En el suelo, podemos distinguir diferentes propiedades interactuando entre sí originando a su vez una diversidad de tipos de suelos, en función de la incidencia de cada una de ellas. Las principales propiedades del suelo son: físicas, químicas y biológicas. Las propiedades físicas más importantes del suelo son: textura, estructura, densidad aparente, densidad real, porosidad, distribución de poros por el tamaño, consistencia, infiltración, permeabilidad, conductividad hidráulica, percolación y color. A continuación se explicará cada una de ellas.
2.1.1 Textura.
La textura en todos los sentidos, es una de las propiedades más importantes del suelo y que incide en muchas otras características o propiedades de los suelos. En el riego y el drenaje, la textura juega un papel fundamental, en el cálculo de láminas de riego, de lavado, en el proyecto y diseño de sistemas de riego y de drenaje. Por esta razón haremos una descripción amplia de la misma.
La textura se refiere a las proporciones porcentuales de las agrupaciones por tamaños de los granos individuales en una masa de suelo. Se refiere específicamente a los porcentajes de arcilla, del limo y de las arenas de menos de 2 mm de diámetro. Si las partículas mayores de 2 mm están presentes en cantidades significativas, al nombre de la textura se le agregará el adjetivo de gravoso o pedregoso según sea el caso.
Se han propuesto muchas escalas granulométricas, pero dos de ellas son las más usadas en la edafología: El Sistema Internacional, propuesto por Atterberg, y el sistema usado por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (U.S.D.A.), que en parte es coincidente con el primero, aunque establece más separaciones. Los análisis mecánicos de suelos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos se reportan generalmente en ambos sistemas. En nuestro país, se ha extendido el sistema del U.S.D.A. Enseguida se presentan ambos:
Rara vez una muestra de suelo estará constituida totalmente por una sola fracción. Por ello, las clases de textura están basadas sobre distintas combinaciones de arena, limo y arcilla. La textura del suelo y las posibles combinaciones de ellas se presentan gráficamente en el triángulo de las texturas como el que se muestra enseguida:
Como se observa en el triángulo de texturas, los nombres de las clases de suelos básicamente se apoyan en los términos: arena, limo, arcilla y migajón o franco, usados ya sea como nombres o adjetivos o ambos. Las clases texturales que se muestran son doce, éstos son:
1. Arena 5. Migajon limoso 9. Migajon arcillo limoso
2. Arena migajonosa 6. Limo 10. Arcilla arenosa
3. Migajon arenoso 7. Migajon areno arcilloso 11. Arcilla limosa
4. Migajon (franco) 8. Migajon arcilloso 12. Arcilla
Las clases que llevan el término "areno" o "arenoso" se suelen modificar además con los términos "muy fino", "fino", "grueso" y "muy grueso".
En relación con la fertilidad y absorción de agua, podemos mencionar que en los suelos de textura fina donde predomina la arcilla se tiene una mayor capacidad de absorción de nutrientes, usualmente son más fértiles. En los suelos arenosos se tienen poros grandes y permiten una más rápida infiltración del agua. Sin embargo, los suelos arcillosos tienen una mayor capacidad de retención de agua debido a su mayor área superficial; tienen un volumen de vacíos total, mayor que los suelos arenosos.
Resumiendo el triángulo de las texturas y lo que hemos mencionado en relación con el porcentaje de partícula s y el tipo de suelos, presentamos el siguiente cuadro:
2.1.2 Estructura
Desde el punto de vista morfológico, es el grado, forma o modo en que las partículas integrantes de un suelo, se asocian entre sí, formando en forma natural grupos unidos sin la intervención del hombre.
Los agregados son unidades secundarias o gránulos de muchas partículas de suelo enlazadas o cementadas por sustancias orgánicas, óxidos de hierro, carbonatos, arcillas o sílice. Los agregados naturales se denominan peds (granos) y varían su estabilidad en el agua; los terrones son masas coherentes de suelo, de cualquier forma, que se han quebrado por un medio artificial como la labranza.
La estructura afecta la penetración del agua, el drenaje, la aireación y el desarrollo de las raíces, incidiendo así en la productividad del suelo y las facilidades de la labranza.
Los diferentes tipos de estructura más comunes se presentan enseguida:
De acuerdo con la estructura presente en un suelo se presentan características específicas en relación con otras propiedades físicas del suelo, entre las más importantes se encuentra la infiltración (propiedad muy importante en aspectos de riego). La siguiente figura describe la relación que tiene la estructura con la infiltración.
Los suelos granulares (esferoidal) y los de grano simple (sin estructura) tienen una rápida infiltración, los bloques y los prismáticos tienen velocidades moderadas y suelos laminares y masivos tienen baja velocidad de infiltración.
Cuadro 7. Relación de la estructura con la velocidad de infiltración. Tipos de Estructura
Velocidad de infiltración
Granular
Rápida
Migajosa
Rápida
Laminar
Lenta
Bloques angulares
Lenta
Bloques Subangulares
Moderada
Prismática
Moderada
Columnar
Moderada
2.1.3 Densidad aparente.
La densidad aparente de un suelo, se define como el cociente que resulta de dividir el peso de suelo seco entre el volumen total, incluyendo los poros. Usualmente se expresa en gr/cm3. Para fines prácticos, conceptualmente esto es lo mismo que la gravedad específica, peso específico o peso volumétrico.
Da = PssVt
donde:
Da = Densidad aparente (gr/cm3)
Pss = Peso del suelo seco (gr)
Vt = Volumen total (cm3)
Los valores de la densidad aparente varían en función de las propiedades de los suelos fundamentalmente con la textura y el contenido de materia orgánica. Sin embargo como valores medios se tienen los siguientes:
Arenas 1.4 - 1.6 gr/cm3
Francos 1.3 - 1.4 gr/cm3
Arcillas 1.1 - 1.3 gr/cm3
Suelos orgánicos 0.7 - 1.1 gr/cm3
La determinación de la densidad aparente puede hacerse por diferentes métodos; con muestras alteradas e inalteradas. Entre ellos se pueden mencionar:
a. Método de campo utilizando plástico.
b. Utilizando barrenas o cilindros de volumen conocido (método de campo).
c. Método del terrón o parafina (método de laboratorio).
d. Método del petróleo (método de laboratorio).
a. Método de campo utilizando plástico.
Este método consiste en hacer un agujero en el sitio que se desee conocer la densidad aparente, de dimensiones regulares de 20x20x15 cm aproximadamente, habiendo previamente limpiado la superficie de malezas, residuos vegetales, piedras o cualquier cosa semejante. La porción de suelo obtenida se pesa. Se obtiene el volumen de suelo que ocupaba esa porción, mediante el uso de plástico, el cual deberá de cubrir la oquedad lo más ajustado posible, se vierte sobre él una cantidad de agua hasta que llegue al ras (donde se encontraba la superficie del suelo), la cantidad de agua vertida debe ser medida con una probeta graduada. La porción de suelo obtenida se seca en estufa hasta peso constante. De no ser posible secar toda la porción de suelo en la estufa, se obtiene una muestra y se pesa en húmedo y en seco, para obtener el porcentaje de humedad. La densidad aparente se calculará con la siguiente fórmula:
Da = 100 PshVt (100 + Ps)
donde:
Da = densidad aparente (gr/cm3)
Psh = peso de suelo húmedo (gr)
Vt = volumen total de agua (cm3)
Ps = porcentaje de humedad con respecto al peso de suelo seco (%)
2.1.4 Densidad real.
La densidad real de un suelo, es la relación que existe entre el peso de éste, en seco (Pss) y el volumen real o sea el volumen de sus partículas (Vp). Usualmente se expresa en gr/cm3.
Dr = PssVp
donde:
Dr = densidad real (gr/cm3)
Pss = peso del suelo seco (gr)
Vp = volumen de las partículas (cm3)
La densidad real se puede considerar casi constante debido a que varía de 2.60 a 2.75 gr/cm3.
2.1.5 Porosidad
La porosidad se define como el porcentaje del volumen total de suelo que está ocupado por los poros:
Pt = Vx 100Vt
donde:
Pt = porosidad, %
V = volumen de vacíos, cm3
Vt = volumen total, cm3
El espacio poroso es la porción de suelo no ocupado por partículas sólidas (minerales u orgánicas). Los espacios porosos están ocupados por aire y agua. El arreglo de las partículas sólidas del suelo determina la cantidad de espacio poroso. La relación de la textura con la porosidad es alta; en suelos arenosos, se tienen poros grandes y continuos, en suelos arcillosos, se tienen poros muy pequeños pero más abundantes, por lo mismo, los suelos arcillosos tienen una mayor porosidad total.
En suelos arcillosos el escaso intercambio de aire puede ser inadecuado para las raíces de las plantas. El movimiento más rápido de agua y de aire está en las arenas y suelos de agregados fuertes, cuyos agregados actúan como granos y paquetes para formar poros grandes.
Los poros pueden dividirse en cuatro grupos de acuerdo al tamaño: macro poros (0.2 mm), poros medios (0.2 a 0.02 mm), poros finos (0.02 a 0.002 mm), poros muy finos (menores a 2 micrones).
Para el crecimiento adecuado de las plantas es más importante el tamaño de los poros que el espacio poroso total, esto es, debido al tamaño de raíces (8 a 12 micrones) las cuales en poros grandes se desarrollarán mejor.
El mejor balance de retención de agua (micro poros) más el adecuado movimiento de aire y agua (macro poros) está en suelos de textura media como los francos.
Los valores de la porosidad fluctúan alrededor de los porcentajes siguientes:
30% para las arenas
50% para las texturas francas
65% para las arcillas.
El porcentaje de volumen de un suelo ocupado por los poros puede ser calculado por:
% espacio poroso (Vv) = 100%(Vm) - % espacio sólido(Vs).
La figura siguiente describe los volúmenes de partículas y de vacíos presentes en el suelo, como se sabe, estos se relacionan con las fases presentes en el mismo.
Los datos obtenidos en las determinaciones de densidad aparente y densidad real se pueden utilizar para obtener el valor de la porosidad total del suelo, la cual se obtiene utilizando la siguiente ecuación:
Pt = porosidad total (%)
Dr = densidad real (gr/cm3)
Da = densidad aparente (gr/cm3)
También el valor de la densidad aparente puede ser utilizado para determinar el peso de la capa de un suelo, éste es un dato indispensable para expresar algunos datos analíticos en kg/ha. Para obtener este dato se emplea la fórmula:
P = Da x E x S
Donde:
P = peso del suelo (ton/ha)
Da = densidad aparente (ton/m3 o gr/cm3)
E = espesor de la capa (m)
S = superficie del suelo (usualmente referida a 1 ha =10000 m2)
Por ejemplo:
Cuál sería el peso de una capa de suelo de 25 cm de espesor con una densidad aparente de 1.3 gr/cm3 en una hectárea?
P = Da x E x S
P = 1.3 ton/m3 x 0.25 m x 10000 m2
P = 3250 ton.
La aplicación práctica de este resultado, es que si nosotros quisiéramos saber aproximadamente, qué cantidad de algún elemento nutritivo tenemos en un suelo, lo podemos determinar. Por ejemplo, se determinó que en una muestra de suelo del caso anterior se tienen 15 ppm de potasio ¿cuántos kg/ha de potasio tendríamos?
Sabemos que 1 ppm = 1 mg
Da = 1.3 gr/cm3
El peso del suelo en una hectárea es de 3250 ton = 3.25 x 106 kg
Entonces:
Potasio = (3.25 x 106 kg) x (15 x10-6 kg) = 48.75 kg/ha
2.1. Características físicas del suelo.
En el suelo, podemos distinguir diferentes propiedades interactuando entre sí originando a su vez una diversidad de tipos de suelos, en función de la incidencia de cada una de ellas. Las principales propiedades del suelo son: físicas, químicas y biológicas. Las propiedades físicas más importantes del suelo son: textura, estructura, densidad aparente, densidad real, porosidad, distribución de poros por el tamaño, consistencia, infiltración, permeabilidad, conductividad hidráulica, percolación y color. A continuación se explicará cada una de ellas.
2.1.1 Textura.
La textura en todos los sentidos, es una de las propiedades más importantes del suelo y que incide en muchas otras características o propiedades de los suelos. En el riego y el drenaje, la textura juega un papel fundamental, en el cálculo de láminas de riego, de lavado, en el proyecto y diseño de sistemas de riego y de drenaje. Por esta razón haremos una descripción amplia de la misma.
La textura se refiere a las proporciones porcentuales de las agrupaciones por tamaños de los granos individuales en una masa de suelo. Se refiere específicamente a los porcentajes de arcilla, del limo y de las arenas de menos de 2 mm de diámetro. Si las partículas mayores de 2 mm están presentes en cantidades significativas, al nombre de la textura se le agregará el adjetivo de gravoso o pedregoso según sea el caso.
Se han propuesto muchas escalas granulométricas, pero dos de ellas son las más usadas en la edafología: El Sistema Internacional, propuesto por Atterberg, y el sistema usado por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (U.S.D.A.), que en parte es coincidente con el primero, aunque establece más separaciones. Los análisis mecánicos de suelos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos se reportan generalmente en ambos sistemas. En nuestro país, se ha extendido el sistema del U.S.D.A. Enseguida se presentan ambos:
Rara vez una muestra de suelo estará constituida totalmente por una sola fracción. Por ello, las clases de textura están basadas sobre distintas combinaciones de arena, limo y arcilla. La textura del suelo y las posibles combinaciones de ellas se presentan gráficamente en el triángulo de las texturas como el que se muestra enseguida:
Como se observa en el triángulo de texturas, los nombres de las clases de suelos básicamente se apoyan en los términos: arena, limo, arcilla y migajón o franco, usados ya sea como nombres o adjetivos o ambos. Las clases texturales que se muestran son doce, éstos son:
1. Arena 5. Migajon limoso 9. Migajon arcillo limoso
2. Arena migajonosa 6. Limo 10. Arcilla arenosa
3. Migajon arenoso 7. Migajon areno arcilloso 11. Arcilla limosa
4. Migajon (franco) 8. Migajon arcilloso 12. Arcilla
Las clases que llevan el término "areno" o "arenoso" se suelen modificar además con los términos "muy fino", "fino", "grueso" y "muy grueso".
En relación con la fertilidad y absorción de agua, podemos mencionar que en los suelos de textura fina donde predomina la arcilla se tiene una mayor capacidad de absorción de nutrientes, usualmente son más fértiles. En los suelos arenosos se tienen poros grandes y permiten una más rápida infiltración del agua. Sin embargo, los suelos arcillosos tienen una mayor capacidad de retención de agua debido a su mayor área superficial; tienen un volumen de vacíos total, mayor que los suelos arenosos.
Resumiendo el triángulo de las texturas y lo que hemos mencionado en relación con el porcentaje de partícula s y el tipo de suelos, presentamos el siguiente cuadro:
2.1.2 Estructura
Desde el punto de vista morfológico, es el grado, forma o modo en que las partículas integrantes de un suelo, se asocian entre sí, formando en forma natural grupos unidos sin la intervención del hombre.
Los agregados son unidades secundarias o gránulos de muchas partículas de suelo enlazadas o cementadas por sustancias orgánicas, óxidos de hierro, carbonatos, arcillas o sílice. Los agregados naturales se denominan peds (granos) y varían su estabilidad en el agua; los terrones son masas coherentes de suelo, de cualquier forma, que se han quebrado por un medio artificial como la labranza.
La estructura afecta la penetración del agua, el drenaje, la aireación y el desarrollo de las raíces, incidiendo así en la productividad del suelo y las facilidades de la labranza.
Los diferentes tipos de estructura más comunes se presentan enseguida:
De acuerdo con la estructura presente en un suelo se presentan características específicas en relación con otras propiedades físicas del suelo, entre las más importantes se encuentra la infiltración (propiedad muy importante en aspectos de riego). La siguiente figura describe la relación que tiene la estructura con la infiltración.
Los suelos granulares (esferoidal) y los de grano simple (sin estructura) tienen una rápida infiltración, los bloques y los prismáticos tienen velocidades moderadas y suelos laminares y masivos tienen baja velocidad de infiltración.
Cuadro 7. Relación de la estructura con la velocidad de infiltración. Tipos de Estructura
Velocidad de infiltración
Granular
Rápida
Migajosa
Rápida
Laminar
Lenta
Bloques angulares
Lenta
Bloques Subangulares
Moderada
Prismática
Moderada
Columnar
Moderada
2.1.3 Densidad aparente.
La densidad aparente de un suelo, se define como el cociente que resulta de dividir el peso de suelo seco entre el volumen total, incluyendo los poros. Usualmente se expresa en gr/cm3. Para fines prácticos, conceptualmente esto es lo mismo que la gravedad específica, peso específico o peso volumétrico.
Da = PssVt
donde:
Da = Densidad aparente (gr/cm3)
Pss = Peso del suelo seco (gr)
Vt = Volumen total (cm3)
Los valores de la densidad aparente varían en función de las propiedades de los suelos fundamentalmente con la textura y el contenido de materia orgánica. Sin embargo como valores medios se tienen los siguientes:
Arenas 1.4 - 1.6 gr/cm3
Francos 1.3 - 1.4 gr/cm3
Arcillas 1.1 - 1.3 gr/cm3
Suelos orgánicos 0.7 - 1.1 gr/cm3
La determinación de la densidad aparente puede hacerse por diferentes métodos; con muestras alteradas e inalteradas. Entre ellos se pueden mencionar:
a. Método de campo utilizando plástico.
b. Utilizando barrenas o cilindros de volumen conocido (método de campo).
c. Método del terrón o parafina (método de laboratorio).
d. Método del petróleo (método de laboratorio).
a. Método de campo utilizando plástico.
Este método consiste en hacer un agujero en el sitio que se desee conocer la densidad aparente, de dimensiones regulares de 20x20x15 cm aproximadamente, habiendo previamente limpiado la superficie de malezas, residuos vegetales, piedras o cualquier cosa semejante. La porción de suelo obtenida se pesa. Se obtiene el volumen de suelo que ocupaba esa porción, mediante el uso de plástico, el cual deberá de cubrir la oquedad lo más ajustado posible, se vierte sobre él una cantidad de agua hasta que llegue al ras (donde se encontraba la superficie del suelo), la cantidad de agua vertida debe ser medida con una probeta graduada. La porción de suelo obtenida se seca en estufa hasta peso constante. De no ser posible secar toda la porción de suelo en la estufa, se obtiene una muestra y se pesa en húmedo y en seco, para obtener el porcentaje de humedad. La densidad aparente se calculará con la siguiente fórmula:
Da = 100 PshVt (100 + Ps)
donde:
Da = densidad aparente (gr/cm3)
Psh = peso de suelo húmedo (gr)
Vt = volumen total de agua (cm3)
Ps = porcentaje de humedad con respecto al peso de suelo seco (%)
2.1.4 Densidad real.
La densidad real de un suelo, es la relación que existe entre el peso de éste, en seco (Pss) y el volumen real o sea el volumen de sus partículas (Vp). Usualmente se expresa en gr/cm3.
Dr = PssVp
donde:
Dr = densidad real (gr/cm3)
Pss = peso del suelo seco (gr)
Vp = volumen de las partículas (cm3)
La densidad real se puede considerar casi constante debido a que varía de 2.60 a 2.75 gr/cm3.
2.1.5 Porosidad
La porosidad se define como el porcentaje del volumen total de suelo que está ocupado por los poros:
Pt = Vx 100Vt
donde:
Pt = porosidad, %
V = volumen de vacíos, cm3
Vt = volumen total, cm3
El espacio poroso es la porción de suelo no ocupado por partículas sólidas (minerales u orgánicas). Los espacios porosos están ocupados por aire y agua. El arreglo de las partículas sólidas del suelo determina la cantidad de espacio poroso. La relación de la textura con la porosidad es alta; en suelos arenosos, se tienen poros grandes y continuos, en suelos arcillosos, se tienen poros muy pequeños pero más abundantes, por lo mismo, los suelos arcillosos tienen una mayor porosidad total.
En suelos arcillosos el escaso intercambio de aire puede ser inadecuado para las raíces de las plantas. El movimiento más rápido de agua y de aire está en las arenas y suelos de agregados fuertes, cuyos agregados actúan como granos y paquetes para formar poros grandes.
Los poros pueden dividirse en cuatro grupos de acuerdo al tamaño: macro poros (0.2 mm), poros medios (0.2 a 0.02 mm), poros finos (0.02 a 0.002 mm), poros muy finos (menores a 2 micrones).
Para el crecimiento adecuado de las plantas es más importante el tamaño de los poros que el espacio poroso total, esto es, debido al tamaño de raíces (8 a 12 micrones) las cuales en poros grandes se desarrollarán mejor.
El mejor balance de retención de agua (micro poros) más el adecuado movimiento de aire y agua (macro poros) está en suelos de textura media como los francos.
Los valores de la porosidad fluctúan alrededor de los porcentajes siguientes:
30% para las arenas
50% para las texturas francas
65% para las arcillas.
El porcentaje de volumen de un suelo ocupado por los poros puede ser calculado por:
% espacio poroso (Vv) = 100%(Vm) - % espacio sólido(Vs).
La figura siguiente describe los volúmenes de partículas y de vacíos presentes en el suelo, como se sabe, estos se relacionan con las fases presentes en el mismo.
Los datos obtenidos en las determinaciones de densidad aparente y densidad real se pueden utilizar para obtener el valor de la porosidad total del suelo, la cual se obtiene utilizando la siguiente ecuación:
Pt = porosidad total (%)
Dr = densidad real (gr/cm3)
Da = densidad aparente (gr/cm3)
También el valor de la densidad aparente puede ser utilizado para determinar el peso de la capa de un suelo, éste es un dato indispensable para expresar algunos datos analíticos en kg/ha. Para obtener este dato se emplea la fórmula:
P = Da x E x S
Donde:
P = peso del suelo (ton/ha)
Da = densidad aparente (ton/m3 o gr/cm3)
E = espesor de la capa (m)
S = superficie del suelo (usualmente referida a 1 ha =10000 m2)
Por ejemplo:
Cuál sería el peso de una capa de suelo de 25 cm de espesor con una densidad aparente de 1.3 gr/cm3 en una hectárea?
P = Da x E x S
P = 1.3 ton/m3 x 0.25 m x 10000 m2
P = 3250 ton.
La aplicación práctica de este resultado, es que si nosotros quisiéramos saber aproximadamente, qué cantidad de algún elemento nutritivo tenemos en un suelo, lo podemos determinar. Por ejemplo, se determinó que en una muestra de suelo del caso anterior se tienen 15 ppm de potasio ¿cuántos kg/ha de potasio tendríamos?
Sabemos que 1 ppm = 1 mg
Da = 1.3 gr/cm3
El peso del suelo en una hectárea es de 3250 ton = 3.25 x 106 kg
Entonces:
Potasio = (3.25 x 106 kg) x (15 x10-6 kg) = 48.75 kg/ha
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