INDICE TALLER DE SUELOS GUÍA DEL PROFESOR. Contenidos generales Nivel para el que está dirigido Contenidos del currículo relacionados...

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2 INDICE TALLER DE SUELOS GUÍA DEL PROFESOR. Contenidos generales... 3 Nivel para el que está dirigido... 3 Contenidos del currículo relacionados... 3 Objetivos... 4 Preparación y desarrollo de la actividad... 5 Marco teórico: introducción... 6 Determinación en el Jardín Botánico de las características de los suelos Prácticas a realizar en el laboratorio Actividades a desarrollar en casa Bibliografía

3 TALLER DE SUELOS GUÍA PARA EL PROFESOR CONTENIDOS GENERALES. En este taller abordaremos el estudio de los suelos, desde un punto de vista práctico y desde diferentes perspectivas, que pueden realizarse con porciones de suelos, conduciendo a algunas conclusiones básicas sobre edafología. No obstante lo más importante no son los resultados obtenidos sino el bagaje manipulativo que pueden adquirir los alumnos que las concluyan. El papel e importancia de los suelos en los ecosistemas, usos por parte del hombre y problemas de conservación. Todos estos aspectos se tratarán tomando como referencia los diferentes suelos del Jardín Botánico "Manuel Guillem", del lees nuestra Señora del Pilar (Tetuán). NIVEL PARA EL QUE ESTÁ DIRIGIDO: Alumnos de 1º de Bachillerato de la materia "Biología y Geología" Alumnos de 2º de Bachillerato de la materia Ciencias de la Tierra y medioambiente CONTENIDOS DEL CURRÍCULO CON LOS QUE ESTÁ RELACIONADO EL TALLER (Orden ESD/1729/2008, de 11 de junio, BOE de 18 de junio, por la que se regula la ordenación y se establece el currículo de Bachillerato): Biología y Geología. 1º de Bachillerato. Bloque 3. Alteración de las rocas y meteorización. Formación del suelo. La importancia de su conservación. Ciencias de la Tierra y medioambiente. 2º de Bachillerato Bloque 5. El suelo como interfase. Composición, estructura y textura. Los procesos edáficos. Tipos de suelos. Reconocimiento experimental de los horizontes del suelo. Suelo, agricultura y alimentación. Erosión, contaminación y degradación de suelos. Desertización. Valoración de la importancia del suelo y los problemas asociados a la desertización. POSIBLES ADAPTACIONES A OTROS NIVELES O GRUPOS DE ALUMNOS: (Orden ECI/2220/2007, de 12 de julio, BOE de 21 de julio, por la que se establece el currículo y se regula la ordenación de la Educación secundaria obligatoria) Los contenidos abordados en las actividades de este taller permiten, con ligeras modificaciones de diseño o de grado de profundidad, el llevar a cabo fáciles adaptaciones a niveles educativos correspondientes a la etapa de la ESO. A continuación, se resumen los contenidos del currículo de la ESO en el área de las Ciencias Naturales que más directamente se relacionan con los contenidos tratados en el taller: 2º ESO Ciencias de la Naturaleza: Bloque 6. Biosfera, exosfera y ecosistema. Ecosistemas terrestres: los principales biomas. Realización de indagaciones sencillas sobre algún ecosistema del entorno 2

4 próximo. El problema de la degradación de los ecosistemas y la necesidad de su preservación. Desarrollo de actitudes de respeto y sensibilidad hacia el medio ambiente. 4º ESO Biología y Geología. Bloque 1. Búsqueda y selección de información de carácter científico, utilizando diversas fuentes de información. Bloque 4. Las transformaciones en los ecosistemas. La dinámica de los ecosistemas. Cuidado y respeto en la protección del medio natural. Las sucesiones ecológicas. La formación y la destrucción de suelos. Impacto de los incendios forestales e importancia de su prevención. Por último, comentar que el taller contribuye de forma directa a la adquisición de las siguientes competencias básicas: Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico Tratamiento de la información y competencia digital Competencia matemática Competencia para aprender a aprender Autonomía e iniciativa personal OBJETIVOS: Fomentar actitudes propias del trabajo científico, como son la observación, toma de datos y tratamiento riguroso de los mismos. Aprender a manejar herramientas y procedimientos habituales en Biología y Geología, el uso del microscopio, de la lupa binocular. Comprender y expresar mensajes con contenido científico utilizando el lenguaje oral y escrito con propiedad, interpretar diagramas, gráficas, tablas y expresiones matemáticas elementales, así como comunicar a otros, argumentaciones y explicaciones en el ámbito de la ciencia. Obtener información sobre temas científicos, utilizando distintas fuentes, incluidas las tecnologías de la información y la comunicación, y emplearla, valorando su contenido, para fundamentar y orientar trabajos sobre temas científicos. Comprender los procesos de formación de un suelo, identificar y ubicar los principales tipos de suelo y justificar la importancia de su conservación. Comprender la influencia de factores como el tipo de precipitación, el relieve, la litología, la cobertura vegetal o la acción humana en la formación del suelo. Conocer los tipos de suelo más importantes y su ubicación así como algunas medidas de protección de los suelos para evitar la desertización. 3

5 PREPARACIÓN Y DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD FASES DE DESARROLLO DEL TALLER: a) Inicial en el Aula: Introducción al marco teórico de los suelos, formación, características principales e importancia en los ecosistemas. Explicación de las actividades a realizar, especialmente en el Jardín, motivación y métodos de estudio a seguir. Explicación y recordatorio de las normas a seguir en el Jardín. Propiedades de los suelos, estructura y clasificaciones. Realización de las actividades previas descritas en las fichas del alumno. b) En el Jardín Botánico: Observación "in situ" de varios tipos de suelos que servirán como iniciación a su reconocimiento para posteriores excursiones. Realización de las actividades previstas en las fichas del alumno (medición de los diferentes horizontes, temperatura y obtención de muestras para su análisis en el laboratorio. c) En el Laboratorio: Observación al microscopio y lupa binocular de los diferentes componentes del suelo. Observación de fauna hipogea. Análisis granulométrico del suelo. Determinación de la porosidad, densidad, ph y humedad del suelo. Determinación de la materia orgánica presente en el suelo. Determinación de carbonatos. d) En casa: Realización de las actividades de búsqueda, análisis y síntesis de información propuestas en las fichas del alumno. Realización de un trabajo monográfico sobre los suelos más representativos del norte de África. e) Actividades complementarias al taller: Excursión didáctica por diferentes ecosistemas del norte de Marruecos. 4

6 MARCO TEÓRICO: INTRODUCCIÓN Simplificando en extremo, podemos definir el suelo como todo terreno apto para el cultivo o la vegetación. Claro está que, para ser favorable al asiento vegetal, las condiciones que debe reunir son las que proporcionan los llamados procesos edafogénicos, cuyo punto de partida son los de la meteorización. Entres estas condiciones, podemos incluir: * Una disminución del tamaño de grano de las partículas, para que no obstaculicen el crecimiento de las raíces vegetales, que a su vez acentuarán esa fragmentación a medida que el vegetal crece. * Una mineralogía que suponga un abastecimiento de elementos indispensables para el desarrollo vegetal. * Una textura con la suficiente porosidad para albergar el agua necesaria para las funciones vegetales. Entre todas estas condiciones existen relaciones biunívocas, ya que la absorción de sustancias está condicionada a su vez por la mayor superficie que supone un menor tamaño de los granos. Pero a su vez, si éstos son demasiado finos, la porosidad disminuye y, por tanto, la capacidad de retención de agua, provocando una superficie impermeable que se encharcaría con facilidad. En consecuencia, la calidad de un suelo, la mejor o peor oferta para el asiento de los vegetales, es el resultado de un conjunto de condiciones muy imbricadas que comienzan con el tipo de roca originaria y el tipo e intensidad de la meteorización a la que se ha visto sometido. Desde el punto de vista de la ecología, el suelo tiene entidad propia, no sólo como pilar de los ecosistemas por ser el asiento a los productores, los vegetales, sino también porque en sí mismo se puede considerar ya un ecosistema, con sus componentes físico-químicos y bióticos. FACTORES EDAFOGÉNICOS. Aunque en buena parte pueden ser descritos desde la óptica de la meteorización, hagamos una sinopsis desde el punto de vista exclusivo de la formación del suelo, de su adecuación al asiento de los vegetales. Para un mejor estudio sistemático podemos subdividirlos en factores abióticos y factores bióticos. Factores abióticos: Incluyen la naturaleza de la roca madre, la topografía, el factor tiempo y los factores climáticos. La roca madre interviene en cuanto a su composición mineralógica. Habrá suelos calizos, dolomíticos, silíceos. etc. Su textura y cohesión influirán en la facilidad de disgregación y, por tanto, en la granulometría final. La roca disgregada que constituye un determinado suelo, puede estar en el mismo lugar que donde se originó, o haber sido transportada por agentes geológicos externos, viento o ríos, desde su lugar de origen. En cada caso, utilizaremos los términos autóctonos y alóctonos que suelen utilizarse en geología para 5

7 referirnos a materiales que se encuentren donde se han originado o que han sido desplazados, respectivamente. La topografía y la orientación geográfica influyen tanto en lo que se refiere a la capacidad de retención de agua como al tiempo de exposición solar, que ser relaciona con la pérdida de agua por evaporación. Las superficies inclinadas supondrán mayor escorrentía y, en consecuencia, menor posibilidad de absorción. La orientación geográfica es un factor importante desde el punto de vista de suelos inclinados mucho o poco, ya que una orientación al norte, en el hemisferio norte claro, traerá consigo una menor evaporación al ser menos el tiempo de exposición al sol, y una mayor oblicuidad de sus radiaciones, por tanto menos energéticas. Una orientación al sur supone los efectos contrarios. El factor tiempo es fundamental, pero no de igual aplicación para los diferentes suelos. En general, a más tiempo de actuación de los demás factores, más desarrollo del suelo. Pero un suelo alóctono, será de desarrollo mas rápido que uno autóctono al haber partido de una disgregación mecánica provocada por una anterior erosión y transporte. Los suelos de llanuras de inundación de los ríos son relativamente jóvenes, al partir de sedimentos poco coherentes y con un grado de fragmentación que supone un avance en el inicio edafogénico. Los factores climáticos, que en suma son los que controlan la meteorización. Incluyen la temperatura, que actúa en proporción directa: a mayor temperatura, mayor meteorización En ocasiones, cuando el agua sufre hielo-deshielo, producen fenómenos de crioturbación, consistente en un aumento de volumen del agua que empapa a los materiales, en este caso no compactados, materiales muy margosos o con gran cantidad de arcillas, que al verse afectados reiteradamente por esta acción, terminan por adquirir un estado especial de esponjosidad, llamándosele por lo blando moilisuelo. En invierno, o en condiciones muy frías, puede quedar congelado, al menos en los niveles más inferiores, llamándosele al suelo helado permafrost o pergellisuelo. En un clima enérgico en cuanto a las condiciones de temperatura y de humedad (intertropical), los minerales de la arcilla continúan siendo afectados por los procesos de meteorización, dando como producto final los suelos bauxíticos, de color rojizo por el óxido de Fe, ya que la bauxita pura es blanca. De la misma forma, puede tener importancia el viento, pero siempre que no encuentre obstáculos. La vegetación protege al suelo de este factor, ya que el viento supone un incremento de la evaporación, un arrastre de partículas, y en suma una desaparición del suelo (desertización). Por último, en esta síntesis climática, hay que tener en cuenta el equilibrio entre las lluvias y la evaporación; un exceso de las lluvias implica un lavado o lixiviado, lo que supone la pérdida de sustancias arrastradas en disolución o coloides empobreciendo al suelo en determinados componentes. Por su parte, un exceso de evaporación provoca movimientos ascensionales de las sales disueltas por capilaridad, formando los caliches. Recordemos que la meteorización en climas muy agresivos en cuanto a humedad y temperatura, genera suelos enriquecidos en hidróxidos y óxidos de Al y Fe. Se les pueden llamar por este enriquecimiento 6

8 relacionado con un gran lavado, pedalfer y los enriquecidos en carbonatos, generalmente por la evaporación, pedocal. Factores bióticos: Los seres vivos actúan desde dos frentes. El primero deriva de su propia presencia y de la actividad mecánica que desarrollan, factores que intervendrían disgregando y removiendo las partículas, así como favoreciendo además la porosidad, la aireación y el transporte de materia horizontal y verticalmente. El segundo frente en el que actúan los seres vivos está relacionado con el aporte de humedad, CO 2 y otros productos de su metabolismo (compuestos nitrogenados, etc.) así como de las sustancias provenientes de su descomposición al morir; de especial importancia para la síntesis de hormonas para el crecimiento vegetal, formación de hojas, floración, etc. Este conjunto de sustancias se reúnen bajo el término genérico de humus. Los seres vivos pioneros en la integración en un suelo son las bacterias, los hongos y los líquenes, seguidos de pequeños invertebrados, gusanos nematodos, artrópodos y ciertos ácaros. En suelos desarrollados encontraremos lombrices, hormigas, organismos excavadores como el alacrán cebollero o los topos, así como una vegetación asentada que lleva a cabo acciones tanto mecánicas (raíces), como químicas por sus relaciones con los componentes del suelo e integración de estructuras en putrefacción, entre otras. El porte herbáceo, arbustivo o arbóreo - de la vegetación espontánea predominante depende a su vez de muchos factores. Es arriesgado, por lo tanto, establecer a este respecto normas genéricas. En cualquier caso, en nuestro dominio climático, las formas arbóreas se asientan por lo general mejor en suelos tipo pedalfer, mientras que los herbáceos en los de tipo pedocal. Esto explicaría, entre otras circunstancias, la abundancia relativa de la vegetación de porte más humilde en zonas áridas y semiáridas, mientras que las especies arbustivas y arbóreas proliferarían en zonas de mayor pluviometría, en correspondencia con cada tipo de suelo. COMPOSICIÓN, ESTRUCTURA Y PERFIL DEL SUELO. Composición del suelo: Podemos considerar los componentes del suelo como pertenecientes a dos grandes subtipos: inorgánicos y orgánicos. En los inorgánicos, cabe diferenciar por un lado el agua, como base de coloides y disoluciones y, por otro, la fracción mineral compuesta por sílice (también conocida como fracción arena), las arcillas (fracción arcillosa) y los carbonatos (fracción carbonatada); Además, otros compuestos como sulfuros, nitratos, etc. pueden estar o no presentes y en proporciones muy diversas, al igual que ocurre con el contenido en gases. Conocer la granulometría es esencial para cualquier estudio del suelo. Existen, no obstante, muchas clasificaciones en función del tamaño de las partículas constituyentes del suelo. Básicamente todas ellas aceptan los términos de grava, arena, limo y arcilla, pero difieren en los valores de los límites establecidos para definir cada clase. De todas estas escalas granulométricas, son la de Atterberg o Internacional (llamada así por haber sido aceptada por la Sociedad Internacional 7

9 de la Ciencia del Suelo) y la americana del USDA (Departamento de Agricultura de los Estados Unidos) las más ampliamente utilizadas. Sistema Internacional USDA piedra >20 mm piedra >20 mm grava 20-2 mm grava 20-2 mm arena gruesa arena fina 2-0,2 mm 0,2-0,02 mm arena muy gruesa arena gruesa arena media 2-1 mm 1-05 mm 0,5-0,25 mm arena fina 0,25-0,1 mm arena muy fina 0,1-0,05 mm limo 0,02-0,002 mm limo 0,05-0,002 mm arcilla <0,002 mm arcilla <0,002 mm Los componentes orgánicos del suelo se reúnen bajo el término ya citado de humus, procedente de la actividad de los seres vivos, en especial en putrefacción tanto del cadáver completo, como de restos de ramas, hojas, excrementos... Este humus recién formado, conocido coloquialmente como mantillo, es el llamado humus joven o humus bruto. Cuando las bacterias saprógenas actúan sobre el humus joven, su composición química varía, al producirse ácidos húmicos y ácidos fúlvicos, junto con metano, amoníaco, sulfuros metálicos amorfos (todos de color negro), que contribuyen a la acidez del suelo disminuyendo su ph, y aportándole paralelamente un color negruzco. Así se forma el llamado humus elaborado. El humus tiene también cierta función mecánica, ya que proporciona a los suelos poco coherentes y demasiado sueltos cierta compacidad, mientras que a los demasiado compactos les confiere ligereza y un grado de porosidad óptimo. La cantidad de materia orgánica en tierras de labor puede variar entre un 1 y 15%, siendo lo mas frecuente el intervalo del 3 al 4%. En agricultura, se llama tierra franca a la que tiene los componentes en porcentajes estimados como idóneos: fracción arenosa 60 %; fracción arcillosa 15%; fracción carbonatos 15% y humus 10%. La composición real de un suelo determinado no suele corresponderse con estos valores ideales, donde no están contemplados otros componentes igualmente indispensables como son los nitratos, sulfatos y fosfatos que, en parte, se engloban en el humus. La composición también depende de la temperatura, ya que ésta influye en la humedad. Un equilibrio entre evaporación y lavado supone un equilibrio químico paralelo. Estructura del suelo: Aplicaremos el término estructura para referirnos a las características macroscópicas de un material y el de textura para la forma y el tamaño de los granos, y las relaciones que mantienen entre ellos. En el estudio de los suelos se utilizan criterios muy parecidos a los que se aplican a las rocas sedimentarias detríticas. En cuanto a tamaño de los granos, se distinguen así 8

10 grava, arena, limo y arcilla, ordenados de mayor a menor diámetro; este factor influye directamente en la porosidad y, por tanto, en la permeabilidad o capacidad para la retención de agua. A un mayor tamaño de los granos, le corresponde una mayor porosidad, si bien un tamaño demasiado grande determina un deficiente soporte mecánico para los vegetales de gran porte. El término textura se usa para representar la composición granulométrica del suelo. Cada término textural se corresponde con una determinada composición cuantitativa de arena, limo y arcilla. Se prescinde, por lo tanto, de los contenidos en gravas, fundamentándose en el estudio de lo que se conoce como tierra fina. Por ejemplo, un suelo que contiene 25% de arena, 25% de limo y 50% de arcilla se considera que posee una textura arcillosa. Los términos texturales se definen de una manera gráfica en un diagrama triangular tomado de la Guía para la descripción de perfiles del suelo de la FAO en donde se representa los valores de las tres fracciones. Se entiende por granulometría equilibrada, aquella en la que no predomina porcentualmente el tamaño arena, sobre arcilla o limo, entendiendo al tamaño grava como el de un suelo muy inmaduro y por tanto desequilibraría el resultado. Para que un suelo adquiriese una granulometría equilibrada en sus primeros 25 centímetros de potencia, deberían transcurrir hasta años en un clima templado. Los responsables de la textura, los granos, se reagrupan en grumos, bloques o 9

11 terrones. Según las formas de estos reagrupamientos, hablamos de estructura. Las clásicas son: Bloques Granuda Laminar Columnar Bloques. Propia de un suelo en sus inicios de formación, inmaduro. Las unidades presentan aristas angulosas. Granuda. De unidades redondeadas. Propia de suelos evolucionados. Según el tamaño de las unidades decimos "granuda arcillosa", "granuda limosa", etc. Laminar. Los granos se reagrupan según niveles. Propia de zonas no totalmente superficiales del suelo. Después le llamaremos "horizonte A 2 o B". Columnar. Bloques alargados verticalmente. Relacionadas con las grietas de desecación, las diaclasas conocidas como "Mud craks". Se reserva el término "prismática" para cuando las unidades verticales presentan aristas y no redondeces. Es evidente que las respuestas físicas (con sus consecuencias mineralógicas), como porosidad, permeabilidad, resistencia a la erosión, etc., vienen determinadas directamente por las diferentes estructuras. Perfil del suelo: Es el estudio de los distintos niveles que presenta un suelo en vertical, atendiendo a criterios de estructura y composición. A cada uno de esos niveles se les llaman horizontes del suelo, y suponen diferentes grados de la evolución del mismo, con su composición propia, tanto orgánica como inorgánica, así como sus propias texturas y estructuras. De arriba a abajo, se nombran en principio tres horizontes, por convenio el A, B y C, pasando de éste último a la roca madre en vías de meteorizar. 10

12 El horizonte A, el más superficial y por tanto el que sirve de apoyo directo a la vegetación, en su conjunto tiene una potencia media de 25 cm., variable según los tipos de suelos. También se le llama horizonte "eluvial", por ser el más afectado por el lavado, por tanto no abundan en él los elementos solubles. Al ser el de mayor contenido en materia orgánica, es de coloración más oscura. En un suelo muy desarrollado, encontramos en este horizonte tres subniveles o subhorizontes, el A 0, el A 1 y el A 2. El A 0, es el de la hojarasca y de la materia orgánica que pisamos, el mayor productor de humus. El A 1, presenta el humus mezclado con minerales, algunos de ellos responsables del color; los óxidos de Fe, por ejemplo, proporcionan a este horizonte tonos rojizos oscuros que, a veces, por el intenso lavado, se empobrecen generando tonos amarillo parduzcos. El A 1, con poco humus, está enriquecido en sílice. Según los climas, a veces no se presenta diferenciación entre A 1 y A 2. Recordemos que el tráfico de las disoluciones y de los coloides es función de la intensidad de las precipitaciones y de la evaporación; por esta razón, el lavado de los materiales puede invertirse por capilaridad y ascender desde niveles más bajos. El horizonte B es también llamado horizonte de precipitación o "iluvial", por ser donde se acumulan las sustancias que en disolución les llegan desde el A. Es de color claro, prácticamente sin humus, y con un alto contenido en sílice; En este horizonte pueden formarse por capilaridad costras o caliches de estructura laminar que, a su vez, pueden entremezclarse con residuos redondeados o prismáticos procedentes de la meteorización de la roca madre,. Es el de mayor heterogeneidad química ya que, por precipitación, recibe sustancias desde el A y, por capilaridad, desde el C. A veces la capilaridad alcanza a la superficie, quedando los caliches encima del resto de materiales. Decimos que ha existido una inversión en los horizontes, ya que la secuencia sería B-A-C, de arriba a abajo. Esta inversión es propia de climas bastante áridos. 11

13 A este conjunto A y B se le denomina "solum", ya que es lo que entenderíamos por suelo propiamente dicho. El horizonte C lo forman fragmentos de roca madre en vías de meteorización y es prácticamente la zona de transición a dicha formación rocosa, llamada también horizonte R (de roca). En Estratigrafía, es muy útil para el estudio de los "paleosuelos" o suelos fósiles, suelos que en un momento determinado fueron sepultados por capas superiores. Bien por un movimiento epirogénico que los hundió y sirvieron de asiento a nuevos sedimentos, por desbordamiento de ríos, por mantos de corrimiento que se les hubieran superpuesto, coladas volcánicas, etc. 4.- Tipos de suelos. Como consecuencia del carácter interdisciplinar de la Edafología, según quien sea el que aborde este apartado lo hará con un criterio o con otro. Nosotros utilizaremos un criterio fundamentalmente climático, dado que una misma roca dará lugar a diferentes suelos según el clima en que se desarrolle la edafogénesis. El criterio litológico pues, es solo complementario y será tenido en cuenta en casos en los que la roca madre sea extraordinariamente rica en determinado mineral, de forma que seguiría teniendo un reflejo en la composición de los distintos horizontes (caso, por ejemplo, de rocas extremadamente silíceas o carbonatadas). Existen numerosos sistemas de clasificación, entre los que hay que destacar: Thorp, Baldwin y Kellog (1938,1949). Distingue tres órdenes: suelos zonales, intrazonales y azonales, y, en cada uno de ellos, subórdenes y grupos. De manera muy resumida distinguimos: Suelos azonales: corresponden a suelos inmaduros, que se encuentran en las primeras etapas de su desarrollo por no haber actuado los factores edafogenéticos, en los que los caracteres predominantes son los debidos al tipo de roca madre. También son conocidos como litosuelos. En esta categoría, litosuelos, se incluyen suelos alóctonos de litología variada, formados por el acúmulo de materiales de erosión mecánica: un pié de monte, un cono de deyección de un torrente, dunas o loess. Son los llamados regosoles. En general, los litosuelos son poco evolucionados, de horizontes muy estrechos, dándose preferentemente en zonas montañosas. Litosuelos. Son suelos muy delgados, influidos por el tipo roca madre debido a la poca evolución temporal o desarrollo en grandes pendientes. Regosoles. Se originan sobre depósitos muy recientes, aluviones, arenas, dunas, etc. Suelos intrazonales: son los desarrollados bajo condiciones en que predominan los factores edafogenéticos pasivos, como la roca madre, la pendiente, un mal drenaje o la acción humana. Son suelos aclimáticos, ya que el factor clima no es 12

14 determinante en su formación. Reciben distintos nombres según la mineralogía dominante: Rankers. Se forman sobre rocas silíceas (granitos, gneises). Propio de climas fríos de montaña y fuerte pendiente. Son ácidos y pobres en carbonatos. No presentan horizonte B. Rendzinas. Son suelos formados sobre rocas calizas en climas diversos. Con poco espesor. Sin horizonte B. Es el equivalente anterior en terrenos calcáreos. Suelos Salinos: Ricos en sales de climas secos. Presentan una vegetación de plantas halófilas. Pobre en humus. Suelos Gley: Son suelos de zonas pantanosas. Sus horizontes inferiores se encuentran encharcados, propiciando un ambiente reductor en los que acumula Fe en estado ferroso y confiriendo un aspecto azulado-verdoso a la fracción arcillosa (el "gley"). Turberas: Se forman en terrenos encharcados con abundante vegetación y exceso de materia orgánica. Son suelos ácidos. Suelos zonales: desarrollados bajo la acción del clima, interviniendo escasamente la naturaleza de la roca madre. Tienen un aporte hídrico regular y por tanto un buen drenaje. Se trata de suelos maduros y muy evolucionados. Son los más extendidos en el planeta. Alta latitudes Tundra. Vegetación escasa. Evolución limitada al periodo estival. Latitudes medias v Clima frío Podsol. Tierras grises o de cenizas. El exceso de lavado o lixiviado provoca que los óxidos de Fe, de Al y la sílice sean arrastrados a horizontes más bajos; paralelamente, se enriquecen del humus que también es arrastrado, no siendo exclusivo del horizonte A. Por el gran desarrollo del humus, es un suelo muy ácido que presenta en superficie una coloración ceniza, a la que debe su nombre. La concentración de humus va decreciendo dentro del horizonte A por el arrastre, para volver a acumularse en el B donde, a su vez, la acumulación de los óxidos hace que la separación entre ellos sea muy visible. En estos suelos se desarrollan los bosques de coníferas (taiga) del norte de Europa y Canadá. Tierra Parda. Las tierras pardas se forman en climas de lluvias estacionales y no continuas; en este caso, el lavado no es tan intenso pues se alterna una etapa lluviosa, con otra estival en la que se invierte por capilaridad el tráfico de disoluciones y coloides. No es fácil distinguir la separación entre horizontes, pero la mayor heterogeneidad en la composición superficial da una buena calidad edafológica. Muy utilizados, a veces abusivamente, para el cultivo de gramíneas y 13

15 grandes campos de girasoles que deterioran su calidad. En ellos, sese desarrollan los bosques caducifolios. v Climas templados Mediterráneos. Asociados a bosques de encinas y arbustos, así como a cultivos típicos en la región como los olivares y viñedos. Son suelos pobres en humus y arcillosos, por descalcificación de las calizas. Son propios del clima mediterráneo, semiárido, con una estación seca muy prolongada y aguda que provoca una intensa capilarización y una consecuente acumulación de los óxidos de Fe en superficie, de ahí su coloración. Dentro de los suelos rojos mediterráneos se encuentra la terra rossa. Chernoziem. Llamados también tierras negras de estepa. Son de climas continentales con una escasa pluviometría que no excede del medio litro por metro cuadrado al año. Son suelos con un importante horizonte A, muy rico en humus, lo que le da la coloración negra; el horizonte B es prácticamente inexistente. La procedencia de ese humus es debida al estrato herbáceo que los recubre. Es un suelo típico de praderas y muy fértil. Desérticos. No debemos considerar a los paisajes desérticos como auténticos suelos, ya que ni siquiera la meteorización química tiene en ellos relevancia. No así la termofracción, que desde un paisaje de hammada o desierto montañoso, pasa al de reg, desierto pedregoso y por último el arenoso, el erg, donde las únicas variaciones mineralógicas que presentan es el barniz rojizo y negruzco debido a los óxidos de Fe (ocre rojo) y los de Mn (wad). En los climas áridos-semiáridos, las precipitaciones escasas unidas a las altas temperaturas hacen que la capilaridad invierta a los horizontes, B-A-C, siendo frecuentes en superficie los caliches, alternando con costras frecuentes de sal. Latitud intertropical Lateritas. Propios de un clima ecuatorial, cálido y muy lluvioso con una intensa meteorización química, es decir, que transforma enérgicamente la mineralogía de la roca madre, creando concentraciones de los óxidos de Fe y de Al: suelos bauxíticos. Son suelos de gran espesor y carecen de horizonte A producto del lavado intenso, quedando reducido a una capa estrecha de aiúmina y arcilla, que se encostra con facilidad, lo que contribuye al aspecto de ladrillo. El horizonte B presenta hidróxidos de Fe y Al formando una costra rojiza muy densa. Otra clasificación es la analítica del USDA (United States Department of Agriculture) es un sistema estructurado o verdaderamente taxonómico donde se reconoce seis sistemas (orden, suborden, grupo, subgrupo, familia y serie). El nombre de los ordenes se forman anteponiendo una partícula descriptiva a la terminación -sol. 14

16 PRINCIPALES ÓRDENES ENTISOL VERTISOL INCEPTISOL ARIDISOL ANDOSOL MOLLISOL ALFISOL SPODOSOL ULTISOL OXISOL HISTOSOL CARACTERÍSTICAS Es un suelo inmaduro, con nula diferenciación de horizontes y una cierta cantidad de materia orgánica. Pueden aparecer en cualquier ambiente: aluviones, suelos helados, desierto de arena... Suelo rico en arcillas expansivas, que homogenizan sus horizontes. Generalmente son de zonas subhúmedas a áridas, con hidratación y expansión en húmedo y agrietados cuando secos. Suelo joven o con horizontes originados rápidamente por alteración, y no por acumulación de materiales. Es típico de tundra, volcánicas recientes, zonas deglaciadas, etc. Suelo muy seco o salino, propio de zonas áridas; sales, yeso o acumulaciones de carbonatos frecuentes. Suelo de color oscuro, que se ha desarrollado, generalmente, a partir de materiales volcánicos. Suelo de zonas de pradera en climas templados; horizonte superficial blando (epídemon mollico); rico en materia orgánica, espeso y oscuro. Es típico de praderas y estepas herbáceas; es un suelo muy fértil. Presentan un horizonte B arcilloso enriquecido por iluviación; es un suelo joven, comúnmente formado bajo bosques de hoja caediza. Típico de ambientes húmedos. Suelo forestal húmedo; con un horizonte B enriquecido en hierro y/o en materia orgánica y comúnmente un horizonte A gris-ceniza, lixiviado. Suele formarse en latitudes medias con clima frío y húmedo y vegetación de coníferas. Suelo de zonas húmedas templadas a tropicales sobre antiguas superficies intensamente meteorizadas, muy enriquecidos en arcilla. Es un suelo muy evolucionado típico de regiones tropicales y subtropicales. Es un suelo de colores amarillentos y rojizos, debido a la intensa alteración de sus minerales, sobre todo los óxidos de hierro y de aluminio; son los suelos lateríticos y bauxíticos, típicos de latitudes tropicales y subtropicales. Suelo con alto contenido en materia orgánica. Se forman sobre todo en zonas de turberas, brezales, zonas forestales o pantanosas sin distinciones climáticas. 15

17 DETERMINACIÓN EN EL JARDÍN BOTÁNICO DE ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS ALUMNOS: Máximo 15 alumnos por profesor acompañante. DURACIÓN DE LA ACTIVIDAD EN EL JARDÍN: minutos. MATERIAL DEL ALUMNO: Fichas del alumno, material de dibujo y escritura, azadillas, palas pequeñas, cuadro de colores, martillo de geólogo, bolsas de plástico, botes de plástico o papel, etiquetas, botella rociadora, cinta adhesiva y cinta métrica. EPOCA PARA REALIZAR LA ACTIVIDAD: Cualquiera del año. LOCALIZACIÓN EN EL JARDÍN DE LAS ESPECIES OBJETO DE ESTUDIO: Los suelos se encuentran localizados en la parte oeste del Jardín. Se han preestablecido tres tipos de suelos: Nº 1. Suelo arenoso, procedente de las dunas fósiles de M diq (Rincón). Nº 2. Suelo arcilloso, procedente de las proximidades del aeropuerto de Tetuán. Nº 3. Suelo propio del Jardín Botánico del Centro. Rico en humus. RECOMENDACIONES: Con esta actividad se pretende que los alumnos observen in situ los diferentes horizontes de un suelo, realicen medidas de su espesor, observen su color, temperatura y estructura, anotándolas en la ficha para su descripción posterior. Para observar el color de cada horizonte, tomamos una muestra en la palma de la mano y la humedecemos ligeramente con un poco de agua de la botella. Posteriormente colocamos al lado de la muestra el cuadro de colores y decidimos qué color se parece más al de nuestra muestra. En cuanto a la temperatura, la mayor parte de la energía calorífica que recibe el suelo procede de la energía solar. Entre los factores que la determinan se encuentra: el color del suelo, ya que se calientan más rápidamente los suelos oscuros que los suelos claros. el contenido en agua, para elevar en el mismo número de grados la temperatura de un suelo saturado de agua es necesario más calorías que para elevar la temperatura de un suelo seco; es por ello que los suelos arenosos o calizos, que se desecan rápidamente, son suelos calientes mientras que los suelos mal drenados o turbosos son suelos fríos. la cubierta vegetal que se comporta como una pantalla, siendo el bosque más eficaz que el césped; por tanto, en verano, un suelo de bosque denso está con frecuencia unos 8 a 10 C más frío que un suelo desnudo, y en los días cálidos y soleados, la temperatura de un suelo desnudo puede sobrepasar los 50 C en clima templado y de 60 a 70 C en clima tropical. 16

18 Para la determinación de la temperatura, usaremos el termómetro de campo que aparece en la siguiente figura: Para la estructura de cada horizonte, ponemos en la palma de la mano una muestra de cada uno de los horizontes y puede ser: Suelto. Si las partículas que lo forman se encuentran independientes y no se adhieren entre sí, decimos que no presenta estructura, (arena de playa, dunas, bloques, etc.). Compacto. Cuando el suelo aparece en masas apelotonadas que no se sueltan y se mantiene todo más o menos unido, en cuyo caso, hay que observar el perfil y determinar si forma granos de unidades redondeadas (granuda) o si presenta continuidad horizontal (estructura laminar) o continuidad vertical (estructura prismática o columnar). Para observar la consistencia de cada horizonte, tomamos una muestra en la palma de la mano. Si está seca la humedecemos y tomando un pequeño grumo, apretamos suavemente hasta que se deshaga o se rompa y decidimos consistencia: Suelta: Resulta difícil coger un grumo y se deshace antes de poder apretar. Deleznable: El grumo se rompe rápidamente al presionar un poco. Firme: El grumo se rompe al presionar y deja una marca en el dedo. Compacta: El grumo no puede romperse entre los dedos. Al objeto de dar mayor realce a las experiencias recomendamos recoger las cuatro muestras de suelos con una pala pequeña, desechando los 10 cm más superficiales, colocándolas en vasos de plástico o papel marcados con el número correspondiente al tipo de muestra para su estudio en el laboratorio. 17

19 Cada alumno o grupo de alumnos (nunca más de tres por grupo) deberá rellenar las fichas y realizar las actividades que se proponen en el cuaderno del alumno que viene señaladas como "En el Jardín Botánico". Cada alumno o grupo entregará al profesor las fichas nada mas finalizar la actividad al aire libre. Espesor Color Muestra de horizontes Suelo A B C A B C Tª Estructura y Consistencia A B C Suelo arenoso Suelo arcilloso Suelo Jardín del Centro 18

20 PRÁCTICAS A REALIZAR EN EL LABORATORIO Las prácticas en el laboratorio se realizarán después de la visita al Jardín Botánico. Estudiar algunas características como: presencia de materia orgánica, observación de la fauna hipógea, textura, porosidad, densidad, humedad, presencia de cuarzo, cantidad de carbonato cálcico, que nos van a servir para diferenciar un suelo de otro. Cada grupo realizará las prácticas propuestas con las muestras recogidas en el Jardín Botánico. Material necesario: Microscopio. Lupa binocular. Cronómetro. Horno, microondas o Mechero Bunsen. Balanza. Regla graduada. Embudo. Pinzas. Portaobjetos Tamices. Aguja enmangada. Lámpara eléctrica, portalámparas y cable eléctrico. Caja grande de cartón o madera. Probeta. Vaso de precipitados Tubos de ensayo. Vidrios de reloj. Cápsula de porcelana. Agua oxigenada. Amoniaco. Ácido clorhídrico al 20%. Rulo de madera. 19

21 Práctica 1. Análisis de la porosidad Se introduce una porción de la muestra en un tubo de ensayo, hasta los 3/4 de su capacidad. Agitamos ligeramente el tubo con el fin de acomodar las muestras. Tomamos el tubo y completamos su llenado con agua, cronometrando un minuto de tiempo y procedemos de inmediato a medir con la regla graduada la profundidad de penetración del agua y lo anotamos. Posteriormente realizamos la operación con el resto de los suelos a) Penetración del agua en la muestra 1 = mm. b) Penetración del agua en la muestra 2 =... mm. c) Penetración del agua en la muestra 3 = mm. d) Penetración del agua en la muestra 4 =... mm. La penetración del agua (velocidad de penetración) es directamente proporcional a la porosidad y al tamaño medio de las partículas que componen la muestra de suelo. Representa el porcentaje total de huecos que hay entre el material sólido de un suelo. Es un parámetro importante porque de él depende el comportamiento del suelo frente a las fases líquida y gaseosa, y por tanto vital para la actividad biológica que pueda soportar. Práctica 2. Presencia de materia orgánica Ponemos muestras del suelo en un vaso de precipitados y le añadimos agua oxigenada, si salen burbujas, esto nos indica la presencia de materia orgánica. La reacción es típica de la enzima catalasa presente en todos los tejidos animales y vegetales. Anteriormente al ensayo, habremos observado y anotado la presencia de pequeñas raíces. En los suelos muy orgánicos es necesario tener especial cuidado en añadir poco a poco el agua oxigenada, ya que la reacción es bastante violenta una vez iniciada y se forma abundante espuma, que produce rebosamiento del vaso, inutilizando el análisis. Posteriormente anotaremos: Ninguna: si no hay efervescencia (no contiene materia orgánica). 20

22 Ligera: si observamos una leve efervescencia (hay presencia pero en pequeñas cantidades). Fuerte: si se observa una efervescencia fuerte (contiene gran cantidad de de materia orgánica) Práctica 3. Presencia de carbonato cálcico Ponemos un poco de las muestras de los suelos sobre los vidrios de reloj y les añadimos unas gotas de HCI, si se produce efervescencia indica la presencia de carbonatos. Para preparar la disolución de clorhídrico, se añade el ácido sobre el agua y no al revés (en caso de no disponer de HCl podemos usar vinagre). Al producirse la reacción química de estos con el ácido HCl o el vinagre, se desprenderá CO 2 que forma burbujas en la superficie; posteriormente anotaremos: Ninguna: si no hay efervescencia (no contiene carbonatos). Ligera: si observamos una leve efervescencia (hay presencia pero en pequeñas cantidades). Fuerte: si se observa una efervescencia fuerte (contiene gran cantidad de carbonatos) Muestra de suelo Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Presencia de materia orgánica Presencia de pequeñas raíces Presencia de carbonatos Práctica 4. Textura El suelo está constituido por partículas de muy diferente tamaño, por tanto, deberemos realizar un análisis granulométrico. Este análisis, representa el dato más valioso para interpretar la génesis y las propiedades de los suelos, ya que, nos dará información del clima que tiende a condicionar la textura en función de su agresividad (texturas groseras en climas áridos y texturas arcillosas en climas húmedos y templados) y el tiempo que tiende a dar una mayor alteración y favorece el aumento de la fracción arcilla. La gran mayoría de las propiedades físicas, químicas y fisicoquímicas están influenciadas por la granulometría: estructura, color consistencia, porosidad aireación, permeabilidad, retención de agua, lavado, capacidad de cambio, reserva de nutrientes. También nos dará información de las propiedades agrológicas, contaminación (Las arenas son muy inertes mientras que las arcillas tienen un alto poder de amortiguación y presentan una alta capacidad de autodepuración) y erosión ya que las partículas de arena son arrastradas por el viento y agua, las arenas finas y los limos son muy erosionables. Las arcillas se pegan y se protegen frente a la erosión. Obtenida la muestra, realizaremos las siguientes operaciones: secado, tamizado y almacenamiento. 21

23 Secado. La forma más sencilla y segura de realizar esta operación consiste en extender la muestra sobre una bandeja de papel sin satinar (anotando en el margen de la misma el número de suelo) hasta equilibrarlo con la humedad atmosférica. También pueden utilizarse dispositivos especiales que aceleran el secado (estufas secadoras con aire caliente, hornos, etc.). Tamizado. Después de pesar la muestra seca al aire, se pasa a través de un tamiz de acero inoxidable con agujeros de 2 mm. de diámetro, agitando a mano hasta que no pase más suelo. Se vacía lo que queda en el tamiz sobre una tabla lisa y se pasa (sin apretar demasiado) un rulo de madera para desmenuzar los agregados, sin romper las partículas de roca y se pasa de nuevo al tamiz, repitiendo la operación tantas veces como sea necesario para agotar la grava y partículas de roca que quedan en el tamiz. Otros métodos de destruir la agregación para separar las partículas y así poder realizar el análisis granulométrico son los químicos: Oxidación de la materia orgánica con agua oxigenada (práctica 2) Ataque ácido de los carbonatos y compuestos de Fe con ClH (práctica 3) Dispersión de las arcillas con amoníaco. Posteriormente se pesan las gravas, las arenas y la fracción tamizada menor de 2mm. La extracción final de las fracciones se realiza por tamizado para las arenas, aunque la sedimentación en fase acuosa es el método normal de separación de los limos y de las arcillas, nosotros utilizaremos el tamizado. 22

24 Según el tamaño de las partículas que forman el suelo, consideramos: Grava: Partículas mayores de 2 mm. Arena: Partículas hasta 2 mm. Limo: Partículas hasta 0,002 mm. Arcilla: Partículas menores de 0,002 mm. Almacenamiento. Debe realizarse en una habitación bien ventilada, fresca y seca, colocando las muestras perfectamente ordenadas. Normalmente los suelos contienen una mezcla de los tres tipos de partículas y la abundancia de cada tipo nos indica la textura del suelo (utilizar para la clasificación la Guía para la descripción de perfiles del suelo de la FAO, pág. 8). Otro método que se usa frecuentemente en el campo y que nos permite clasificar con cierta seguridad los suelos en los grupos indicados, es el siguiente: Análisis de la fracción gruesa: todas las partículas mayores de 2 mm., los consideramos un trozo de roca y anotaremos en el cuaderno presencia de rocas. Análisis de la fracción arena: si el suelo se siente áspero, significa que contiene más partículas de arena que de limo y añadimos la palabra arena a su clasificación. Al frotar la muestra en la palma de la mano se siente áspera. Análisis de la fracción limo: si el suelo se siente muy uniforme sin la aspereza de los granos de arena, esto significa que la muestra contiene más partículas de limo que de arena y añadimos la palabra limo a su clasificación. Al frotar la muestra en la palma de la mano se siente harinoso o sedoso. Si sentimos algo de arena pero no mucha, esto significa que el suelo contiene la misma cantidad de arena que de limo y no añadimos nada a su clasificación. Análisis de la fracción arcilla: con el resto de la muestra, tomamos un trozo del tamaño de una pelota de golf en la palma de la mano y procedemos de la siguiente forma: rociamos la muestra con agua y la amasamos hasta que esté toda bien humedecida. La aplastamos entre las manos frotando hasta formar un cilindro del grosos de un lápiz; unimos los dos extremos y formamos un aro. Si contiene mucha arcilla, se siente extremadamente pegajosa al tacto, se endurece y precisa de bastante presión para formar la figura, el suelo se denomina arcilloso. Si el material se siente ligeramente pegajoso y es suave al comprimirlo, quiere decir que contiene una mezcla de partículas de arcilla, arena y limo, el suelo se denomina franco-arcilloso. Si el material se siente suave, uniforme y fácil de comprimir, se clasifica como franco. 23

25 Práctica 5. Presencia de cristales de cuarzo Se toma una muestra de suelo seca y tamizada. Se coloca sobre un vidrio de reloj. Al observarlos en la lupa binocular se verán unos pequeños cristales blanquecinos que corresponde al cuarzo presente en el suelo, lo cual nos da una idea de la composición de la roca madre. Muestra de suelo Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Tipo de textura Grava Arena Limo Arcilla Presencia de cristales de cuarzo Práctica 6. Determinación del ph La acidez del suelo mide la concentración en hidrogeniones. Los factores que hacen que el suelo tenga un determinado valor de ph son diversos, fundamentalmente: Naturaleza del material original. Según que la roca sea de reacción ácida o básica. Factor biótico. Los residuos de la actividad orgánica son de naturaleza ácida. 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. El ph, también Influye en las propiedades físicas y químicas del suelo. Así los ph neutros son los mejores para las propiedades físicas de los suelos. A ph muy ácidos hay una intensa alteración de minerales y la estructura se vuelve inestable. En ph alcalino, la arcilla se dispersa y se destruye la estructura. Por otra parte, la asimilación de nutrientes del suelo está influenciado por el ph, ya que determinados nutrientes se pueden quedar bloqueados en determinadas condiciones de ph y no son asimilable para las plantas. Alrededor de ph 6-7,5 son las mejores condiciones para el desarrollo de las plantas. ph Designación de los suelos Cultivos o vocaciones agrícolas De 3 a 4,5 Suelos extremadamente ácidos Pantanos, landas o bosques de especies acidófilas De 4,5 a 5 Suelos fuertemente ácidos Landas o prados De 5 a 5,5 Suelos muy ácidos Prados. Cultivo de especies acidófilas (centeno) De 5,5 a 6 Suelos ácidos Prados y algunos cultivos (maíz) De 6 a 6,75 Suelos poco ácidos Todos los cultivos excepto leguminosas calcícolas De 6,75 a 7,25 Suelos neutros Todos los cultivos De 7,25 a 8,5 Suelos alcalinos Todos los cultivos excepto las especies calcífugas > de 8,5 Suelos muy alcalinos Dificultades o fracasos de los cultivos europeos corrientes 24

26 Se pueden utilizar diferentes métodos para su determinación, aunque aquí recomendamos dos: a) Determinación del ph del suelo en agua. Según la Sociedad Internacional de Ciencia del Suelo: pesamos 10 g. de suelo tamizado y seco al aire. Se vierten en un vaso de precipitados de 100 mi. Se añaden 25 mi de agua destilada y se agita con una varilla de vidrio, repitiendo esta operación varias veces antes de realizar la medida. Nunca deberá realizarse esta determinación con contenidos de agua en el suelo menores del correspondiente equivalente de humedad. Este equivalente de humedad varía, aproximadamente, entre las relaciones suelo/agua 1:0,25 y 1:1 debiendo, por tanto, utilizarse mayores diluciones. A los diez minutos de preparada la suspensión se efectúa la medida con el peachímetro agitando mecánicamente durante la misma. Es imprescindible la agitación durante la medida debido al efecto de suspensión o efecto Pallmann, que hace que el ph del líquido que sobrenada sea superior al de la suspensión agitada. b) Método de la pasta saturada : se añaden al suelo, sin pesar y colocado en un vaso, cantidades sucesivas de agua, agitando con una varilla de vidrio hasta obtener una pasta espesa en la que no debe haber agua en exceso, lo que se nota porque al inclinar el vaso que contiene la pasta, no fluye ésta, ni sobrenada agua. Después de diez minutos de reposo, se determina el valor del ph. Este método da valores más bajos que el de la dilución 1:2,5, pero su punto final de hidratación no se aprecia con facilidad, especialmente en los suelos muy orgánicos. Ligeras diferencias en la cantidad de agua carecen de significación. Práctica 7. Determinación de la densidad Con la ayuda de la balanza de precisión, tomamos 100 gramos de suelo. Simultáneamente, se ha preparado una probeta conteniendo 100 c.c. de agua. Se vierten los 100 gramos de suelo en el interior de la probeta, anotando la diferencia de volumen experimentado. Esta diferencia corresponde al volumen de los 100 gramos de suelo. 25