10.1: Perfiles y Procesos de Suelo
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¿Qué es el Suelo?
La palabra "suelo" ha sido definida de manera diferente por distintas disciplinas científicas. En agricultura y horticultura, el suelo generalmente se refiere al medio para el crecimiento de las plantas, típicamente material dentro del metro superior o dos (ver Figura a continuación).
Figura\(\PageIndex{1}\): Perfil de Suelo. La fotografía muestra un perfil de suelo de Dakota del Sur con horizontes A, E y Bt. Las flechas amarillas simbolizan la translocación de arcillas finas al horizonte Bt. La escala está en pies. Fuente: Universidad de Idaho y modificada por D. Grimley.
Usaremos esta definición en este capítulo. En uso común, el término suelo a veces se restringe solo a la capa superficial oscura en la que plantamos nuestras semillas o vegetales. En una definición más amplia, los ingenieros civiles utilizan el término suelo para cualquier material no consolidado (blando cuando está húmedo) que no se considere roca madre. Bajo esta definición, ¡el suelo puede tener hasta varios cientos de pies de espesor! Los suelos antiguos, a veces enterrados y conservados en el subsuelo, se denominan paleosoles (ver Figura a continuación) y reflejan las condiciones climáticas y ambientales pasadas.
Figura\(\PageIndex{2}\): Perfiles de Suelo Moderno versus Enterrado. Un perfil de suelo enterrado, o paleosol (por encima de la cabeza del geólogo), representa el desarrollo del suelo durante el último período interglacial. Un perfil de suelo moderno (Alfisol) ocurre cerca de la superficie terrestre. Fuente: D. Grimley.
Desde un punto de vista un tanto filosófico, el suelo puede verse como la interfaz entre la atmósfera y la corteza terrestre, y a veces se le conoce como la piel de la tierra. El suelo también incorpora aspectos de la biosfera y la hidrosfera. Desde un punto de vista físico, el suelo contiene fases sólidas, líquidas y gaseosas. La porción sólida del suelo consiste predominantemente en materia mineral, pero también contiene materia orgánica (humus) y organismos vivos. Los espacios de poro entre los granos minerales se llenan con proporciones variables de agua y aire.
Importancia del Suelo
El suelo es importante para nuestra sociedad, ya que proporciona la base para la mayoría de los aspectos críticos de la civilización. Nuestras estructuras de edificios y hogares, alimentos, productos agrícolas y productos de madera dependen del suelo. Los bosques, praderas y humedales dependen del suelo. Por supuesto, el suelo también es un componente crítico para la vida terrestre en la tierra, incluyendo la mayoría de los animales, plantas y muchos microorganismos.
El suelo juega un papel en casi todos los ciclos naturales en la superficie terrestre. El ciclo global de nutrientes clave, como Carbono (C), Nitrógeno (N), Azufre (S) y Fósforo (P), todos pasan por el suelo. En el ciclo hidrológico, el suelo ayuda a mediar el flujo de precipitación desde la superficie terrestre hacia el agua subterránea o puede controlar la escorrentía de aguas pluviales hacia lagos, arroyos, bahías y océanos. Los microorganismos o la microflora del suelo pueden ayudar a modificar o destruir los contaminantes ambientales.
Factores formadores del suelo
Los factores fundamentales que afectan la génesis del suelo pueden clasificarse en cinco elementos: clima, organismos, relieve, material parental y tiempo. Se podría decir que el relieve del paisaje, el clima y los organismos dictan el ambiente local del suelo y actúan juntos para causar la meteorización y la mezcla del material parental del suelo sobre tiempo. Los factores formadores del suelo están interrelacionados e interdependientes, pero considerados independientemente proporcionan un marco útil para la discusión y categorización.
A medida que se forma el suelo, a menudo tiene capas distintas, las cuales se describen formalmente como “horizontes”. Los horizontes superiores (etiquetados como los horizontes A y O) son más ricos en material orgánico y por lo tanto son importantes en el crecimiento de las plantas, mientras que las capas más profundas (como los horizontes B y C) conservan más de las características originales de la roca de abajo.
Clima
El papel del clima en el desarrollo del suelo incluye aspectos de temperatura y precipitación.Los suelos en áreas muy frías con condiciones de permafrost (Gelisoles) tienden a ser poco profundos y débilmente desarrollados debido a la corta temporada de crecimiento. Los horizontes superficiales ricos en orgánicos son comunes en áreas bajas debido a la limitada descomposición química. En suelos cálidos tropicales (Ultisols, Oxisols), siendo otros factores iguales, los suelos tienden a ser más gruesos, con lixiviación extensa y alteración mineral. En tales climas, la descomposición de la materia orgánica y la meteorización química ocurren a un ritmo acelerado.
Organismos
Los animales, las plantas y los microorganismos tienen un papel importante en los procesos de desarrollo del suelo, en el suministro de materia orgánica y/o en el ciclo de nutrientes. Gusanos, nematodos, termitas, hormigas, tuzas, topos, cangrejos de río, etc. todos causan una mezcla considerable del suelo y ayudan a mezclar el suelo, airear y aligerar el suelo creando porosidad y creando una estructura natural característica del suelo a lo largo del tiempo. La vida animal, como insectos y mamíferos, puede causar irregularidades en los horizontes del suelo.
La vida vegetal aporta mucha materia orgánica al suelo y ayuda a reciclar los nutrientes con absorción por las raíces en el subsuelo. El tipo de vida vegetal que ocurre en un área determinada, como los tipos de árboles o gramíneas, depende del clima, junto con el material parental y el tipo de suelo. Por lo que claramente hay retroalimentaciones entre los factores formadores del suelo. Con la caída anual de hojas y agujas, los árboles tienden a agregar materia orgánica a las superficies del suelo, ayudando a crear un horizonte A u O delgado y rico en orgánicos a lo largo del tiempo. Los pastos, por otro lado, tienen una masa radicular considerable, además de material orgánico superficial, que se libera al suelo cada otoño para plantas anuales y perennes de corta duración. Por esta razón, los suelos de pastizales (Mollisoles) tienen horizontes A mucho más gruesos con mayores contenidos de materia orgánica, y son más productivos agrícolamente que los suelos forestales. Los pastos liberan materia orgánica a suelos que son más ricos en cationes base, mientras que la hojarasca de hojas y agujas resulta en la liberación de ácidos en el suelo.
Los microorganismos ayudan en la oxidación de residuos orgánicos y en la producción de material de humus. También desempeñan un papel en los ciclos de oxidación-reducción del hierro, la disolución mineral de grano fino (que proporciona nutrientes a las soluciones del suelo) y la neoformación de minerales. Las nuevas investigaciones están ampliando continuamente nuestro conocimiento sobre el papel de los microorganismos en el crecimiento de las plantas, el ciclo de nutrientes y las transformaciones minerales.
Relieve (topografía y drenaje)
El paisaje local puede tener un efecto sorprendentemente fuerte en los suelos que se forman en el sitio. La topografía local puede tener importantes efectos microclimáticos así como afectar las tasas de erosión del suelo. En comparación con las regiones planas, las áreas con pendientes pronunciadas en general tienen más erosión del suelo, más escorrentía de agua de lluvia y menos infiltración de agua, todo lo cual conduce a un desarrollo más limitado del suelo en áreas muy montañosas o montañosas. En el hemisferio norte, las pendientes orientadas al sur están expuestas a ángulos de luz solar más directos y, por lo tanto, son más cálidas y secas que las pendientes orientadas al norte Las laderas más frías y húmedas orientadas al norte tienen una comunidad vegetal más dinámica debido a la menor evapotranspiración y, en consecuencia, experimentan menos erosión debido al enraizamiento vegetal del suelo y tienen un desarrollo de suelo más grueso.
El drenaje del suelo afecta los estados de oxidación-reducción del hierro, la acumulación y preservación de materia orgánica y los tipos de vegetación local. Los suelos bien drenados, generalmente en colinas o superficies laterales, son más parduscos o rojizos debido a la conversión del hierro ferroso (Fe 2+) en minerales con hierro férrico (Fe 3+). Los suelos más mal drenados, en tierras bajas, llanuras aluviales o depresiones de tierras altas, tienden más a ser más grisáceos, gris verdoso (gleyed) o de color oscuro, debido a la reducción de hierro (a Fe 2+) y la acumulación y preservación de materia orgánica en áreas que tienden a la anóxica. Las áreas con mal drenaje también tienden a ser tierras bajas en las que el material del suelo puede lavarse y acumularse de las tierras altas circundantes, lo que a menudo resulta en horizontes A u O sobreespesados. Por el contrario, las áreas de pendiente pronunciada en las tierras altas pueden experimentar erosión y tener horizontes superficiales más delgados.
Material padre
El material padre de un suelo es el material a partir del cual se ha desarrollado el suelo, ya sean arenas fluviales, arcillas lacustres, loess arrastrados por el viento, depósitos costeros, depósitos glaciares o varios tipos de roca rocosa. En suelos juveniles, el material parental tiene una clara conexión con el tipo de suelo y tiene una influencia significativa. Con el tiempo, a medida que los procesos de meteorización profundizan, mezclan y alteran el suelo, el material parental se vuelve menos reconocible a medida que los procesos químicos, físicos y biológicos toman su efecto. El tipo de material parental también puede afectar la rapidez del desarrollo del suelo. Los materiales madre que son altamente resistentes a la intemperie (como la ceniza volcánica) se transformarán más rápidamente en suelos altamente desarrollados, mientras que los materiales madre que son ricos en cuarzo, por ejemplo, tardarán más en desarrollarse. Los materiales parentales también proporcionan nutrientes a las plantas y pueden afectar el drenaje interno del suelo (por ejemplo, la arcilla es más impermeable que la arena e impide el drenaje).
Tiempo
En general, los perfiles de suelo tienden a volverse más gruesos (más profundos), más desarrollados y más alterados con el tiempo. Sin embargo, la tasa de cambio es mayor para suelos en etapas juveniles de desarrollo. El grado de alteración y profundización del suelo se ralentiza con el tiempo y en algún momento, después de decenas o cientos de miles de años, puede acercarse a una condición de equilibrio donde la erosión y profundización (remociones y adiciones) se equilibran. Los suelos jóvenes (< 10,000 años) están fuertemente influenciados por el material parental y suelen desarrollar horizontes y carácter rápidamente. Los suelos de edad moderada (aproximadamente 10,000 a 500,000 años de edad) están desacelerando en el desarrollo y profundización del perfil, y pueden comenzar a acercarse a las condiciones de equilibrio. Los suelos viejos (>500,000 años) generalmente han alcanzado su límite en cuanto a la horizontal y estructura física del suelo, pero pueden continuar alterándose química o mineralógicamente.
Sin duda, el desarrollo del suelo no siempre es continuo. Los eventos geológicos pueden enterrar rápidamente suelos (deslizamientos de tierra, avance de glaciares, transgresión de lagos), pueden causar remoción o truncamiento de suelos (ríos, costas) o pueden provocar renovación del suelo con adiciones de sedimentos depositados lentamente que se suman al suelo (depósitos de viento o llanuras aluviales). La mezcla biológica a veces puede causar regresión del suelo, una inversión o un bache en la carretera para el camino normal de desarrollo creciente con el tiempo.