PROCESOS FORMADORES FUNDAMENTALES

Transcripción

1 PROCESOS FORMADORES FUNDAMENTALES Eluviación perdida Soluviación iones Migración coloides Queluviación metales +ligantes (ácidos orgánicos Iluviación ganancia (precipitación, adsorción, floculación, etc.)

2 ENTRADAS SALIDAS Factores formadores Procesos Formadores Características del Suelo CLIMA MATERIAL ORIGINARIO RELIEVE BIOTA TIEMPO ADICIONES TRANSFORMACIONES TRANSLOCACIONES PÉRDIDAS HORIZONTES Y CAPAS COMPONENTES CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QUÍMICAS, BIOQUÍMICAS

3 UNIDAD 3. EL PERFIL DEL SUELO El suelo como individuo. Perfil. Perfil modal. Horizontes: definición, descripción y nomenclatura. Subdivisiones primarias y secundarias; diferencias subordinadas. Caracteres diferenciales y su significación; color; textura; estructura (tipos y grados); consistencia (grados); adhesividad; plasticidad (Índice de plasticidad), moteados, concreciones, barnices, otros. Límites: tipo y forma. Caracteres y formaciones especiales. Discontinuidad litológica.

4 Perfil de Suelo: Definición Perfil de suelo es el conjunto ordenado de horizontes o capas, derivado de los procesos formadores 4

5 CALICATA

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7 SOLUM Eluviales (de pérdida) iluviales (de ganancia) Oi Oe Oa A E Bw o t BC C R Orgánicos Minerales

8 El perfil de suelo Morfología y descripción de suelos Caracteres diferenciales (varios son también estudiados como propiedades físicas) Color; textura; estructura, densidad real, densidad aparente, consistencia; adhesividad; plasticidad, límites, formaciones especiales Propiedades observadas e inferidas

9 Caracteres Diferenciales de Horizontes La diferenciaciación entre horizontes se realiza mediante observación in situ y se completa con análisis de laboratorio: 1. Color (en seco y en húmedo) 2. Textura 3. Estructura (tipo, clase y grado) 4. Consistencia del suelo: - Seco (suelto, blando, duro) - Húmedo (suelto, friable, firme) - Mojado : - plasticidad - adhesividad 5. Otros: Reacción al HCl, raíces, moteados, krotovinas, fragmentos de roca, pseudomicelios, eflorescencias, concreciones, cementaciones, barnices, etc. 9

10 Horizontes Principales HORIZ ONTE O A Características Destacadas Orgánico: Estrato o sedimento orgánico ( 20-30% Materia orgánica) en variable estado de descomposición. No confundir con mantillo que no presenta el espesor mínimo para ser horizonte orgánico. Superficial mineral: Acumulan materia orgánica (< 120 g Co kg -1 ) en variable estado de humificación. E Subsuperficial de eluviación: Importante alteración y pérdida de sustancias. B C Subsuperficial de iluviación: Horizontes de acumulación de diversas sustancias (arcilla, carbonatos, yeso, óxidos de Fe y Mn, etc.). Subsuperficial poco edafizado: Mantiene propiedades del material originario. Muy débil a nula edafización. R Roca: Sin efecto de los factores formadores. Puede estar algo meteorizada. 10

11 PROPIEDADES FISICAS DE LOS SUELOS UNIDAD 4. FÍSICA DE SUELOS Textura y granulometría. Partículas primarias. Tamaño, composición y reactividad (superficie específica). Clases texturales. Texturas de suelo de la provincia de Córdoba y Argentina. Determinación de la textura del suelo. Estructura. Definición. Agregados. Atributos de la estructura. Estabilidad estructural. Estructura de los horizontes superficiales y subsuperficiales. Agentes constructores y destructores de los agregados. Problemas relacionados con la estructura. Espacio poroso del suelo. Porosidad capilar y no capilar (poros de aire). Factores involucrados en la estructura y porosidad del suelo. Densidad del suelo (real y aparente). Consistencia.

12 FISICA DE SUELOS PROPIEDADES FISICAS DE LOS SUELOS GRANULOMETRIA Y TEXTURA DENSIDAD POROSIDAD CONSISTENCIA AGREGADOS Y ESTRUCTURA

13 Composición del suelo

14 EL SUELO UN SISTEMA POLIFASICO

15 Tamaño Separación por análisis mecánico Arena muy gruesa ( µm) Arena gruesa ( µm) Arena media ( µm) Arena fina ( µm) Arena muy fina ( µm) Limo (50 2µm) Arcillas (<2 µm) Fase sólida inorgánica Origen Composición similar al material original Material original con transformaciones Limo Arena Predominio de material neoformado Arcilla Actividad casi nula Arena Propiedades Actividad pequeña Limo Gran actividad Arcilla

16 Textura y Granulometría de Suelos Se denomina textura a la característica física de la muestra de suelo que expresa las propiedades de las partículas arena, limo y arcilla en conjunto (excluyendo piedra y grava). La granulometría es una información analítica cuantitativa y la textura es una cualidad de la masa de suelo. La textura del suelo se puede estimar directamente a campo ( textura al tacto ) pero en trabajos de investigación, clasificación de suelos y servicios analíticos se determina mediante el TRIÁNGULO TEXTURAL 16

17 Granulometría de Suelos Las partículas minerales que integran la masa de suelo se clasifican por tamaño en cinco clases: Partícula Arcilla < 2 µm Diámetro aparente Limo 2-50 µm Arena Grava Piedra 50 µm - 2 mm 2 mm - 20 cm > 20 cm 17

18 Granulometría de Suelos: Escalas Internacional y USDA Tamiz para separar partículas mayores de 2 mm 18

19 Cuantificación se basa en la Ley de Stokes: determina que la velocidad de caída de una partícula esférica es proporcional a la viscosidad del liquido y a la velocidad de caída. Se consideran numerosos factores: temperatura, viscosidad del liquido y de la partícula, radio de la partícula, etc.) Estableciendo valores constantes para los parámetros involucrados, se puede definir un Tiempo de Sedimentación tal que a una cierta Altura de sedimentación habrá un determinado Rango de Diámetros de Partículas. Metodologías que aplican la Ley de Stokes para granulometría: Pipeta de Robinson Densímetro de Boyoucos

20 ANALISIS GRANULOMETRICO

21 Triángulo Textural: Arenoso franco 21

22 Clases Texturales (12) Suelos arenosos, de textura gruesa Moderadamente gruesa Suelos franco s Suelos arcillosos, de textura fina Media Moderadamente fina 1. Arenoso 2. Arenoso franco 3. Franco arenoso 4. Franco 5. Franco limoso 6. Limoso 7. Franco areno arcilloso 8. Franco limo arcilloso 9. Franco arcilloso 10. Arcillo arenoso 11. Arcillo limoso 12. Arcilloso

23 FRACCIONES GRANULOMETRICAS Y SU JUSTIFICACIÓN mm partículas sin fuerzas de unión, incluso cuando están húmedas. Interés para estudios mineralógicos para origen y génesis de suelos mm características físicas desfavorables, inestabilidad estructural, apelmazamiento, susceptibilidad a formar costra superficial, deficiente movimiento del agua, etc. < mm partículas con carga eléctrica superficial, superficie especifica elevada, comportamiento coloidal.

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

25 TAMAñO FORMA A B C Superficie Especifica de A<B<<C

26 FUNCIONES DE CADA PARTICULA Tiene relación con el tamaño de las partículas y con el tamaño de los poros que dejan, y se lo puede dividir en: 1- Capacidad de RETENCIÓN AGUA NUTRIENTES 2-Capacidad de AIREACIÓN

27 PROPIEDADES DEL SUELO QUE SE PUEDEN INFERIR A PARTIR DE LA GRANULOMETRIA Capacidad de retención de agua disponible para las plantas Facilidad de circulación del agua Facilidad de laboreo Riesgo de formación de costra superficial (sellado, planchado) Riesgo de erosión hídrica Riesgo de erosión eólica Capacidad de almacenar nutrientes Capacidad para admitir deposito de desechos (aguas residuales, basura, etc.) Orden de magnitud de la superficie especifica

28 Perfil textural Según ordenes y grado de desarrollo del perfil

29 TEXTURA DE LOS SUELOS DE Córdoba (202 suelos analizados) ARCILLA LIMO

30 Caracteres Diferenciales de Horizontes: COLOR El suelo tiene atributos que se relacionan con el color: Grado de evolución del suelo Contenido de humus Presencia de ciertos minerales Presencia de sustancias extrañas Actividad de fauna Componentes Cromógenos Materia orgánica Óxidos de Hierro y Manganeso Carbonatos Sales Sulfatos 30

31 Tabla de Color Munsell para Suelos 31

32 COLOR: Componentes cromáticos HUE: Es el color espectral dominante. R representa rojo (red); Y al amarillo (yellow) y YR al naranja. La variación en tonalidad se indica con números preestablecidos que se encuentran en la Tabla y forman el número de página. VALUE: Representa la variación en tintes, pasando desde el oscuro que son los value más bajos, hasta el claro. Se representa como numerador de una fracción. CHROMA: Determina la mayor o menor fuerza del color espectral. Mayor croma, mayor pureza. VALUE Intensidad 10 YR 3/4 Dark Yellowish Brown = Castaño Amarillento Oscuro HUE Matiz CHROMA Pureza 32

33 Caracteres Diferenciales Especiales Concreción calcárea: Nódulos Cementación irreversible con carbonatos alcalinotérreos en forma de esferas irregulares, pequeñas a medianas Bk Ck 33

34 Caracteres Diferenciales Especiales: Concreción calcárea (Cementación) Cementación irreversible de todo o casi todo el horizonte con carbonatos alcalinotérreos. Restricción a raíces 34

35 Caracteres Diferenciales Especiales Pseudomicelios Sales poco solubles 35

36 Caracteres Diferenciales Especiales Eflorescencias Sales solubles 36

37 Caracteres Diferenciales Especiales Moteados (Fe-Mn) Gleyzado Translocación de Fe y Mn por efecto rédox Ambiente fuertemente reductivo Napa Cg 37

38 A1 AC o Bw A1 Bt A1 A1 E Ck Bt Ck BC Bt Árido-Semiárido Semiárido-Subhúmedo Húmedo

39 DENSIDAD DE SUELOS

40 Física de Suelos: Densidad Aparente DA (g cm -3 ) = Ms / Vsu Donde: Ms = Masa o Peso de Suelo (g) Vsu = Volumen de Suelo (cm 3 ) El volumen de suelo incluye los volúmenes de sólidos y de poros La DA se determina mediante el método del cilindro o utilizando muestreadores especiales como el que se muestra a continuación

41 MUESTREADORES DE DENSIDAD APARENTE Aplicación: obtención de muestras de suelo sin perturbar para determinación de densidad aparente. Comercial: Características: equipo desarmable compuesto por mango, varilla de 50 cms, sacamuestras roscado y cinco cilindros contenedores de muestra (100 cc de capacidad). Cilindro de Kopecky:

42 Física de Suelos: Densidad Real DR (g cm -3 ) = Ms / Vso Donde: Ms = Masa o Peso de Suelo (g) Vso = Volumen de Sólidos del suelo (cm 3 ) El volumen de sólidos de suelo no incluye el volumen de poros La DR se determina mediante PICNOMETRÍA

43 PICNOMETRÍA Determinación de la densidad real del suelo Picnómetro: Recipiente de vidrio que permite determinar el desplazamiento del agua por una masa conocida de suelo. Con este procedimiento se puede conocer el volumen de sólidos del suelo, excluyendo la porosidad.

44 PICNOMETRÍA Determinación de la densidad real del suelo Picnómetría: Método: 1- Pesar 10 g (± 0,001) de suelo seco y tamizado a 2 mm (P2) 2- Se introduce en el picnómetro, cuidando de no perder material 3- Se agrega agua lentamente hasta llenar la capacidad del recipiente. 4- Luego de extraer todo el aire, pesar (P3) 5- Se vacia el picnómetro, se llena de agua y se vuelve a pesar (P1) 6- Calcular el volumen de sólidos mediante la expresión: Vso = (P1 + P2) - P3 Como la densidad del agua es 1, el resultado se puede expresar en cm 3. Luego DR = Ms / Vso Donde Ms es P2

45 Límites entre horizontes : Forma y Tipo FORMA: Suave o recto Ondulado FORMA: Suave o recto Ondulado TIPO: Abrupto (<2 cm), Claro (2-5 cm), Gradual (5-12 cm), Difuso (>12 cm) 45

46 Límites entre horizontes - 2 A Suave o Recto Irregular a Quebrado Suave o Recto Ondulado Irregular 46

47 -Seco (suelto, blando, duro) - Húmedo (suelto, friable, firme) - Mojado : - plasticidad - adhesividad Consistencia Esta determinada por la cohesión (unión entre partículas del suelo) y la adhesión (unión de las partículas de suelo a otro tipo de superficies como por ejemplo implementos). Las fuerzas que determinan la cohesión son de naturaleza fisicoquímica (dependen del grado de desarrollo y actividad superficial de las partículas. Las fuerzas que controlan la adhesión se establecen entre las partículas y las moléculas de agua.

48 Limites de Atterberg c o n s i s t e n c i a Contenido de agua Condición de friabilidad implica suficiente espacio entre partículas dado por las moléculas de agua lo cual reduce la cohesión, pero tampoco es tan elevado el contenido de agua como para causar aumento de la plasticidad.

49 Porosidad Porosidad es el volumen de suelo no ocupado por sólidos No existe un método directo y económico que permita cuantificar el volumen de poros La porosidad puede estimarse a través de la relación de densidades, de acuerdo a la siguiente expresión: Donde: P (cm 3 cm -3 ) = 1 - (DA / DR) P = Porosidad total del suelo en proporción volumétrica DA = Densidad Aparente del Suelo (g cm -3 ) DR = Densidad Real del Suelo (g cm -3 ) 49

50 CLASIFICACION DE LOS POROS 1. Según como se comportan frente al agua Capilares y no capilares (limite entre ambos 50µm). 2. Según el origen Texturales (<50µm) y Estructurales (>50µm) 3. Según funciones de transmisión (>50µm), de almacenamiento (50-0.5µm) y residuales ( µm)

51 La porosidad en relación con la textura Arenosos: 35-50% de porosidad total Arcillosos: 40-60% de porosidad total Compactados: 25-30% de porosidad total Porosidad efectiva: puede definirse como la sumatoria de pasadizos interconectados de una red de poros, donde los fluidos pueden circular con resistencia despreciable, desde un poro a otro sin que ocurra estancamiento de agua. La porosidad efectiva es la diferencia entre la porosidad total menos la retención especifica, que es la cantidad de agua retenida en el medio y en contra de la fuerza de la gravedad.

52 ESTRUCTURA La vida en el suelo es posible debido a que las partículas no forman una masa continua sino que al unirse crean un espacio de huecos muchos de los cuales se comunican entre sí. Es en el espacio poroso donde transcurre la vida de las raíces y de los organismos del suelo

53 Las partículas primarias y la materia orgánica se unen en forma natural entre sí para formar unidades secundarias de mayor tamaño, que tienen un carácter persistente y se denominan AGREGADOS (visibles a simple vista) La ESTRUCTURA es el ordenamiento de los granos individuales en partículas secundarias o agregados y el espacio de poros que llevan asociados, todo ello como resultado INTERACCIONES físico-químicas entre las arcillas y los grupos funcionales de materia orgánica (fuerzas interpartículas) Las unidades estructurales o agregados se distinguen al hallarse separadas entre sí por poros o por superficies más o menos bien definidas (existen limites de debilidad entre agregados que permiten su separación frente a una presión suave).

54 Propiedades que controla la estructura Características de la superficie del suelo Infiltración del agua en el suelo Espacio poroso Compactación Erodibilidad

55 Cómo se caracteriza la estructura: - Forma de los agregados TIPO -Tamaño de los agregados CLASE -Dureza de los agregados -Estabilidad de los agregados GRADO Se considera un SUELO BIEN AGREGADO cuando al secarse se desmenuza con facilidad en forma espontánea, cuando esta relativamente seco puede laborearse, y cuando está húmedo no se adhiere a las herramientas. La forma práctica de evaluar la estabilidad de la estructura es en base a su Estabilidad frente al agua.

56 Estructura del Suelo Agrupamiento de las partículas texturales en agregados (microestructura) y éstos en agrupamientos mayores, claramente visibles en el horizonte (macroestructura ) 56

57 Tipos de Estructura

58 Tipos de Estructura - 2 E S F E R O I D A L 58

59 Agentes que participan en la formación de los agregados Arcillas Carbonato de calcio Sesquióxidos Materia orgánica (tanto a nivel de grupos funcionales, como también de raíces, hifas de hongos, micorrizas)

60 Mecanismos de formación de agregados Fuerzas electrostáticas o fuerzas de Coulomb (decrecen con el cuadrado de la distancia entre las partículas cargadas) Fuerzas de van der Waals (decrecen con la potencia séptima de la distancia entre las partículas con comportamiento dipolar) Puentes hidrógeno Puentes catiónicos o metálicos Enlaces hidrofóbicos

61 La formación de agregados requiere la floculación de las arcillas y su posterior estabilización o cementación (Complejos órgano-minerales)

62 La carga de los contraiones y su concentración en la solución del suelo COMPORTAMIENTO DEL condicionan el SUELO La repulsión entre las partículas con sus correspondientes contraiones aumenta con el espesor de sus capas difusas y cuanto menor es la distancia entre las partículas. La atracción por fuerzas de van der Waals se contrapone a la repulsión

63 Agentes de Estabilidad-Inestabilidad de los agregados Mayor Estabilidad Ácidos húmicos más polimerizados Grasa, ceras ligninas más estabilidad Abundancia de bases Sesquióxidos de Fe y Al Salinidad Menor Estabilidad Compuestos orgánicos simples Polisacáridos de origen microbiano Ácidos fúlvicos Coloides protectores Intensa mineralización Acidificación (pérdida de bases) Sodificación

64 Factores de control en la formación de agregados y en su degradación Sistema de cultivo Recubrimiento de la superficie del suelo. Aporte de materia orgánica. Ciclo biogeoquímico. Raíces (densidad, profundidad, velocidad de crecimiento) ensanchan huecos preexistentes y desecan el suelo. Las pasturas dan lugar a agregados estables de tipo granular. Microorganismos Lombrices Unen partículas por mecanismos de adsorción, segregando productos mucilaginosos, envolviendo partículas Intervienen en la evolución de la materia orgánica. Deyectan un material mejor estructurado al favorecer la mezcla entre las fracciones orgánica y mineral. Abren canales que facilitan el movimiento del agua y el paso de las raíces y la restante fauna, hacia horizontes mas profundos

65 Factores de control en la formación de agregados y en su degradación Mineralogía de arcillas Técnicas de cultivo y tipo de maquinaria Técnicas de riego y calidad del agua 2:1 Expansibles (ej. Montmorillonita) o no expansibles (illita) 1:1 Caolinita Peso de la maquinaria, frecuencia y tipo de labores, sistemas de labranza. Aspersión, surcos, goteo. Salinización y sodificación. Características climáticas Precipitaciones: intensidad, frecuencia, época (estado del suelo en la época de lluvias). Efecto del impacto de la gota de agua. Amplitud térmica en superficie. Características de los vientos predominantes.

66 Bloques Angulares y Subangulares 66

67 Bloques Angulares 67

68 Laminar Grietas horizontales 68

69 Planchado 69

70 UN PRISMA SEPARADO DEL HORIZONTE PRISMÁTICA 70

71 Prismática Gruesa Muy Fuerte 71

72 Sin Estructura (Grano Simple) Columnar Sin Estructura (Masivo) 72

73 Tipos de Estructura - Ejemplos en fotografías Esferoidal (Migajosa) Actividad de micro y mesofauna Alto contenido de humus (con o sin arcilla) Sin estructura (Roca meteorizada) 73