Estructura del Suelo

Estructura del Suelo

by Erick Flores

​Estructura del suelo

​Las partículas de humus y las arcillas tienen sus superficies cargadas eléctricamente por lo que presentan un comportamiento coloidal.

Las arcillas entre sí y estas con la materia orgánica se unen formando agregados estructurales que se llaman peds, estos agregados (o terrones) por repetición dan el suelo.

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Los agregados están formados por partículas individuales (minerales, materia orgánica y poros) 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.

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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 bacterias y los hongos y a nivel macro las lombrices representan un importante papel.

 

​Procesos que favorecen el desarrollo de estructura

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 comprobando 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

​Morfología

​Desde el aspecto morfológico la estructura del suelo se define por

• su forma

• su tamaño y

• el grado de manifestación de los agregados.

 

​Forma

​Es la tendencia a manifestarse con un determinado hábito

 Migajosa o grumosa

​Granular

​Angular (o bloques angulares)

​Subangular (o en bloques subangulares).

​Prismática.

​Columnar

​Laminar

​Sin estructura

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​Un esquema de todos estos tipos estructurales se muestra en la siguiente figura

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​Migajosa (o grumosa).

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

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​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

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​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 horizontes B.

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​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 horizontes B.

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​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

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​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

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​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.

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Sin estructura.

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

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​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, medios, finos y muy finos.

​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.

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También influyen:

pH,

CO3^2-,

óxidos e hidróxidos de Fe,

actividad biológica

​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

1. agregadas y

2. 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).

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En las no agregadas se distingue a nivel microscópico la de granos sueltos y la masiva.

microestructuras agregadas

migajosa (izquierda) , granular (derecha)

microestructuras agregadas

bloques angulares (izquierda) y bloques subangulares (derecha)

microestructuras agregadas

laminar

microestructuras no agregadas

granos sueltos (izquierda) y masiva (derecha)

​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.

​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.

Consistencia del suelo

​Es la coherencia entre las partículas del suelo.

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Varía según el estado de humedad por lo que conviene determinarla con el suelo seco, húmedo y mojado.

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Se considera que el suelo está seco cuando cambia de color al añadirle una gota de agua, si esto no sucede decimos que está húmedo cuando no moja la mano al tomarlo, o mojado cuando sí lo hace.

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Si se toma un agregado seco ofrece una cierta resistencia a partirse, al humedecerse se fractura mejor y cuando está mojado puede resultar moldeable y más o menos pegajoso.

Consistencia en seco

Se utiliza en aquellos horizontes que carecen de estructura o que aquella es particular. No existen agregados en el suelo y las partículas del mismo no están unidas entre sí.

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Los horizontes que la presentan están muy bien aireados y son muy penetrables, pero las raíces tienen poco contacto y la retención de agua es muy débil. Si aparece en superficie, los suelos se labran muy bien pero son muy malos a la hora de establecer construcciones sobre ellos, por la dificultad que representan para la cimentación.

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En infraestructuras viarias generan unos taludes muy inestables.

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​Suelto

Consistencia en seco

Los agregados se rompen entre los dedos. Este tipo de consistencia suele estar asociado a estructuras migajosas o granulares.

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El suelo está bien aireado, es fácil de penetrar y ofrece buen contacto a las raíces. La retención de agua es, en general, buena y se labra bien aunque es conveniente que presente un cierto nivel de humedad para que no se destruyan los agregados.

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Para las obras civiles no es muy bueno pero mejor que el "suelto".

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Blando

Consistencia en seco

Los agregados son difíciles de romper con la mano, y en algunos casos es necesario recurrir al martillo.

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La aireación es escasa y las raíces penetran con mucha dificultad en los agregados y suelen crecer a traves de las fisuras.

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Retiene gran cantidad de agua aunque el drenaje puede resultar escaso. Hay que labrarlo con esmero por su propensión a formar "suelas de labor".

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Para las obras suele ser bueno pero conviene ver el comportamiento en húmedo y mojado.

Duro

Consistencia en hùmedo

Se corresponde con el tèrmino anàlogo en seco y presenta un comportamiento semejante.

Suelto

Consistencia en hùmedo

El término deriva de "friare" que significa desmenuzar.

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Se desmenuza con cierta facilidad.

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En seco , suele ser "blando" o algo "duro y su comportamiento es el equivalente a ellos.

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Se labra muy bien y proporciona un buen contacto del suelo con las semillas y con las raíces de las plantas.

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Como contrapartida suele generar una taludes muy inestables.

Friable

Consistencia en hùmedo

No se desmenuza con facilidad.

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En seco suele ser duro o muy duro y con un comportamiento semejante.

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Puede ser muy proclive a la formación de suelas de labor, por ello es necesario cultivarlo con un tempero adecuado.

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Usualmente existe una correspondencia entre la consistencia en seco y en húmedo, si bien en esta situación los agregados se desmenuzan con mayor facilidad. Cuando la tenacidad se mantiene parecida en ambas situaciones, es debido a la presencia de agentes cementantes de tipo químico, como pueden ser los carbonatos, óxidos de hierro u otros semejantes.

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Cuando se humedece se mantiene la coherencia y lo mismo de duro es en seco que en húmedo. Cuando la dureza es atribuible a la arcilla se fractura con más facilidad en húmedo y la consistencia se atenúa. Los distintos estados de consistencia en seco y húmedo nacen de la naturaleza del agente cementante.

Firme

Consistencia en mojado

Se utiliza para indicar que la tierra se pega a las manos.

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Suele ir asociada a suelos duros en seco y poco friables o firmes en húmedo. Cuando el suelo es muy adherente es debido a la presencia de partículas finas no coloidales que no se unen unas a otras para constituir agregados. La presencia de este limo hace que, al no estar adherido, el suelo húmedo se vuelva resbaladizo y se enfangue. Esto tiene una mala consecuencia para el mantenimiento del suelo puesto que la erosión es muy alta.

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Si se labra muy húmedo puede embarrarse y al secarse se forma una costra que dificulta la nascencia de las semillas.

La superficie de los suelos adherentes se vuelve muy resbaladiza.

Adherente

Consistencia en mojado

Tiene la capacidad de poder ser moldeado.

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La plasticidad se mide formando un cordón y estableciendo lo largo y fino que se hace antes de que se rompa. Está en función del contenido de arcilla y del tipo de ella. No va necesariamente unida a la adherencia.

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Son muy difíciles de trabajar porque se forman grandes bloques que impiden un buen contacto de la semilla con el suelo y no hay suministro de agua.

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Son muy difíciles de trabajar porque si están demasiado húmedos pueden formar grandes terrones o suelas de labor.

Plàstico

Rasgos edàficos

Son detalles que destacan en un horizonte , como unidades discretas incluidas en la masa del suelo, identificables por una concentración en un determinado componente o por una estructura diferente.

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Se originan en los procesos edafogenéticos por lo que gozan de una gran importancia.

Hay dos tipos

1. Revestimientos o cutanes

2. Nòdulos

Revestimientos o cutanes

Son acumulaciones de material que tapizan los agregados o los poros del suelo. Este tapizado atenúa la rugosidad y cuando es grueso puede dar lugar a una superficie brillante.

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En ellos hemos de describir algunos aspectos de máximo interes como son:

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1. Cantidad

2. Espesor

3. Naturaleza

4. Origen​

   ​

   Para establecer las características de los revestimientos es necesario recurrir a una lupa, si bien algunos solo son observables al microscopio en lámina delgada​

1) Cantidad

Marca la intensidad del proceso. Se cuantifica según la superficie recubierta y la posición de ésta y se establecen las siguientes categorías:

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1. Zonales

2. Discontinuos​

3. Continuos​

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Zonales

Aparecen en pequeñas áreas sobre los agregados o tapizando los poros.

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Discontinuos

​Tapizan grandes áreas de los agregados o la mayoría de los poros.

 

Continuos

​Ocupan toda la superficie de los agregados o todos los poros.

2) Espesor

Indica la intensidad y duración del proceso, al ser una medida indirecta de la cantidad de material acumulado. Se distingen tres niveles diferentes:

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Delgados.

No envuelven los granos de arena fina, por lo que se aprecian bajo el recubrimiento. Los puentes entre granos de arena son muy débiles. Su espesor es microscópico.

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Moderadamente espesos.

Envuelven los granos de arena fina, que pueden detectarse aunque no se diferencia bien su contorno.

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Espesos.

Su superficie es lisa y no se destacan los granos de arena fina. Los puentes entre granos gruesos son muy firmes.

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3) Naturaleza

El componente más frecuente es la arcilla, aunque también hay revestimientos de materia orgánica, de hierro y de manganeso, o ambos a la vez. En el caso de la arcilla lo más importante es el origen. Ejemplo: revestimiento de arcilla.

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3) Naturaleza

Los constituidos por materia orgánica siempre proceden de un movimiento de la misma en suspensión. Al cesar el flujo, el liquido queda impregnando los agregados y las paredes de los poros mas finos; al desecarse el suelo, queda formando una delgada película sobre ellos. En ocasiones, puede ir en solución en forma de complejo con hierro o aluminio y la causa de su precipitación puede estar en un cambio de pH o del potencial de oxidación que, en el caso del hierro, varía la solubilidad al cambiar de estado ferroso a férrico.

Estas variaciones, en el pH y el potencial redox, son la causa de precipitación del hierro y del manganeso, cuando son éstos los componentes, que se desplazan en sus estados reducidos y más solubles. Imagen: revestimiento de Mn

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4) Origen

Ya hemos analizado el origen de los revestimientos de materia orgánica, hierro, manganeso o ambos. En el caso de la arcilla el origen puede ser doble:

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Iluviaciòn

Presiòn​

Iluviaciòn

Predominan en los poros y sobre los agregados con superficie lisa.

La iluviación es el proceso en el que una sustancia se elimina de un horizonte y se acumula en otro inferior, cuando esa sustancia es la arcilla, el horizonte de acumulación es el que se conoce como Bt. En el horizonte superior, cuando llueve, se forma una suspensión de partículas de arcilla que se mueve a través de los poros y cuando se seca el suelo, los agregados que han quedado empapados se recubren de una fina película arcillosa. En el agregado estas láminas se quedan imbricadas y van recubriendo su superficie formándo una capa reconocible por lo que se conoce como "clay skin" o piel de arcilla.

Presiòn

Solo sobre los agregados y con superficie estriada.

Aparecen cuando el suelo tiene mucha arcilla y de carácter esmectítico que, en el crecer y menguar con los diferentes estados de humedad, genera una fuerte presión de empuje vertical y ascendente que provoca unas grandes fricciones entre los agregados del suelo que pulen su superficie. La presencia de pequeños granos de arena genera una estriación que denotan la fricción. Se conocen como "slickensides" o superficies de fricción y se dan en los vertisoles.

Nòdulos

Son cuerpos tridimensionales de sustancias extrañas a la matriz del suelo y que están incrustados en ella.

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Provienen de una acumulación de material que ha venido en un vehículo acuoso y que al cambiar las condiciones detiene su movimiento por floculación, precipitación o insolubilización, con o sin cristalización posterior.

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Estos fenómenos pueden suceder por variaciones en el pH, el potencial redox, la concentración en alguna sustancia o por sobresaturación de la solución provocada por la evaporación del agua.

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Es conveniente definir los aspectos más notables, como:

Abundancia, tamaño, dureza, forma, color y naturaleza

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Abundancia

Es un índice de la intensidad del proceso de formación.

Se estima en función del volumen total que ocupan en relación al total del horizonte y se establecen varias categorias:

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Muy pocos: < 5 % (en volumen).

Pocos: 5 - 15 %.

Frecuentes: 15 - 40 %.

Abundantes: 40 - 80 %.

Dominantes: > 80 %.​

Tamaño

Su importancia estriba en que marca la duración del proceso. La cristalización de sustancias se ve favorecida por la presencia de pequeños cristales previos que actuan de núcleos, por lo que un tamaño grande del nódulo significaría un aporte continuado de material con una amplia duración temporal.

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Solo se establecen dos categorías:

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Pequeño: hasta 1 cm.

Grande: > 1 cm.​

Dureza

Más que dureza debería decirse tenacidad pues la resistencia a la rotura lo que se indica y no al rayado.

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Es un indicador del nivel de cristalización de la sustancia formadora.

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En el caso de los nódulos de carbonato cálcico permite establecer una característica diagnóstica de gran interes, que se conoce como caliza blanda pulverulenta y que es propia de algunos tipos de suelos. Se establecen dos categorias que corresponden a una sustancia precipitada y con critalización nula o de tamaño impalpable, o de una sustancia bien cristalizada.

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Blando. Se rompe entre el índice y la uña del pulgar.

Duro. No puede romperse con los dedos.​

Forma

La forma nos da una información doble.

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Por una parte nos indica el tiempo en que se realizó el proceso, pues al existir siempre una acreción de los cristales formados, cuando el proceso es actual se presentan formas irregulares al no haberse reorganizado el material, mientras que los procesos antiguos generan formas esféricas o poliédricas.

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Las primeras son propias de procesos de acreción de pequeños cristales y las segundas son propias de una recristalización con formas euédricas propias del mineral de que se trate.

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Por estas razones se establecen tres categorías distintas que no requieren ninguna explicación.

Esférica.

Irregular.

Poliédrica.​

Color

Es una ayuda en la identificación de la naturaleza del nódulo.

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Suelen ser de color blanco, rojizo muy oscuro y negro.

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Blanco: es propio de los constituidos por carbonatos o yeso, que pueden diferenciarse por su efervescencia con un ácido diluido o no, aunque, a veces, puede ser dudosa si se trata de carbonatos de calcio y magnesio pues la dolomita solo produce efervescencia muy débil o en caliente.

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Los rojizos suelen ser de hierro y los negro de manganeso.​

Naturaleza

Indicar la sustancia que forma el nódulo.

La presencia de nódulos de carbonato nos indica un lavado (decarbonatación) en la parte superior con acumulación en el horizonte en que aparecen estos rasgos. De su presencia pueden establecerse importantes deducciones pues las movilizaciones de arcilla solo son posibles en ausencia de carbonatos; ya que ellos elevarían la concentración de calcio en la solución del suelo y flocularían a los coloides arcillosos impidiendo su dispersión. De este modo, la presencia de nódulos calcáreos en un horizonte iluvial (Bt) solo sería posible si su origen fuese posterior al del horizonte en cuestión y dichos carbonatos procederían de una recarbonatación secundaria, generalmente inducida por un clima más árido que el correspondiente al proceso iluvial.

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Los nódulos de hierro , de manganeso o de ambos, implicarían un movimiento de los mismos, que solo es posible en sus formas reducidas. La cristalización se produciría por una precipitación previa de las formas oxidadas, lo que permite deducir la existencia de zonas reductoras en el perfil, asociadas a encharcamientos prolongados de esa zona. El nivel en que se encuentran los nódulos sería el más alto alcanzado por el manto freático.

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