4.3 Procesos específicos (continuación)

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. Para que se desarrolle el proceso hidromórfico se necesita que se den estas cinco condiciones.

1. Saturación en agua permanente o casi permanente. 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.

2. Ausencia de oxígeno disuelto en el agua. 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 (el oxígeno se mueve mucho más lentamente en el agua que en el aire y no se repone). 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.

3. P resencia 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.

4. Temperatura suficientemente alta como para no limitar la actividad microbiana. 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.

5. pH no excesivamente ácido. Como la reducción del Fe y del Mn es un proceso fundamentalmente bioquímico, el pH no ha de ser un factor limitante de la actividad microbiana.

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.

Reducción / oxidación

El agua al desplazarse lentamente por el suelo, se irá empobreciendo en oxígeno a la vez que se irá acidificando por efecto de la materia orgánica, con lo que también el ambiente se irá volviendo reductor, lo que repercutirá en el suelo, fundamentalmente a los compuestos de hierro y de manganeso, ya que sus comportamientos edafoquímicos van a ser muy diferente dependiendo del potencial de oxidación/reducción existente.

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. Este 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 del potencial de oxidación reducción (Eh) y acidez/alcalinidad (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.

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 Fe²⁺ y corresponde a la región de pH menor de 8 y preferentemente con Eh bajos.

El Fe es el elemento químico que mejor refleja las condiciones de hidromorfía de los suelos. En condiciones reductoras, se moviliza el Fe²⁺, que es bastante móvil, sufriendo una redistribución por el perfil (pues las malas condiciones de drenaje de estos suelos impiden su total eliminación), acumulándose compuestos ferrosos, dándole al suelo su color gris-verdoso-azulado característico. Si el suelo atraviesa por una estación seca el valor del Eh sube y el Fe²⁺ se oxida a Fe³⁺ que es insoluble y precipitará dando formas rojizas.

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 Mn²⁺ 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. Mn²⁺ y Fe²⁺ solubles. Suelos ácidos.

II. Mn²⁺ 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 Fe²⁺ y Mn²⁺, 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.

Todo lo anteriormente expuesto es correcto y está aceptado por la comunidad científica pero se nos puede presentar serias dudas si al pasear por nuestra ciudad nos encontramos con una pared como esta

Si se está receptivo, en cualquier momento de la vida cotidiana puede surgir una imagen que sirva para aclarar un concepto edafológico. Caso 4. Migración del Fe.

es evidente que ha habido migración importante de Fe; en la superficie de la pared el ambiente es claramente oxidante y el material (hormigón o cemento) es fuertemente alcalino, luego según lo expuesto anteriormente el Fe³⁺ es insoluble en estas condiciones. ¿Se presenta una contradicción entre la teoría y la práctica? Pues creo que no.

El que el Fe³⁺ precipite no implica que necesariamente sea inmóvil. Formará pequeñas partículas de óxidos férricos, tipo hematites, de muy pequeño tamaño, del tamaño de la arcilla (<2micras), y ya hemos expuesto en esta lección que las arcillas se mueven en el suelo (y más adelante cuando se explique la ilimerización -o iluviación de arcilla- se desarrollará ampliamente este proceso), y si las arcillas son arrastradas a los horizontes más profundos por las aguas de lluvia con mayor facilidad lo harán estas partículas de Fe sobre la superficie de la pared (no migra el Fe disuelto sino que lo hace en forma de suspensión).

Así que ya si podemos seguir disfrutando de nuestro paseo.

Los rasgos de la gleyzación y pseudogleyzación

El análisis de los rasgos que en el perfil del suelo produce la hidromorfía representa un método indirecto de valoración que es muy rápido y fácil de manejar por lo que ha sido ampliamente aceptado en todo el mundo. Ahora bien, al utilizar estos caracteres hay que ser extremadamente cauteloso ya que se estará inequívocamente concatenando el efecto con la causa y siempre hemos de tener presente que nunca será igual comprobar la hidromorfía mediante precisas medidas in situ de la humedad y del potencial redox a lo largo del año, que deducirlas por una simple observación de sus huellas en el perfil por muy minuciosa que sea esta observación.

Los rasgos morfológicos característicos son diversos (coloraciones grises, verdosas, azuladas, áreas decoloradas, manchas rojas, ocráceas y negras) pero todos ellos se deben básicamente a las reorganizaciones que sufren los compuestos de Fe y Mn con los cambios de humedad. En unas zonas se acumulan los compuestos de Fe/Mn (colores intensos, naranjas, rojos, negros y verdes) y las zonas limítrofes se empobrecen (zonas de colores pálidos, grises y amarillas).

Suelos pseudogley

Presentan horizontes con colores abigarrados en los que alternan unas áreas de colores intensos, rojos, pardos o amarillos en las que el Fe y el Mn se encuentran oxidados con otras de colores grisáceos en los que se ha perdido el Fe y Mn.

Rasgos de acumulación. Acumulaciones locales de Fe y/o Mn formando nódulos, motas (similares a los nódulos pero son dominios más grandes de bordes generalmente difusos) y películas (cútanes). Los de Fe³⁺son de colores rojos oscuros mientras que los nódulos de Mn son siempre totalmente negros.

Rasgos de empobrecimiento. Son zonas en las que se ha producido el lavado del Fe/Mn. Representan zonas decoloradas, de colores pálidos, a veces amarillos y frecuentemente grises, mas o menos verdosos/azulados, que son el resultado de la reducción, movilización y migración de Fe²⁺ y Mn²⁺ seguidas de su correspondiente lavado.

El manganeso se reduce (pasando a la solución del suelo) mucho mas fácilmente que el hierro y para oxidarse (inmovilizándose) requiere unas condiciones oxidantes más fuertes que las que necesita el Fe. Es por tanto mucho más móvil. Tiende a eliminarse del suelo o a acumularse formando nódulos y películas de color negro.

Las acumulaciones forman nódulos, películas y sobre todo motas.

película de Fe	nódulo de Fe de borde neto	nódulos de Fe de borde difuso	películas y nódulos de Mn

A veces el Fe se conserva reducido en la masa del suelo dando coloraciones verdosa/azuladas

Se presentan siempre en suelos sometidos a intensos cambios de humedad estacionales. Como ya se ha expuesto en el apartado anterior, durante las fases húmedas se reduce el Mn y el Fe y se movilizan. Durante las fases de aireación el Mn y el Fe se oxidan, y se inmovilizan. Estos horizontes con colores abigarrados coinciden con la zona de fluctuación de la capa de agua o nivel freático.

La pseudogleyzación se puede formar por aporte de agua temporal procedente de las oscilaciones estacionales que alcanzan los niveles inferiores del suelo o a partir de capas de agua colgadas derivadas de aguas pluviales que al infiltrarse en el suelo quedan retenidas en los horizontes más arcillosos.

Perfil con pseudogleyzación de grado máximo por capa de agua temporal		Perfil con pseudogleyzación por un nivel freático permanente que afecta a los horizontes más profundos del suelo

Como es lógico los rasgos hidromórficos no se encuentran repartidos homogéneamente por el perfil sino que se presentan estratificados según el gradiente de humedad.

Perfil con pseudogleyzación de grado moderado	Perfil con pseudogleyzación de grado intenso

Suelos gley

Presentan horizontes con colores grises/verdosos/azulados como resultado de la saturación permanente de agua. En estas condiciones todo el Fe permanece reducido y en parte puede ser lavado del perfil. Se forman decoloraciones tan amplias que invaden por completo toda la masa basal del suelo.

perfil gley	intenso lavado alrededor de una grieta	masa basal el suelo completamente decolorada

Representan las condiciones de hidromorfía más intensas. Son horizontes que permanecen saturados durante todo el año, o por lo menos la mayor parte de él.

En ocasiones, cuando el suelo no es tan impermeable, durante las fases reductoras, el Fe²⁺ se moviliza y llega a ser eliminado del perfil quedando amplias zonas decoloradas, de colores grises más o menos claros.

Normalmente la saturación en agua del suelo no es homogénea para todo el suelo sino que hay un gradiente vertical de manera que al separarse del nivel de agua los horizontes se encuentran cada vez menos afectados por la hidromorfía. Por ello normalmente en los suelos gleys, como ocurre en los pseudogleys, se presenta una secuencia vertical de sus rasgos hidromórficos.

gley con nivel freático en horizonte inferior	gley con nivel freático en todo el perfil

Microscopio virtual con zoom e imágenes navegables

Horizonte con hidromorfía