Saturación en agua
Nos referiremos en este proceso exclusivamente a las consecuencias que la reducción/oxidación del Fe y del Mn tienen lugar en el suelo. Otros procesos de la hidromorfía, como es la ferrolísis y la iluviación de arcilla en ambientes reductores, serán tratados en otras partes de este programa.
Qué es la hidromorfía
Se reconoce por hidromorfía a un estado permanente o temporal de saturación de agua en el suelo que lleva asociado la existencia de condiciones reductoras.
Las acciones de la hidromorfía tienen importantes efectos en el suelo, que se reflejan tanto en sus constituyentes, propiedades, formación y evolución, como en sus posibilidades de explotación (agrícola e ingenieril). Esta importancia ha sido ampliamente reconocida y de ahí la existencia de numerosos términos que hacen alusión a este estado en todos los sistemas de descripción y clasificación de suelos. Así, en la literatura especializada son frecuentes los términos de: propiedades hidromórficas, horizontes de colores abigarrados, motas de bajo croma <2, decoloraciones, régimen ácuico, gleyzación, seudogleyzación, etc.
Condiciones necesarias para que se produzca
Saturación en agua
El requisito indispensable para que se desarrolle el proceso de reducción es la existencia de un exceso de agua en el suelo durante un determinado tiempo.
Para que exista esta saturación en agua se requiere primero que se produzca un aporte importante y en segundo lugar que se encuentren ciertas dificultades para su rápida eliminación (mal drenaje).
El aporte de agua puede proceder tanto de un nivel freático suficientemente superficial, como puede ser de origen pluvial o nival. En estos últimos casos se necesita que el aporte de agua se produzca a más velocidad de la que el suelo pueda drenar, con lo que se origina una capa de agua colgada con carácter temporal. Esto ocurre preferentemente en los suelos con un cambio textural brusco entre sus horizontes, como es el caso de los luvisoles, con un horizonte Bt muy arcilloso que subyace a un horizonte E muy arenoso.
Ausencia de oxígeno disuelto
Esta condición se cumple fácilmente en el suelo siempre que el agua permanezca estancada en él y no se renueve. Este es el caso, por ejemplo, de los suelos arcillosos, con mal drenaje interno.
De esta forma los microorganismos consumirán rápidamente todo el oxígeno que estaba disuelto en el agua.
A veces el suelo se encuentra sometido a frecuentes aportes de aguas superficiales (de escorrentía o fluviales) que circulan a través de él y, al permanecer muy oxigenado, no se producen reducciones a pesar de la intensa humedad edáfica. Esta situación es muy típica de los fluvisoles.
Presencia de materia orgánica disuelta
El agua al desplazarse lentamente a través del suelo se va cargando de residuos orgánicos y adquiere una fuerte reacción reductora. Los suelos muy pobres en materia orgánica no presentan, en general, rasgos hidromórficos aunque se encuentren saturados en agua durante un tiempo apreciable.
Alta temperatura
La temperatura debe ser lo suficientemente alta como para no limitar la actividad biológica.
Debido a que las reacciones de reducción-oxidación se desarrollan a una velocidad muy lenta, en la práctica es necesaria la acción de los microorganismos que actúan como catalizadores. Es por ello que la temperatura deberá ser superior a los 5º C durante la fase de hidromorfía, ya que este es el límite usualmente aceptado para el desarrollo de la actividad microbiana.
pH no excesivamente ácido
Como la reducción del Fe y del Mn es un proceso fundamentalmente bioquímico, el pH tampoco ha de ser un factor limitante de la actividad microbiana.
Reducción / oxidación
El comportamiento de los materiales edáficos afectados por los procesos de oxidación-reducción puede reflejarse en unos diagramas en los que en base a los valores de Eh y pH se delimitan los respectivos campos de estabilidad.
Los ambientes aireados son oxidantes y les corresponden altos valores de Eh, mientras que los ambientes saturados en agua suelen ser medios reductores y se definen por bajos valores de Eh.
El comportamiento de las formas de hierro (y del Mn) se encuentra fuertemente influenciadas por las condiciones redox y de acidez/alcalinidad que existan en el suelo.
En la gráfica siguiente se muestran las regiones de estabilidad de las formas del Fe en función del Eh/pH. La región del Fe precipitado es mucho más grande que la de la forma soluble.
El hierro soluble está en forma reducida de Fe++ y corresponde a la región de pH menor de 8 y preferentemente con Eh bajos.
En la gráfica siguiente se muestran las regiones de estabilidad de las formas del Mn en función del Eh/pH. La región del Mn soluble es mucho más grande que la de las formas precipitadas (al revés de lo que ocurre para el Fe).
El manganeso soluble está, como en el caso del hierro, en su forma reducida Mn++ y corresponde a la región de pH menor de 9 y cubre una amplia gama de Eh, aunque, como es lógico, preferentemente en la zona de valores bajos.
Si superponemos los campos de estabilidad del Fe y del Mn se delimitan tres regiones con comportamientos diferentes.
I. Mn++ y Fe++ solubles. Suelos ácidos.
II. Mn ++ soluble y Fe precipitado. Suelos ácidos
y neutros con altos valores de Eh, y poco alcalinos de bajos Eh.
III. Mn y Fe insolubles. Suelos neutros y alcalinos
de muy alto Eh y suelos muy alcalinos.
Si superponemos los campos de estabilidad del Fe y del Mn de la pantalla anterior a las regiones correspondientes a los suelos secos (D), húmedos (W) y encharcados (F), podemos destacar una serie de hechos de interés.
Suelos secos.
- El Fe prácticamente siempre insoluble (sólo soluble en suelos extremadamente ácidos y con muy altos valores de Eh).
- El Mn muy influenciado por el pH. Soluble en suelos ácidos e insoluble en los alcalinos.
Suelos encharcados.
- El Fe fase soluble en los suelos ácidos e insoluble en los alcalinos.
- El Mn prácticamente siempre en fase soluble.
Es interesante destacar el hecho de que el manganeso se reduce siempre a valores más altos de Eh que el hierro, por lo que al humedecerse el suelo será el primero en movilizarse y al producirse la desecación se oxidará (y por tanto se inmovilizará) en último lugar. Es pues el más móvil, como se pone de manifiesto en esta figura, en la que se han representado las posibles variaciones de los valores de Eh de un suelo sometido a dos cambios de humedad diferentes, uno de corta hidromorfía (línea celeste) y a otro con una hidromorfía mucho más intensa (línea amarilla).
En el primer caso, la bajada en el valor del
Eh es poco acentuada y sólo llega a afectar al Mn que se reduce, se moviliza
y, si no es lavado fuera del perfil, al desecarse se acumula formando nódulos
y películas.
En el segundo caso la disminución del
Eh es lo suficientemente marcada como para afectar también al hierro.
En condiciones normales, la saturación en agua equivale pues a reducción, el manganeso e hierro se encuentran solubles como Fe++ y Mn++, se redistribuyen por el perfil formando compuestos reducidos (de colores grisáceos más o menos azulados y verdosos) o son eliminados del suelo (se producen decoloraciones), quedando en definitiva los horizontes más o menos grisáceos.
Por el contrario, en condiciones de aridez prevalece el ambiente oxidante, el Fe y el Mn se encuentran oxidados, y por tanto inmóviles, acumulándose en el suelo bajo la forma de compuestos de colores intensos, negros, rojos, pardos o amarillos.