroalimentacin, el sistema llega a un punto crtico, absorbe energa y la integra en su propia estructura dando origen a la emergencia de nuevos comportamientos y estructuras ms complejas, es decir, un nuevo estado de orden.Manfred Eigen propuso que el origen de la vida pudo ser el resultado de un proceso de organizacin progresivo de sistemas qumicos alejados del equilibrio que involucraron hiperciclos catalticos en donde las enzimas producidas en un ciclo actan como catalizadores en el ciclo siguiente. Los hiperciclos son capaces de auto reproducirse exactamente y de corregir errores de reproduccin de manera que pueden conservar y transmitir informacin compleja. Sin embargo los ciclos catalticos por si solos no pueden considerarse sistemas vivos a menos que estn limitados por un permetro dentro del cual se lleven a cabo.Humberto Maturana y Francisco Varela a partir de sus estudios en neurologa, plantean que los seres vivos son sistemas autopoiesicos, es decir, que poseen un patrn general de organizacin en un proceso causal circular cerrado que permite la evolucin de los componentes interactuando entre s, produciendo, transformando y manteniendo otros componentes al interior del sistema sin que la circularidad global de la red se pierda y en donde la organizacin de los componentes del sistema se manifiesta como una estructura fsica especifica que diferencia a cada organismo.El sistema permanece vivo solamente mientras se encuentre en estado de autopoiesis. Los seres vivos son redes de producciones moleculares en las que las molculas producidas generan con sus interacciones la misma red que las produce.James Lavelock, da vida a la Hiptesis Gaia, en donde la tierra es un todo que acta como un sistema vivo auto organizador, alejado del equilibrio, en donde la capacidad principal de los bucles de retroalimentacin es la de vincular sistemas vivos y no vivos. La atmsfera es un sistema alejado del equilibrio qumico, atravesado por flujos de materia y energa que son reaprovisionados constantemente por la vida terrestre y que es capaz de auto regularse y mantener una temperatura adecuada para la permanencia de la vida.8.2 Ultraestructura: Un atributo emergente del Sistema SueloA nivel micro, el suelo se estructura integrando cavidades, partculas minerales y orgnicas con tamaos entre 0.05 y 0.1 m y a veces menores, que junto con las clulas (bacterianas y de las races de las plantas), microorganismos, excreciones y exudados conforman redes dentro de un sistema de donde emergen propiedades importantes como la estructura, drenaje, reservas de materia orgnica y metabolismo del suelo as como el desarrollo de las plantas.El tamao de los componentes del sistema a nivel de ultra estructura es tan pequeo que para poder ser observado por microscopa electrnica y otras tcnicas especiales, es necesario fijar las partculas de los montajes con metales pesados a fin de incrementar su electro densidad. An as, es necesario asumir que no todos los componentes a nivel de ultra estructura pueden ser observados con las herramientas disponibles. Los carbohidratos por ejemplo, no pueden ser teidos y se observan como espacios transparentes dentro de minerales ms densos.Las cavidades se forman a partir de fragmentos de cuarzo y micas, los cuales en su parte ms ancha miden 0.01 m . Esta partculas son recubiertas por arcillas y por efecto de la humedad se pulen y adelgazan dejando tneles que generalmente se llenan de agua. La materia orgnica que logra penetrar en ellos es encapsulada por capas de arcillas quedando as protegida del metabolismo bacteriano.

Figura34. Microfotografa de sueloAutores:Galvis, Amzquita, & Madero (2007).La materia orgnica se encuentra en diversas formas y puede ser observada una vez se fija con metales pesados como osmio y uranio. Entre los grupos orgnicos pueden observarse polisacridos amorfos, carbohidratos, materiales hmicos globulares y amorfos de entre 5 y 10 m y fibras de residuos de lignina provenientes de paredes celulares secundarias de 10 nm de longitud.

Figura35. Componentes biolgicos de la estructura de un suelo no disturbado por labranzaAutores: Galvis, Amzquita, & Madero, (2007)En condiciones hmedas, donde la actividad microbiana es lenta, los residuos vegetales se van acumulando en capas intercaladas con capas de arcilla y de bacterias. Algunas de esas bacterias quedan encapsuladas por cutanes y sus contenidos celulares totalmente preservados. Esto es a lo que se denomina "Colonias fantasma". Cuando se produce la lisis de esas clulas, stas proveen nutrientes a otros microorganismos. Los carbohidratos granulares y fibrosos derivados de stas colonias confieren estabilidad y otras propiedades importantes al suelo.A nivel de raz es necesario analizar sus diferentes partes, pues cada una de ellas tiene una funcin especfica tanto en la conformacin de la ultra estructura como en la interface suelo- raz.La cofia es una masa de tejido que se encarga de proteger el meristemo apical de la raz. Posee clulas ricas en almidn a partir del cual se produce un gel que permite a las races deslizarse y penetrar en el suelo. Adems, las partculas de almidn hacen posible la respuesta de geotropismo positivo del crecimiento de la raz.Las clulas, embebidas permanentemente en ste gel, se hinchan y se desprenden de la raz. El almidn que contienen les sirve de reserva y pueden sobrevivir hasta por tres semanas, durante las cuales siguen produciendo gel que ayuda a estructurar el suelo. Una vez que colapsan sirven de sustrato a colonias bacterianas.El tejido detrs de la cofia se denomina epidermis joven, el cual tiene una actividad de divisin y alargamiento celular muy alta. La pared celular de las clulas epidermales est constituida por pectina y hemicelulosa y el gel es limitado por una membrana de tres capas correspondiente a la cutcula. La raz induce a la formacin de gel cuando se encuentra en alguna situacin de estrs hdrico que pueda llevarla a la muerte celular.Los pelos radiculares se originan dentro de la pared secundaria, penetran los muclagos de la pared primaria y finalmente emergen a la rizsfera. Tambin poseen una pared primaria mucilaginosa encapsulada en una cutcula. Las lectinas involucradas en el reconocimiento de las simbiosis leguminosa - Rhizobium, actinomicetos fijadores de nitrgeno y micorrizas son secretadas por los pelos radiculares.Figura36. RizsferaEn suelos pobres en hierro y manganeso, las races secretan citrato a fin de poder disolver y quelatar stos minerales y dejarlos disponibles para la absorcin. En algunas especies vegetales como el girasol, la deficiencia de hierro induce a la diferenciacin de clulas externas de la epidermis en clulas de transferencia, en donde se modifica su capa externa generando una mayor superficie de contacto.A medida que la raz penetra en el suelo, las partculas minerales desgarran la cutcula y as el muclago comienza a fluir hacia el suelo, imbibiendo partculas slidas y colonias de microorganismos, formando una mezcla ntima de compuestos minerales y biolgicos.El desprendimiento de muclago, cidos orgnicos y clulas de la raz induce rpidamente a la actividad microbiana. La mayora de microorganismos de encuentran en los primeros 50 m de la superficie de la raz y solamente se establecen en las zonas con muclago o en donde hay lesiones que permiten la lisis celular y por consiguiente su desarrollo.A su vez, los microorganismos ntimamente ligados al muclago de la raz, producen excreciones que son estructural y bioqumicamente diferentes a ste. A ste complejo muclago - microorganismos - excreciones, se le denomina mucigel, puesto que es imposible diferenciarlos unos de otros.En el rizo plano tambin se establecen junto con microorganismos, macro y meso organismos, formando entre todos, ecosistemas supresivos de bacterias, a la vez que estimulan el ciclaje de nitrgeno y fsforo y por ende el crecimiento de las plantas.La endorizsfera est constituida por los espacios inter celulares del cortex de la raz en donde se desarrollan colonias de microorganismos como bacterias y micorrizas. Las bacterias generalmente viven de la lisis de las clulas del muclago intercelular de manera que no causan ningn dao al hospedero. La lisis de las clulas corticales es regulada genticamente por la planta. Las micorrizas, ayudan a prolongar la vida de las clulas corticales por varias semanas.En la endorizsfera por lo tanto pueden vivir microorganismos inocuos a la planta, microorganismos benficos que hacen simbiosis con la raz y microorganismos patgenos que causan la lisis de las clulas corticales y propician la aparicin de colonias de saprofitos y patgenos.Si entendemos que la vida obedece a un sistema con un patrn organizado que configura las relaciones que dan origen a sus propiedades emergentes podremos entonces acercarnos a la comprensin de la complejidad del "sistema suelo planta".As, podemos con certeza caracterizar dicho sistema como un sistema vivo, puesto que cumple con todos los requisitos:a. Es un sistema auto organizado, que permanece estable y alejado del equilibrio. Su capacidad de auto organizacin es la capacidad de resiliencia producto de sus propiedades fsicas, qumicas y biolgicas.b. Cuenta con estructuras disipativas que le permiten mantener su homeostasis tales como la formacin de carbonatos en el ciclo de fijacin de carbono, la interaccin de la materia orgnica y su biota en la amortiguacin del pH y la quelacin de elementos metales por parte de los cidos orgnicos tanto de la materia orgnica como del mucigel que precipitan y detoxifican el suelo.c. Crea bucles de retroalimentacin como la dinmica de la mineralizacin de la materia orgnica. Cada una de sus fracciones o estados de oxidacin y su macro y microbiota asociada, son a la vez nuevas estructuras del sistema que se recrean a travs de hiperciclos y estructuras disipativas por cuanto la materia orgnica acta quelatando y precipitando elementos txicos, regula el pH y la C.E del suelo, retiene humedad, incrementa la C.I.C, mantiene la estructura del suelo y crea micro sitios favorables para los microorganismos y el crecimiento de las races.d. El sistema es abierto al flujo de materia y energa, atravesado permanentemente por energa calrica proveniente del sol y del metabolismo de macro y micro fauna, por energa qumica, producto de las reacciones qumicas del metabolismo del suelo, por energa elctrica, producto del intercambio de cargas a nivel de la fase cambiable del suelo y por materia en todos sus estados (slida, lquida y gaseosa); y es cerrado a su interior dentro de los lmites que le impone su propia capacidad de resiliencia. Una vez se agota la capacidad de Resiliencia, todo el sistema cambia de orden y emerge a un nuevo estado. Si el disturbio es demasiado fuerte, entonces veremos la muerte del suelo.e. Segn el patrn especifico de organizacin del suelo se comportarn todas las partes de los organismos, los organismos mismos y las comunidades de organismos que viven en l.Las plantas y microorganismos estn adaptados a condiciones ambientales especficas. Por ejemplo, en un suelo que ha llegado a un punto crtico de salinidad, las clulas y los organismos conformados por ellas pueden colapsarse (plantas y microorganismos no tolerantes), habr un cambio de orden en donde nuevas comunidades de plantas y su biota asociada aparecen, clulas y plantas que pueden dar un salto evolutivo y adaptarse o perderse para siempre la productividad del sistema.En cualquiera de los casos, el sistema habr absorbido el flujo de materia y energa, lo habr incorporado a l y habr cambiado de estado.f. Hay hiperciclos que actan dentro depermetros limitados,conformando sistemas de redes dentro de redes, a travs de bucles de retroalimentacin que vinculan elementos vivos (organismos del suelo - plantas- animales) y no vivos ( suelo- agua). Los microorganismos y las races de las plantas generan enzimas y cidos orgnicos, que actan en ciclos catalticos y metablicos que alteran materiales minerales y orgnicos generando productos que a su vez alimentarn nuevos ciclos.A travs de las diferentes rutas respiratorias generarn oxgeno y dixido de carbono, regulando de esa manera los ciclos del carbono, nitrgeno, fsforo, azufre, hidrolgico y trmico de todo el sistema tierra. Estos hiperciclos tienen lmites a diferentes niveles como son los lmites fsicos del suelo que comienzan en la ultra estructura y terminan en lo que vemos como corteza terrestre, las membranas celulares, rganos, organismos y finalmente la atmsfera terrestre, lmite del gran sistema Gaia.g. A travs de la integracin de bucles de retroalimentacin interactan cavidades, partculas minerales y orgnicas, clulas (bacterianas y de las races de las plantas), microorganismos, excreciones y exudados y sus derivados como carbohidratos granulares y fibrosos, materiales orgnicos globulares y amorfos que conforman redes dentro de un sistema de donde emergen propiedades importantes como la estructura, drenaje, reservas de materia orgnica y metabolismo del suelo y por tanto, las condiciones necesarias para la vida de comunidades de plantas y animales.h. Las races de las plantas y cada una de sus partes interactan de manera diferente con el suelo generando condiciones especficas que influyen en la ultra estructura del suelo y a travs delbucle interfase raz - sueloen todo el sistema.El suelo es un sistema vivo y Gaia permanecer en el estado de orden que conocemos durante tanto tiempo como sus estructuras disipativas sean capaces de mantener la homeostasis de un sistema que cada da se aleja ms del equilibrio a causa de la ignorancia del hombre.1.6 Soluciones nutritivasEl principal medio mineral de las plantas es el suelo: sin embargo. el suelo es un medio muy heterogneo que presenta de un lugar a otro grandes variaciones, tanto qumicas como fsicas y biolgicas dependiendo del material que forma la roca madre, del clima, topografa, edad y factores biolgicos. Por tanto, no tardaron mucho tiempo los cientficos en darse cuenta de la imposibilidad de emplear suelos como medio para el crecimiento de plantas. Si se quiere realizar algn tipo de estudio serio sobre nutricin mineral.Las soluciones nutritivas representan un medio excelente para regular la cantidad y la proporcin relativa de la sales minerales suministradas a las plantas en cualquier experimento. En una solucin de cultivo tpica, las plantas se mantienen con las races sumergidas en la solucin que contiene los elementos nutritivos. Es necesario que la solucin se mantenga oxigenada mediante burbujeo de aire, los nutrientes y el pH de la solucin dentro de niveles adecuados y otras condiciones como luz y temperatura.Desde comienzos del siglo XX, muchos investigadores concentraron sus esfuerzos en la consecucin de la mejor solucin nutritiva para el crecimiento de plantas en general o al menos para una especie dada. Pronto se hizo evidente que no exista tal frmula ptima. El anlisis de los resultados demostr que tal objetivo era imposible de conseguir ya que para una misma especie se encontraba que distintas soluciones podan ser las ptimas segn la estacin del ao en que se realizase el experimento o segn se modificasen las condiciones experimentales de longitud del da, temperatura, intensidad de iluminacin, etc. De hecho es lgico que as ocurra, ya que en condiciones naturales igual crecimiento ptimo puede obtenerse para un determinado cultivo en varios suelos frtiles, aunque su composicin sea distinta. En la tabla 1 se da la composicin de algunas de las soluciones nutritivas ms utilizadas.En todas las soluciones se suministran siempre tres macronutrientes en forma de cationes: potasio, calcio y magnesio. Otros tres aparecen siempre en forma aninica: nitrato, fosfato y sulfato. Todos los macronutrientes, por tanto, pueden ser suministrados por tres sales como nitrato clcico, fosfato potsico y sulfato magnsico: sin embargo, a la hora de preparar soluciones nutritivas se aaden al menos cuatro sales, ya que esto permite una mayor flexibilidad al establecer las proporciones entre los distintos iones.

Adems de los macronutrientes, debe prepararse tambin una solucin de micronutrientes. En las soluciones nutritivas ms antiguas, como las de Knop y Crone, no se tena en cuenta este factor, ya que por aquel tiempo se desconoca la necesidad de estos componentes; de todas formas, todos se suministraban en las soluciones nutritivas, bien aportadas por el agua que se utilizaba o bien como contaminantes de las sales que se aadan.

El pH de las soluciones del suelo oscila entre valores por debajo de 4 en los suelos ms cidos, hasta valores algo por encima de 8 en los ms alcalinos. Algunas especies vegetales estn adaptadas a vivir en estos valores extremos de pH, aunque la mayora slo presentan un crecimiento aceptable para valores de pH entre 5 y 7, por lo cual estos son los valores de pH entre los que oscilan todas las soluciones nutritivasTABLA 1 Composicin de algunas soluciones nutritivas utilizadas en nutricin mineralSolucin de Knopg/l

KNO30,2

Ca (NO 3)20,8

KH2PO40,2

MgSO4 7 H200,2

FePO40,1

Solucin de Croneg/l

KNO31

Ca3 (PO4)20,25

CaSO40,25

Fe3(PO4)2 7 H200,25

MgSO 7 H200,25

Solucin de Hoagland y Arnon (macronutrientes)g/l

KNO31.02

Ca (NO 3)20,492

NH4H2PO40,23

MgSO 7 H200,49

Solucin de Hoagland Arnon (micronutrientes)mg/l

H3BO32,86

MnCl2 4 H20l,8l

CuSO4 5 H200,08

ZnSO4 7 H200,22

H2MoO4 H200,09

FeSO4 7 H20 0,5%0,6 ml

Ac. tartrico 0,4%l a 3 veces/semana

La importancia del pH en las soluciones nutritivas es grande, ya que ejerce una influencia considerable en la solubilidad de varios componentes. As, el ion frrico (Fe 3+) a pH 8 precipita como hidrxido frrico Fe (OH) con lo que el hierro deja de ser asequible a la planta que crece en esa solucin y aparecen sntomas de carencia en ese elemento. Con valores de pH por encima de 7, ciertos elementos como Cu Zn o Mn tampoco son asequibles a la planta que crece en esa solucin. Sin embargo, el problema se resuelve si son aadidos como sales del agente quelante EDTA (Fig. 4). En estas condiciones se mantienen en solucin y, por tanto, son perfectamente asequibles para las plantas. Tambin pueden utilizarse para mantener el pH de una solucin nutritiva cambiadores inicos. Otro aspecto del pH es el efecto que los iones hidrgeno e hidroxilo tienen sobre las membranas de las clulas corticales de la raz, afectando la absorcin activa de iones.

Figura 4. Quelato Zn-EDTA.a) Estabilizan elementos estructurales;

b) Neutralizan la carga elctrica en un metal, de modo que pueda ser llevado por fases lpidas, en concentraciones altas, que no se podran alcanzar de otro modo;

c) Ayudan a controlar la reactividad del ion;

d) Por su estabilidad contribuyen para acumular el ion.

Otro aspecto importante a considerar en l