Lección 4. PROPIEDADES FÍSICAS

2 Estructura

Las partículas de humus y las arcillas tienen sus superficies cargadas elecéctricamente por lo que presentan un comportamiento coloidad. Las arcillas entre sí y estas con la materia orgánica se unen formando agregados por lo que las partículas del suelo no se encuentran aisladas, forman unos agregados estructurales que se llaman peds, estos agregados (o terrones) por repetición dan el suelo. Es como un poco la celdilla unidad de los cristales que por repetición origina el mineral. Los agregados están formados por partículas individuales (minerales, materia orgánica y huecos) y le confieren al suelo una determinada estructura.

Se habla de estructura como una propiedad y es más bien un estado, ya que cuando el suelo está seco, se agrieta y se manifiesta la estructura, pero si está húmedo, el suelo se vuelve masivo, sin grietas y la estructura no se manifiesta.

En los peds hay un material inerte, las arenas, que se unen por la materia orgánica y las arcillas y otros agentes cementantes. El proceso dominante es la floculación, los cationes son atraídos a las superficies de las arcillas que se encuentran cargadas negativamente y las unen. Si las arcillas están dispersas, el suelo carece de estructura, si están floculadas, forman estructura. Los procesos de hinchamiento y contracción periódicos producidos por los cambios de humedad favorecen el desarrollo de la estructura. Otro factor que favorece la estructuración es la actividad biológica de los microorganismos, como las bacteria y los hongos y a nivel macro las lombrices representan un importante papel.

La estructura se puede observar directamente en el perfil del suelo, no obstante se ve mucho mejor al tomar una muestra agitándola y presionándola ligeramente en la mano y comprobándo cómo se desmorona en un conjunto de unidades menores (los agregados estructurales). El reconocimiento del tipo de estructura es a veces un criterio muy subjetivo sujeto a la interpretación personal de cada edafólogo.

2.1 Morfología

Desde el aspecto morfológico la estructura del suelo se define por su forma, su tamaño y el grado de manifestación de los agregados.

a) Forma. Es la tendencia a manifestarse con un determinado hábito.

Se definen los siguientes tipos.

Migajosa ( o grumosa). Agregados porosos de forma redondeada (no se ajustan a los agregados vecinos). Típica de los horizontes A.

Granular. Agregados sin apenas poros en su interior, de forma redondeada (no se ajustan a los agregados vecinos). Es similar a la migajosa pero con los agregados compactos. Típica de los horizontes A.

Angular (o en bloques angulares) . Agregados de forma poliédrica, con superficies planas, de aristas vivas y con vértices. Las caras del agregado se ajustan muy bien a las de los agregados vecinos. Típicamente en los horizontes arcillosos, como son los hor. B.

Subangular (o en bloques subangulares) . Agregados de forma poliédrica, con superficies no muy planas, de aristas romas y sin formación de vértices. Las caras del agregado se ajustan moderadamente a las de los agregados vecinos. Típicamente en los horizontes arcillosos, como son los hor. B.

Prismática. Cuando los bloques se desarrollan en una dirección (vertical) más que en las dos horizontales. Presente en los horizontes más arcillosos, a veces hor. B y en ocasiones hor. C.

Columnar. Prismas con su cara superior redondeada. Estructura muy rara. Es típica de los suelos alcalinos  ricos en sodio, en los que las arcillas-Na dispersan y forman el horizonte iluvial con estructura prismática que, cuando el pH es muy elevado, tiende a redondearse en su parte superior como consecuencia de una  hidrólisis alcalina

Laminar. Cuando los agregados se desarrollan en dos direcciones (horizontales) más que en la tercera (vertical). Este tipo estructural es muy poco frecuente y se observa a veces en los horizontes arenosos, como los hor. E.

Sin estructura. Cuando no hay desarrollo de agregados. Horizontes de partículas sueltas (pulverulentos) o masivos (endurecidos).

Un esquema de todos estos tipos estructurales se muestran en la siguiente figura.

b) Tamaño

Los agregados tienen un tamaño superior al milímetro y están compuestos por microagregrados (estos se ponen de manifiesto al presionar un agregado. Por su tamaño se clasifican en: gruesos, medos, finos y muy finos.

c) Grado de desarrollo

Según la intensidad con que se manifieste el desarrollo de la estructura: fuerte, media, débil, nula.

Los agentes responsables de la estructura son las características hídricas junto a la textura y materia orgánica. También influyen: pH, CO3^2-, óxidos e hidróxidos de Fe, actividad biológica...

2.2. Micromorfología

La estructura, como ya se ha descrito, se presenta en el campo, en el perfil del suelo, pero su estudio se completa de manera satisfactoria con el microscopio petrográfico. Es la estructura que muestra el suelo bajo el microscopio. Está relacionada con el tamaño, forma y disposición de las partículas primarias y los huecos en materiales agregados y no agregados y el tamaño, forma y disposición de cualquier agregado presente.

Tipos de microestructuras. Se distinguen dos tipos agregadas y no agregadas. Dentro de las primeras se encuentran las mismas que las descritas para la estructura a nivel del perfil del suelo: migajosa, granular, bloques angulares y subangulares, laminar y prismática (esta última normalmente es demasiado grande como para poder observarla en el microscopio). En las no agregadas se distingue a nivel microscópico la de granos sueltos y la masiva.

migajosa	granular	bloq. subang.	bloq. angulares	laminar	masiva	granos sueltos

En los estudios microscópicos del suelo se analiza no sólo la forma de los agregados sino que además se estudia la composición (fragmentos gruesos, minerales y orgánicos, material fino y poros) y organización (distribuciones, orientaciones y organizaciones de los elementos que componen la estructura).

A partir de la observación micromorfológica se pueden deducir los procesos que han tenido lugar durante la formación del suelo.

2.3 Estabilidad de la estructura

Representa la resistencia a toda modificación de los agregados.

El agente destructor de la estructura es el agua que hincha los materiales y dispersa los agregados.

Los agregados que están en la superficie del suelo, son dispersados por el impacto de las gotas de lluvia.

Por otra parte, al mojarse los peds el agua va entrando hacia el interior de los agregados, va comprimiendo el aire que había y llega un momento en el que el aire tiene que salir y resquebraja o rompe el agregado.

El procedimiento más sencillo para medir la estabilidad consiste en colocar una determinada cantidad de agregados en un recipiente con agua, agitar con una determinada fuerza durante un determinado tiempo, desecar, filtrar los agregados que hayan resistido el tratamiento, pesarlos y compararlos con su peso inicial.

3 Porosidad

Representa el porcentaje total de huecos que hay entre el material sólido de un suelo. La porosidad media de los suelos es del orden del 50%.

Se clasifican por su tamaño en macroporos (ø >50 micras), mesoporos (50-10µ) y microporos (<10).

La porosidad depende fundamentalmente de la textura y de la estructura pero también del factor biótico. El tamaño de las partículas va a condicionar la porosidad resultante de su simple empaquetamiento se forman poros entre los granos de un tamaños similar al de los granos, macroporos muy gruesos en los suelos arenosos y microporos finísimos y medios en los suelos arcillosos. Se llaman poros primarios y son poros muy estables. Los procesos de hinchamiento y contracción debidos a los cambios de humedad estacionales producen macroporos, generalmente muy largos de carácter mas o menos temporales. Estos procesos junto a las acciones aglomerantes de la materia orgánica, los carbonatos, las arcillas y otros materiales forman los agregados los cuales aumentan considerablemente la macroporosidad.

La actividad biológica crea bioporos. Son muchos los organismos que como resultado de su actividad se crean poros en el suelo; particularmente activas son las lombricesas lombrices cuyas galerias representa una magníficas vía para la circulación del agua y el aire y otros organísmos. Por otra parte las raíces de las plantas penetran en el suelo y cuando mueren se descomponen y dejan un abundante espacio poroso.

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 (tanto desde el punto del aire, agua y nutrientes, como la facilidad de penetración de los organismos) y también de enorme repercusión en los procesos formadores de los suelos (alteración, arrastre, iluviación, etc).

En el perfil del suelo pueden ser descritos a simple vista los macroporos que delimitan los agregados (grietas más o menos continuas entre los agregados), pero para los microporos que existen dentro de los agregados es imprescindible el uso de una lupa. Y es el microscopio donde realmente puede ser descritos por su forma, tamaño, interconexiones y calcular sus porcentajes.

La porosidad del suelo se estudia directamente con la técnica micromorfológica y se cuantifica de una manera indirecta en las medidas de pF y de densidad aparente.

Por su forma se distinguen las grietas y los poros que podemos llamar locales (o puntuales en sentido lato); estos últimos pueden ser simples huecos de empaquetamiento, cavidades irregulares resultado de la reorganización de la matrix del suelo y canales producidos por los organismos (raíces, lombrices, artrópodos, etc). En las siguientes fotografías mostramos unos ejemplos de estos poros en el microscopio petrográfico con sólo el polarizador incorporado (los poros quedan en blanco).

grietas	cavidades	canales	de empaquetamiento

En el microscopio óptico quedan bien representados los macroporos, con un tamaño mínimo de alrededor de las 30 micras (ya que este es el espesor normal de las láminas delgadas de suelos que se utilizan en los estudios microscópicos y los poros más pequeños quedaran camuflados por una parte de la masa del suelo que los cubrirá por encima o por debajo). Este tamaño de poros es muy importante porque aunque no son capaces de retener el agua para cederla posteriormente a las plantas, si constituyen las vias de circulación imprescindibles para la movilización del agua, con su doble sentido de eliminación del exceso de agua (evitan el ambiente axfisiante al drenar el agua de estos poros a las 48 horas de producirse una lluvia) y facilitan el acceso del agua a los microporos.

Los poros junto con el material sólido forman la matriz del suelo.

Los macroporos representan las vías para la circulación rápida del agua de gravedad, del aire y son utilizados por las raíces para su penetración en el suelo. El agua que circula por los macroporos por un lado permite su drenaje y eliminación cuando hay exceso y por otro facilita su distribución a los microporos donde queda retenida. Los macroporos pueden aparecer por el simple empaquetamiento en los suelos arenosos o ser el resltado de la estructuración con aparición de grietas que separan a los agregados. También se producen por las raíces, las lombrices y otros organismos; en estos casos los macroporos tienen forma de galerias interconectadas.

En los microporos el agua queda retenida y escapa a la fuerza de gravedad; en los de mayor tamaño puede moverse lentamente y es cedida a las plantas pero en los más pequeños queda tan fuertemente retenida que permanece inmóvil (sólo puede evaporarse) y no es asimilable para las plantas. En estos poros existe una intensa actividad de los microorganismos pero agunos de poros son tan pequeños (tan sólo de algunos nanómetros) que no pueden ni entrar las bacterias.

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