El Suelo.

Introducción.

El suelo es el medio ambiente en el cual se desarrollan las raíces y del cual extraen el agua y los elementos nutritivos que extraen las plantas. Las exigencias para el desarrollo el sistema radicular y la importante función que este realiza, hace que sea absolutamente necesario el conocimiento de las características básicas del suelo para poder analizar, interpretar y dar una solución correcta a los problemas que plantea la fertilización. El suelo que es la parte superficial de la corteza terrestre, es un sistema complejo y heterogéneo compuesto por la mezcla de diversos materiales sólidos, líquidos y gaseosos que forman las tres fases diferentes que lo integran. La fase sólida esta constituida por una parte mineral de partículas con formas, tamaños y composición química muy variada y por una parte orgánica, que abarca desde organismos vivos hasta materiales orgánicos en distintas etapas de descomposición. La fase líquida consiste en agua que ocupa parte de los espacios entre las partículas sólidas y que lleva disueltos distintos elementos químicos, según la composición del suelo. Finalmente, la fase gaseosa esta integrada por el aire, que se difunde en el suelo desde la atmósfera, a través de los espacios entre las partículas y los gases producidos en el propio suelo, por lo que la composición y el volumen es variable. La complejidad de este sistema disperso, no solo se debe a la heterogeneidad de los elementos que lo componen, sino sobre todo, a que se trata de un sistema muy dinámico, con una gran cantidad de interacciones entre los numerosos y variados factores que intervienen en él. 1. Formación de los suelos La formación de los suelos, a partir de los materiales rocosos originales, es un proceso lento y gradual, que se produce a través de un proceso de intemperización físico como químico, junto a la actividad biológica. La amplia variación que existe entre los suelos se debe a los efectos diferenciales que existen entre los diferentes factores que intervienen en su proceso de formación. Los factores que influyen en la formación de los suelos son:
Material original o parental, referido al tipo de rocas a partir de las cuales se originaron los suelo.
Clima, especialmente relacionado con temperatura y humedad.
Organismos vivientes, representados por plantas y animales microscópicos y macroscópicos.
Topografía, respecto a forma y posición de la superficie del terreno.




Tiempo, durante el cual los materiales originales han estado expuestos a los procesos de formación del suelo.

La acción inicial que se ejerce sobre la roca original es en gran parte mecánica, descomposición térmica y fragmentación debidos a cambios de temperatura. Conforme la roca se rompe en partículas más pequeñas, aumenta el área superficial total que queda expuesta a la atmósfera. La acción química del agua, oxígeno, dióxido de carbono y varios ácidos disminuye aún más el tamaño de los fragmentos de roca y altera la composición química de muchos de los materiales. Por último, la acción de los microorganismos y plantas y animales superiores aporta materia orgánica al material rocoso intemperizado, y el suelo comienza a formarse. Todos estos factores formadores de suelos actúan permanentemente, por lo que el proceso de formación de suelo es continuo. Los suelos aptos para la producción de los cultivos necesitaron cientos o miles de años para formarse. En este sentido, podría considerarse al suelo como un recurso no renovable. Por ello, es de suma importancia proteger nuestros suelos de los efectos destructores de la erosión y del agotamiento de nutrientes.

2. Constituyentes del suelo Fase sólida. Está formada por material mineral y materia orgánica. En la composición mineralógica del suelo hay que distinguir entre los minerales primarios, los minerales secundarios y los óxidos y sales no combinadas. Los minerales primarios son los materiales que componen la roca madre y que se exponen a su progresiva alteración por la acción de los diversos elementos fisicoquímicos y biológicos. Entre los minerales primarios se destacan los feldespatos, la hornblenda, el cuarzo, la mica y los carbonatos. Los minerales secundarios proceden de la alteración de los minerales primarios y constituyen una de las fracciones más importantes del suelo, por sus propiedades físico-químicas. En este grupo se destacan las minerales cristalinos como las arcillas, los silicatos amorfos como el alofán. Los óxidos y sales como productos de descomposición, pueden tener origen primario o secundario. Entre los elementos más característicos de este grupo, figuran los carbonatos, principalmente de calcio y magnesio. Los suelos contienen cantidades variables de materia orgánica, cuyo origen son los organismos vivos, principalmente los restos vegetales. Estos materiales se encuentran en todas las fases posibles de descomposición, desde los residuos frescos hasta la materia orgánica, totalmente descompuesta y estabilizada conocida como humus, formada principalmente por sustancias complejas como los ácidos húmicos y fúlvico. Estas sustancias, de carácter coloidal, al igual que las arcillas, le confiere al suelo importantes propiedades físico-químicas. Fase líquida. Está constituida por el agua que está adsorbida por las partículas sólidas del suelo y constituye lo que se denomina la solución del suelo. Dada la estrecha relación que existe entre el agua y los elementos nutritivos, como factores que son de crecimiento para la planta y las interacciones existentes entre ellos, el conocimiento de la disponibilidad de este elemento es básico para una correcta planificación de la fertilización.

Fase gaseosa. La composición del aire del suelo en la capa superficial es muy similar al de la atmósfera, es decir un 79 % de nitrógeno, 20-21 % de oxígeno, 0,1 – 1,0 % de anhídrido carbónico. Así como gases inertes y vapor de agua. El espacio ocupado por el aire depende del contenido de agua del suelo y, por lo tanto, está sometido a las variaciones continuas de ésta. A medida que aumenta la profundidad del suelo, se produce un aumento considerable de anhídrido carbónico, como producto resultante de la respiración de las raíces y de los organismos vivos, y una reducción importante del oxígeno. En condiciones de baja permeabilidad, se producen condiciones de anaerobiosis, en las que se acumulan productos como el metano, etileno y sulfuros, los cuales son tóxicos para los cultivos. De aquí la importancia de un buen drenaje, para asegurar la adecuada aireación del suelo.

3. Perfil del suelo. El perfil del suelo está compuesto, generalmente, por varias capas u horizontes que se superponen una sobre otra de forma aproximadamente paralela a la superficie. Cada uno de estos horizontes difiere, en sus características de físicas, químicas, actividad biológica y pueden tener espesores variables. La formación de los horizontes de un suelo resulta de la combinación del conjunto de materiales propios alterados que han permanecido in situ y de la depositación de otros materiales procedentes de otras áreas. En general, en un suelo bien desarrollado se distinguen, al menos, tres horizontes bien diferenciados, que se designan con las letras A, B y C. Horizonte A. Es la capa más superficial del suelo que tiene el mayor contenido de materia orgánica. Por ello, suele tener un color más oscuro, una mejor estructura, buen contenido de poros, abundancia de raíces, una mayor superficie de organismos, y un mayor contenido de nutrientes en estado asimilable por las plantas. Por estar sometido a la acción directa de la lluvia es el más lavado y, por lo tanto, el más sometido a las pérdidas de elementos nutritivos solubles e incluso materiales como arcillas y óxidos de aluminio y hierro. En los suelos muy desarrollados existen varios subhorizontes con diferentes contenidos de materia orgánica y minerales. Horizonte B. Se le denomina normalmente como el subsuelo. En él se suelen acumular ciertas substancias solubles y materias coloidales muy finas transportadas desde el suelo superficial. La población de seres vivos se ve reducida, por lo cual la materia orgánica es muy inferior al horizonte A. Horizonte C. Esta formado por la parte superficial más o menos alterada de la roca madre original del suelo. Este material puede haberse formado in situ o haber sido depositado en ese lugar por la acción del agua, el viento o el hielo. Aquel que ha sido llevado a una nueva ubicación por las fuerzas naturales se denomina transportado o sedimentario. Un material puede ser transportado o depositado por los ríos (aluvial), por el mar (marino), por los lagos (lacustrino), por el viento (eólico), por los glaciales (glacial), o bien haberse deslizado por gravedad (coluvial).

4. Clasificación de los suelos. A través de los años han existido numerosos criterios para la clasificación de los suelos. Las primeras fueron bastante simples, pero a medida que se ha incrementado el conocimiento de los suelos y ha aumentado la complejidad y diversidad en su uso , se ha requerido organizar y de proporcionar una base científica a las clasificaciones de suelo. Después de varias aproximaciones se llegó a publicar, en 1975, el sistema de clasificación de suelos denominado Taxonomía de Suelos. El objeto de la taxonomía de suelos es jerarquizar las clases que nos permitan entender las relaciones entre los suelos y los factores responsables de sus características. La taxonomía de suelos agrupa a éstos en diez órdenes de acuerdo, a la presencia o ausencia de horizontes diagnósticos subsuperficiales y epipedones. Estos horizontes diagnósticos y epipedones son el resultado de las interacciones de las condiciones climáticas, material generador, vegetación, tiempo. A su vez cada Orden se subdivide en Subórdenes, Grandes Grupos, Subgrupos, Familias y Series. En la medida en que se desciende en el nivel de clasificación es posible inferir mayores características del suelo clasificado, hasta llegar al nivel de Serie en el cual se conocen en detalle todas las características del suelo.

Ordenes de la Taxonomía de Suelos. •

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Entisoles. Son suelos de desarrollo muy limitado, que provienen de depósitos aluviales recientes, o son suelos muy delgados sobre roca, o suelos delgados en pendientes fuertes, o dunas estabilizadas con escasa acumulación de materia orgánica. Corresponden a los suelos que se conocían como Litosoles y regosoles. Inceptisoles. Son suelos con mayor grado de desarrollo que los Entisoles, ya que presentan un horizonte B bien definido; incluso pueden tener un horizonte superficial negro con alto contenido de materia orgánica. Corresponden a los suelos que se conocían como suelos de Tundra y parcialmente Pardo no Cálcicos. Andisoles. Son suelos derivados de cenizas volcánicas, de excelentes condiciones físicas y morfológicas por lo cual se pueden cultivar con facilidad. Poseen grandes cantidades de fósforo, pero este se encuentra retenido en el suelo en forma no disponible para las plantas; en consecuencia re requieren fuertes fertilizaciones fosfatadas para obtener rendimientos altos. Corresponden a suelos que se han conocido como Andosols y Andepts. Vertisoles. Corresponde a un grupo de suelos muy homogéneo con alto contenido de arcilla, más o menos de 30 %, de la cual la mayor parte debe ser de tipo expandible. Por esta razón, los suelos cuando se secan muestran anchas y profundas grietas que se cierran cuando el suelo se humedece adecuadamente. Se conocían como Grumosoles o suelos de Arcillas Negras. Aridisoles. Son los suelos de regiones desérticas, áridas y semiáridas cuya característica esencial es tener un déficit de humedad permanente o casi permanente. Debido a esta escasez de humedad, algunos suelos que pertenecen a

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esta clase, tienen exceso de sales y/o de sodio que pueden limitar seriamente el crecimiento de los cultivos. Corresponden a los suelos que se conocían como Sierosem y Solonchack. Mollisoles. Son suelos profundos, con un horizonte superficial negro, rico en materia orgánica, que se han formado en condiciones de estepa o de pradera. Son suelos fértiles que, con adecuado manejo, pueden producir rendimientos elevados. Corresponden a suelos conocidos como Chernosem y Chesnut. Alfisoles. Son suelos cuya característica esencial es poseer un horizonte B fuertemente expresado por un incremento de arcilla en relación con el horizonte A. Son suelos que adecuadamente manejados, pueden llegar a ser muy productivos ya que presentan un buen nivel de nutrientes. Corresponden a los suelos que se conocían como Gris Pardo Podsólico y Pardo no Cálcico. Espodosoles. Son suelos ácidos, bastante lixiviados que se han formado bajo vegetación de bosques y en zonas relativamente frías. Se caracterizan por presentar un horizonte de acumulación de Al y materia orgánica con o sin hierrro, de color negro-rojizo, conocido como horizonte espódico. Histosoles. Son suelos orgánicos en los cuales los residuos vegetales se encuentran en diferentes grados de descomposición. Con un buen sistema de drenaje estos suelos pueden ser muy productivos, especialmente para el cultivo de hortalizas. Corresponden a suelos de pantanos y turbas. Ultisoles. Al igual que los Alfisoles, estos suelos tienen un horizonte B bien expresado a causa de un incremento de la arcilla en relación con el horizonte A. Sin embargo, estos suelos son muy lixiviados y por lo tanto tienen bajos niveles de nutrientes, por lo cual requieren de fuertes fertilizaciones para la obtención de rendimientos razonables. Corresponden a los suelos que se conocían como Latosoles. Oxisoles. Son los suelos con los niveles más bajos de elementos nutrientes a causa de una excesiva lixiviación. Se han desarrollado principalmente en paisajes antiguos de regiones tropicales, donde se pueden cultivar sólo con programas intensivos de fertilización. Debido a su riqueza en óxidos de hierro la mayoría tienen colores rojizos. Se conocían como Lateritas.

Nomenclatura Los órdenes se reconocen porque terminan en la palabra sol, por ejemplo Alfisol, unido a un vocablo que identifique el orden, tales como: Alf Ent Id Ox Od

Alfisoles Entisoles Ardisoles Oxisoles Spodosoles

Ert Ult OII Ept Ist

Vertisoles Ulisoles Molisoles Inceptisoles Histosoles

El nombre del suborden está formado por dos sílabas; la primera dice relación con las propiedades diagnósticas del suelo y la segunda es el elemento formativo del orden. Por ejemplo, Aqualfs, en el cual aqua significa agua y alfs el orden alfisols, por lo

tanto, el aqualfs es un suelo que presenta un horizonte de acumulación de arcilla y que tiene problemas de drenaje. La denominación del gran grupo corresponde a la del suborden con un prefijo que indique alguna propiedad diagnóstica más específica, por ejemplo, Duraqualf, en el cual el prefijo Dura significa que el suelo presenta un horizonte cementado. Por ejemplo, un suelo clasificado en el subgrupo Typic Duraqualfs pertenece al orden Alfisol, suborden Aqualfs y gran grupo Duraqualfs.

5. Características Físicas del Suelo 5.1. Textura del suelo La textura del suelo está determinada por las proporciones relativas de arena, limo y arcilla que existen en los suelos. En la figura 1 se presenta un esquema de clasificación basado en los porcentajes reales de arena, limo y arcilla. Las clases de textura dice mucho acerca de las interacciones entre el suelo y las plantas, dado que las propiedades físicas de los suelos son determinadas en gran parte por su textura. En los suelos minerales, la capacidad de intercambio de cationes está estrechamente relacionada con la cantidad y tipo de arcilla que existe en el suelo. La capacidad de retención de agua esta determinada por la distribución del tamaño de las partículas. Los suelos de textura fina retienen más agua que los suelos de textura gruesa. Con frecuencia, los suelos de textura más fina son más compactos, muestran un menor movimiento de agua y aire y pueden ser más difíciles de trabajar. Existen dos sistemas de clasificación del tamaño de las partículas: el del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA) y el sistema Internacional. El tamaño de las partículas en cada sistema se presenta en el Cuadro 1. Cuadro 1. Clasificación de las partículas del suelo de acuerdo a su tamaño. Partículas Sistema USDA Arena 2,0 - 0,05 mm Limo 0,05 - 0,002 mm Arcilla menos de 0,002 mm Ambos sistemas subdividen además el tamaño de las partículas de arena Partículas Sistema USDA Arena muy gruesa 2,0 - 1,0 mm Arena gruesa 1,0 - 0,5 mm Arena media 0,5 - 0,25 mm Arena fina 0,25 - 0,10 mm Arena muy fina 0,10 - 0,05 mm

Sistema Internacional 2,0 - 0,02 mm 0,02 - 0,002 mm menos de 0,002 mm Sistema Internacional --2,0 - 0,2 --0,2 - 0,02 ---

La arena, tanto gruesa como fina esta formada generalmente por granos de sílice, con escasa superficie activa. Juegan un papel importante en la estructura del suelo al facilitar el paso de aire y el agua, al formar espacios mayores entre las partículas. El limo agrupa todas las partículas de tamaño intermedio, también con escasa actividad química y se constituye en un buen soporte para la estructura.

La arcilla es parte de la fracción coloidal, formada por partículas de estructura cristalina laminar, con una gran superficie activa que es la base de los procesos físicoquímicos más importantes del suelo, junto a la materia orgánica coloidal. Una vez realizado el análisis granulométrico, que da la cantidad de cada una de las fracciones anteriores, se establece el tipo de textura en función de alguna de los triángulos texturales. El sistema de clasificación más usado el del U.S.D.A., cuyo diagrama se presenta en la figura 1.

Figura 1. Triángulo de texturas del sistema USDA.

El contenido de arcilla, determina diversas propiedades químicas de los suelos, como su capacidad de intercambio catiónico y las propiedades relacionadas con ésta. La fracción arcilla es física y químicamente mucho más activa que el limo, y muchísimo más que la arena. Ello se debe a la enorme superficie externa que presenta la arcilla por unidad de peso, como consecuencia de su tamaño tan pequeño. A modo de ejemplo se podría indicar que la superficie activa de una arcilla coloidal es mil veces superior se compara con arena fina. Desde el punto de vista del crecimiento de las plantas, los suelos de texturas medias, como los francos, franco arenoso y franco limoso, son los más adecuados. Sin embargo, las relaciones que se establecen entre las clases de textura del suelo y la

productividad del mismo no pueden aplicarse en forma general a todos los suelos, debido a que la textura es sólo uno de los muchos factores que influyen sobre el crecimiento de las plantas.

Algunas relaciones importantes entre textura y Nitrógeno y Potasio. Nutrientes

Areno francoso Arenoso

Franco Franco limoso Franco arcilloso Nitrificación adecuada

Arcilloso Arcillo limoso Baja nitrificación con exceso de humedad

Nitrógeno

Baja nitrificación por actividad biológica restringida Alta lixiviación del N-NO3 Lixiviación N-NO3 moderada Movilidad del NH4 en el Movilidad del NH4 perfil de moderada a alta moderada

Aplicaciones normales según fenología cultivo Altas reservas de potasio

Potasio

Aplicaciones frecuentes Aplicaciones normales de nitrógeno según fenología cultivo Bajas reservas de potasio Normal suministro de potasio Utilización de fuentes de Utilización de fuentes de menor solubilidad alta solubilidad Bajo efecto residual del Moderado efecto residual potasio aplicado del potasio aplicado Se incrementa el potasio Se incrementa el potasio disponible con dosis disponible con dosis bajas moderadas

Lixiviación N-NO3 moderada a baja Movilidad del NH4 en el perfil baja

Utilización de fuentes de alta solubilidad Alto efecto residual del potasio aplicado Se incrementa el potasio disponible con dosis altas

Otros aspectos agronómicos relacionados con textura.

Característica

Superficie especifica Carga eléctrica Adsorción de nutrientes Humedad aprovechable Drenaje interno y lavado Aireación zona radical Erosión hídrica

Areno francoso Arenoso

Arcilloso Arcillo limoso

Baja

Franco Franco limoso Franco arcilloso Media

Baja Muy baja

Media Media

Alta Alta

Muy baja

Alta

Media

Excesivo

Buena

Muy lenta

Muy buena

Moderada

Pobre

Baja

Media

Alta

Alta

5.2.

Estructura del suelo

La estructura del suelo esta determinada por la forma en que se unen las distintas partículas minerales para constituir agregados, así como la ordenación o disposición de éstos entre sí. La integración de agregados en unidades superiores da lugar a la formación de terrones. Clasificación: Cuando los agregados son aproximadamente esféricos y más bien pequeños, la estructura se denomina granular (o de “miga”). Cuando los agregados son algo mayores y menos redondeados, la estructura se denomina “de bloques”. Cuando los agregados tienen su eje horizontal mucho mayor que su eje vertical, la estructura es laminar, y cuando a la inversa el eje vertical es mucho mayor, se denomina prismática. Algunos suelos no tienen estructura definida, como ocurre con la arena, en que cada grano actúa aisladamente, dando lugar al estado de “grano simple”. A veces, las partículas de arcilla, limo y arena se ordenan de tal modo que al secarse no presentan estructura definida, apareciendo al corte una pared lisa, no estructurada, que se conoce con el nombre de estructura masiva. En la formación de los agregados, tienen una importancia considerable las partículas coloidales, tanto minerales como orgánicas, que actúan como elemento de unión entre las partículas de mayor tamaño. La estabilidad de los agregados depende, en gran parte, de la cantidad de material coloidal que los integra. En este sentido la materia orgánica juega un rol muy importante en la estabilidad de la estructura del suelo. Características físicas y funcionales. La estructura del suelo es de gran importancia, pues, según sea su tipo, influencia las relaciones de humedad, circulación del aire, transferencia de calor e impedancia mecánica al crecimiento de la raíz. La facilidad de laboreo de un suelo se encuentra asociada a una buena estructura y, finalmente, una buena estructura es la clave para controlar la erosión, al favorecer una mayor infiltración del agua y darle más estabilidad y resistencia a los agregados del suelo. De las distintas formas de estructura la más favorable para crear condiciones ideales en el suelo es la “granular”, que indica una buena presencia de “humus” y adecuada “constitución” física del suelo. La estructura del suelo tiene un efecto directo en el desarrollo de la raíz, que corresponde a la resistencia física que opone a la penetración de la raíz. Una estructura porosa, esponjosa, mullida, con agregados estables tiene una influencia muy favorable, como en el caso de la estructura granular, en la que se equilibren la macroporosidad y la microporosidad, con lo que se asegura una buena aireación y retención de humedad y además se ofrece la mínima resistencia física al crecimiento de la raíz. En estas condiciones, el sistema radicular se ramifica y se extiende fácilmente. Causas de deterioro de la estructura. Una buena estructura puede deteriorarse por el mal manejo o laboreo del suelo. Las causas de estos cambios en el estado de agregación de las partículas del suelo son diversas, entre ellas se podrían destacar el sobre laboreo mecánico; la pérdida de materia orgánica por la mayor oxidación producida por el uso intensivo y continuo del suelo; la excesiva compresión del suelo cuando se le ara con mucha humedad; y la pérdida de la “capa vegetal” por erosión.

5.3. Porosidad Una consecuencia importante de una buena estructura del suelo, es el espacio poroso que queda entre los agregados y entre las partículas dentro de los mismos. Estos espacios, llamados poros, forman, en su conjunto, el espacio total del suelo disponible para el agua y el aire. A este espacio total, conformado por los macroporos y microporos, se le denomina porosidad. A través de los macroporos se efectúa el intercambio gaseoso del suelo y presentan una fina película agua adherida a sus paredes. Los poros de menor diámetro, denominados microporos, se presentan llenos de agua y el movimiento de ésta en el suelo se efectúa principalmente a través de ellos. La porosidad total se puede calcular en función de la densidad aparente, comparada con la densidad real de las partículas del suelo. Cuanto menor es la densidad aparente, mayor es la porosidad total del suelo, y por lo tanto el espacio disponible para el agua y aire. La densidad aparente es variable y depende, entre otros factores de la estructura y niveles de la materia orgánica. La densidad real o específica de las partículas de suelo es del orden de 2,65 g/cm3. La porosidad del suelo se puede determinar aplicando la fórmula: Densidad aparente Porosidad (%) = 1 -

* 100 Densidad real partículas

Una porosidad total del orden del 40 al 60 % es adecuada para el desarrollo vegetal, lo que equivale aproximadamente a una densidad aparente entre 1,0 a 1,5 g/cm3.

5.4.

Profundidad

La rizosfera o zona del suelo explorada por las raíces es un aspecto básico para el desarrollo de los cultivos y tiene un efecto bien correlacionado con la productividad de los cultivos. Naturalmente, la profundidad que pueden alcanzar las raíces, sin limitaciones de suelo, dependen del cultivo, pero en términos generales, la máxima productividad se alcanza con profundidades entre 0,8 a 1,5 metros. El mayor espacio a explorar para las raíces significa mayores posibilidades de aire, temperatura, agua y elementos nutritivos y en consecuencia un mejor desarrollo del sistema radicular del cultivo. Sin embargo, es perfectamente posible que en un volumen más pequeño de suelo se den las condiciones adecuadas para una buena producción. De hecho, la parte activa del sistema radicular de los cultivos, es solo una pequeña parte y se desarrolla preferentemente en aquellas zonas del suelo en las que se dan las mejores condiciones para su crecimiento. De acuerdo a lo anterior, es perfectamente posible conseguir niveles de rendimiento muy elevados en zonas delimitadas de suelos, como en el caso de riegos localizados, o el cultivo en suelos artificiales como los enarenados, y sustratos inertes.

Las limitantes más comunes, en la profundidad del suelo, puede ser la presencia de tosca, una estrata compactada, nivel freático superficial, excesiva pedregosidad, compactación y un subsuelo muy arcilloso.

5.5. El agua en el suelo. La disponibilidad de agua para la planta es un factor de carácter prioritario para la misma y de él depende, en gran parte, el resultado y eficacia de la fertilización. Dada la estrecha relación que existe entre el agua y los elementos nutritivos, el conocimiento de la disponibilidad de agua el suelo es básico para una correcta planificación de la fertilización. Niveles de humedad del suelo. El contenido de agua del suelo está sometido a variaciones continuas, siendo el resultado neto, los aportes que recibe de las lluvias o riego y de las pérdidas por drenaje y por evaporación, así como la absorción por la planta. Las pérdidas conjuntas por evaporación y transpiración se conocen con el término de evapotranspiración potencial. La evolución que sigue el agua en el suelo en un ciclo completo sería el siguiente: • Nivel de saturación. El agua llena todos los poros del suelo, tanto macroporos como microporos sin dejar espacio alguno de aire. Cuando se alcanza este nivel, cualquier cantidad adicional de agua escurrirá por la superficie o producirá encharcamiento. Posteriormente, en función de la permeabilidad del suelo y de la facilidad de drenaje, el agua en exceso que llena los macroporos será eliminada por gravedad hasta la capa freática. • Capacidad de campo. Cuando se ha eliminado toda el agua en exceso por gravedad, se dice que un suelo ha llegado a su capacidad de campo. En esta situación, puede considerarse que el agua ocupa los microporos y el aire ha ocupado, por difusión, los macroporos. El suelo tiene, en este caso, su máxima capacidad de agua disponible para la planta, y esta retenida en el suelo con una fuerza equivalente a – 1/3 de atmósfera. • Punto de marchitez. Corresponde al nivel de humedad en el que la planta es incapaz de absorber más agua, debido a las fuerzas con que ésta es retenida por el suelo. La fuerza de retención del agua fluctúa en general, entre –12 a –15 atmósferas de presión. Este nivel varía con las características del suelo y con las especies vegetales para un mismo suelo. Cuando se alcanza dicho punto, un suelo muy arcilloso puede tener hasta un 15% de humedad, en cambio uno arenoso puede tener 4%, por ejemplo. Potencial del agua del suelo. La energía del agua del suelo en una determinada situación no puede ser conocida en valor absoluto. Sin embargo, sí puede determinarse en comparación con el agua pura libre en iguales condiciones ambientales. Se calcula, así, por diferencia de los potenciales químicos entre dos situaciones concretas que se expresa como una presión, es decir, como una fuerza ejercida por unidad de superficie. La unidad más utilizada es la atmósfera, que equivale aproximadamente a 1 kg/cm2. Como referencia, el potencial del agua pura libre se considera igual a cero.

El potencial del agua esta formado por uno o varios de los siguientes componentes: • Potencial de presión, cuando el agua está soportando una presión hidrostática a través de una columna de agua. Es de signo positivo. • Potencial osmótico o de solución, que corresponde a la disminución de actividad de las moléculas de agua debido a la disolución. Este componente es de signo negativo. • Potencial de matriz o de succión, que se produce cuando el agua es adsorbida por fenómenos de superficie o de capilaridad. Estas fuerzas disminuyen la movilidad del agua y reducen su potencial. Tiene signo negativo. El potencial del agua es una medida que permite determinar los movimientos de agua, ya que una diferencia de potencial equivale a una fuerza motriz que impulsa al agua en una dirección definida. El movimiento del agua se produce siempre desde el potencial más alto al más bajo. Agua aprovechable. De acuerdo a la utilización del agua del suelo por las plantas, ésta se puede clasificar en:



Agua aprovechable. Es la que está retenida entre una tensión de 1/3 y 15 atmósferas, es decir, entre capacidad de campo y punto de marchitez permanente. Agua no aprovechable. Incluye aquella retenida con menos de 1/3 de atmósfera de tensión y percola en profundidad por los macroporos por efecto de la gravedad, y aquella que es retenida a más de 15 atmósferas. Está representada por una parte del agua capilar, el agua higroscópica y el agua de combinación.

Si bien la capacidad de retención de los suelos aumenta con el contenido de arcilla, también aumenta el nivel de agua que corresponde al punto de marchitez y, en mayor proporción, con lo cual el agua aprovechable es menor en los suelos arcillosos. Esta cantidad es máxima en los suelos franco-arcillosos que, aunque tienen menor capacidad de campo, alcanzan el punto de marchitez a un nivel muy inferior. Este efecto se explica por la mayor superficie activa y la mayor cantidad de capilares finos de los suelos arcillosos, que provocan una caída muy rápida del potencial del agua. 6. Características química del suelo. En la actividad físico-química del suelo participa fundamentalmente su fracción coloidal, es decir, las partículas de tamaño inferior a dos micrones. Se incluyen dentro de este grupo la fracción de arcilla de tamaño coloidal, la materia orgánica estable o humus y otros complejos minerales. Esta fracción está en contacto y en equilibrio con la fase líquida, que es el agua del suelo.

6.1. Coloides del suelo Se distinguen en el suelo los coloides inorgánicos o minerales denominados arcillas y óxidos y los coloides orgánicos conocidos como materia orgánica. Se caracterizan por su electronegatividad o carga eléctrica negativa. •

Coloides minerales o arcillas. Este grupo está constituido por:

Arcillas cristalinas o aluminosilicatos. Las arcillas cristalinas están formadas por capas en que el metal puede ser silicio (Si) o bien aluminio (Al). Pueden ser del tipo 1:1 (una capa de sílice y una de alúmina), como la caolinita, la halloysita y la metahalloysita; o del tipo 2:1 (dos capas de sílice y una de alúmina entre la sílice), como la montmorillonita, la vermiculita, la clorita, la illita y la muscovita. En general las arcillas del tipo 2:1 son de mayor fertilidad y capacidad total de intercambio, además de hincharse y contraerse según el contenido de humedad que ellas presentan. Hidróxidos y óxidos hidratados de fierro y aluminio. Se producen como consecuencia de la meteorización de los minerales primarios. Estos materiales pueden recubrir las arcillas con una película más o menos fina, modificando parcialmente sus propiedades. Tienen carga positiva en soluciones acuosas y `pueden flocular los filosilicatos, formando agregados estables. Tienen poca influencia e interacción con los cationes, pero mucha con los fosfatos, pues pueden formarse fosfatos de aluminio y hierro insolubles. Alofán. Corresponden a silicatos alumínicos no cristalinos o amorfos. Son característicos de los suelos volcánicos. Tienen baja densidad aparente y elevada capacidad de retención de agua. Pueden retener por adsorción gran cantidad de cationes en su superficie, así como de aniones y, en particular, fosfatos. También tienen capacidad para adsorber materia orgánica. Coloides orgánicos. Los coloides orgánicos constituyen la materia orgánica bien descompuesta, y estabilizada, o humus del suelo. El humus presenta cargas eléctricas negativas, siendo éstas tres a treinta veces mayores que las de las arcillas cristalinas, por lo que tiene alta incidencia sobre la capacidad de intercambio catiónico del suelo.

6.2. Capacidad de Intercambio Catiónico La adsorción superficial de cationes, dada la característica carga negativa del complejo arcilloso-húmico, responde fundamentalmente a la atracción de tipo eléctrico, siendo menos importante los enlaces químicos o puramente superficiales. Como consecuencia de la atracción entre las cargas negativas del complejo y la actividad permanente de los cationes en solución, se crea un campo eléctrico de atracción en las proximidades de la superficie del complejo, con un gradiente eléctrico de atracción para los cationes y de repulsión para los aniones. La atracción eléctrica es tanto mayor cuanto mayor es la carga y menor la distancia que separa las partículas cargadas. Hay que tener presente que los cationes se mueven rodeados por una capa de hidratación que aumenta artificialmente su radio iónico y, por lo tanto, la distancia que le separa de la superficie coloidal. La dimensión

de la capa de hidratación aumenta también con la densidad de carga, siendo, por lo tanto mayor en los cationes de menor tamaño. Por otra parte, la afinidad depende también de las características de la partícula coloidal. Así, la relación de afinidad o atracción puede ser aproximadamente de la siguiente manera para algunos coloides: Caolinita Montmorillonita Acido húmico

Ca 2+ > Mg2+ > K+ > H+ > Na+ Ca 2+ > Mg2+ > H+ > K+ > Na+ H+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+

La cantidad total de cationes adsorbidos que puede retener una fracción coloidal es lo que se denomina capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.). Se mide en miliequivalentes por cada 100 gramos (meq/100 g), lo que permite sumar cationes diferentes. Entre los cationes que participan en las reacciones de cambio, una parte tienen carácter de bases tales como el calcio, magnesio, potasio y sodio, en tanto que el ion hidrógeno y el aluminio tienen carácter ácido. De aquí el concepto de saturación de bases del complejo que corresponde a la parte de la capacidad de cambio que está ocupada por cationes básicos cambiables, expresada en porcentaje. La diferencia con la capacidad total está ocupada por H+ y Al+ y corresponde a la acidez cambiable del suelo. Los suelos contienen cantidades variables de arcillas de diferentes tipos y humus, por lo que la capacidad de intercambio catiónico varía ampliamente entre distintos suelos. Debido a la alta capacidad de intercambio del humus, los suelos con alto contenido de materia orgánica tienen capacidades de intercambio mayores que aquellos de bajo contenido de materia orgánica, cuando ambos tienen cantidades y tipos de arcilla similares. Dentro de los coloides minerales, la montmorillonita y el alofán de tienen mayor capacidad de intercambio que las illitas y caolinitas. Además, la capacidad de intercambio catiónico constituye un poder amortiguador contra cambios bruscos en el pH del suelo. La adsorción de aniones sólo puede estar relacionada con la ocupación de posiciones cargadas positivamente o intercambio de grupos ácidos. Estos procesos son de considerable importancia desde el punto de vista de la fertilización con elementos nutritivos como nitrógeno, fósforo y azufre. Los nitratos no reaccionan prácticamente con la fase sólida. Su concentración en el suelo corresponde normalmente a la cantidad total de nitrato existente en el suelo en un momento dado. El aporte de nitrato a la solución del suelo, para compensar las pérdidas de éste por la absorción de las raíces y otras causas, se produce por la mineralización de la materia orgánica o por la aplicación de fertilizantes. En el caso de los sulfatos, no existe adsorción apreciable, en tanto el suelo se mantiene neutro o ligeramente ácido. En caso de suelos ácidos puede producirse una retención apreciable de este anión, ligado a hidróxidos de hierro y aluminio mediante intercambio con los oxhídrilos. Sin embargo, no existe excesiva afinidad de modo que esta reacción es bastante débil.

El caso más importante de adsorción de aniones es el del fósforo, que como fosfato reacciona prácticamente en todo tipo de suelos. Existen dos tipos de adsorción superficial: • Intercambio con grupos oxhídrilos del suelo • Adsorción en posiciones con carga positiva que se producen en condiciones de acidez de suelo. Ambos procesos dependen del nivel de acidez o basicidad del suelo (pH), siendo máxima la capacidad de adsorción de fosfatos en los suelos ácidos ricos en hidróxidos de hierro y aluminio.

6.3. Reacción del suelo (pH) La reacción del suelo es el concepto que se refiere a las relaciones de acidez y basicidad del mismo; se trata de una propiedad que influye tanto en sus características químicas como físicas, además de tener considerable impacto sobre la vida microbiana del medio. Entre los procesos de gran importancia regulados por la reacción del suelo se pueden indicar la meteorización de minerales y la formación de arcillas, la descomposición de la materia orgánica y la disponibilidad mayor o menor de los nutrientes. El exceso de nutrientes puede producir toxicidad en las plantas, cuando el pH es moderadamente ácido a fuertemente ácido. La acidez del suelo depende del contenido de hidrógeno ionizable, del Al en diferentes formas disociables y, en grado menor, de los iones de manganeso y hierro, todos en equilibrio con la solución del suelo donde ocurren variadas reacciones de hidrólisis. La acidificación progresiva que se presenta de manera especial en los suelos de áreas tropicales húmedas, particularmente cuando se practica una agricultura intensiva, se debe al reemplazo paulatino de las bases cambiables (Ca, Mg, K y Na) por iones H y Al. Este reemplazo resulta de la precolación del agua, de la extracción de los cationes cambiables y del uso de fertilizantes de carácter ácido. Ejemplos característicos han sido citados en la zona cafetalera de Brasil que en dos décadas se han perdido cantidades significativas de los cationes, lo que ha inducido a una fuerte acidificación de los suelos cultivados con café. Las cantidades de bases extraídas por la mayoría de los cultivos varían entre 100 a 200 kg/ha de potasio, 50 a 100 kg/ha de calcio, entre 40 a 80 para magnesio y entre 10 a 30 para Na. Las cantidades absorbidas por la leguminosas son, en general, mayores que para las otras dicotiledóneas. Estas bases extraídas son reemplazadas en el complejo de cambio, por el Al y el H, generándose así un balance negativo que lleva a una acidificación paulatina del suelo. Cuando los abonos se aplican en bandas, la acidificación puede afectar aquella parte del suelo conocida como banda de fertilizantes, en cuyo caso su efecto acidificante sobre la rizosfera, puede afectar significativamente el desarrollo de los cultivos, en sus primeros estados de desarrollo. Un efecto ilustrativo de la acidificación progresiva de un suelo africano ha sido citado por Fauck et al (1969) quienes observaron que el transcurso de 15 años continuos de cultivo de maní, el pH descendió de 6,4 a 5,9 a los seis años y a 5,0 a los 15 años.

Ejemplos similares han sido citados por Pinilla y Sanhueza (2000), en suelos andisoles chilenos.

Medición de la reacción del suelo.

La reacción del suelo se evalúa midiendo su pH, es decir, el logaritmo negativo de la actividad de los iones H+ en la solución. Se toma como referencia el agua pura a pH 7, en que existe una igual concentración de H+ y OH-. En tales condiciones prácticamente toda el agua esta compuesta por moléculas de agua y sólo existen cantidades despreciables de iones H+ y OH-, según el detalle que se muestra en el Cuadro 2.

Cuadro 2. Proporción de moléculas de agua sin disociar (HOH) y disociada en iones H+ y OH-, a 25º C. HOH H+ OH-

55, 399 999 8 moles/lt 0, 000 000 1 moles/lt 0, 000 000 1 moles/lt

Para facilitar la expresión de las concentraciones de iones H+, que son en extremo pequeñas tanto en el agua como en la solución del suelo y en muchos sistemas biológicos, se ha optado por definir el pH de la siguiente manera: 1 pH = log (H+) Donde (H+) es igual a moles de H+ por litro

Por lo tanto el pH del agua pura se calcula de la manera que sigue: 1 pH = log

= 0, 000 000 1

pH = log 10.000.000 = 7

Considerando que la expresión de pH es logarítmica se produce entonces una variación de 10 veces en la concentración de los iones H+ por cada unidad de pH. Es

decir, un suelo de pH 6,0 es 10 veces más ácido que un suelo de pH 7,0 y uno de valor 5,0 es 100 veces más ácido que uno de valor 7,0 a pesar de las pequeñas concentraciones de iones H+ libres en la solución del suelo La concentración de estos iones se mide y expresa en términos del pH, cuya escala varía desde el valor 0 al 14. Un suelo es exactamente neutro cuando su pH es 7,0. A medida que el pH disminuye bajo 7,0, el suelo es más ácido, mientras que a medida que el pH aumenta sobre 7,0 su reacción es más alcalina. La reacción del suelo según su pH (determinado con una relación suelo:agua de 1:2,5) se clasifica, en general, en los términos que se indican en el Cuadro 3. Cuadro 3. Interpretación general de los valores de pH del suelo. Valores de pH más de 8,5 8,0 a 8,5 7,5 a 8,0 6,6 a 7,4 6,0 a 6,5 5,5 a 6,0 5,0 a 5,5 menos de 5,0

Reacción del suelo Fuertemente alcalino Moderadamente alcalino Ligeramente alcalino Neutro o casi neutro Ligeramente ácido Moderadamente ácido Fuertemente ácido Muy fuertemente ácido

Efectos del pH. Un aumento en la concentración de iones hidrógeno genera en el suelo una menor capacidad para retener en él las bases (Ca, Mg, K y Na), lo cual es una característica que va asociada al concepto de suelos ácidos. Un segundo factor que va íntimamente ligado a los suelos ácidos es el incremento en la disponibilidad de elementos como hierro, manganeso, y en especial aluminio en la solución del suelo, que a altas concentraciones producen efectos tóxicos en los vegetales. En resumen, los suelos ácidos se caracterizan por presentar altas concentraciones de iones H+, bajos niveles de calcio, potasio, magnesio y sodio y altos niveles de aluminio de intercambio, factores que en su conjunto limitan la productividad agrícola del recurso suelo. Mayores antecedentes sobre el efecto de la acidez de suelo sobre la producción de los cultivos se presentan en el capítulo relacionados a los suelos ácidos.

7. Materia orgánica del suelo La materia orgánica del suelo está formada por un conjunto de materiales orgánicos heterogéneos del que forman parte organismos vivos animales y vegetales, residuos vegetales o animales procedentes de los organismos muertos en diferentes etapas de descomposición y por último, la materia orgánica estable o humus, formada por una serie de moléculas orgánicas complejas que tienen carácter coloidal. La cantidad de materia orgánica factible de acumularse en un suelo a partir de tejidos

vegetales depende de la temperatura, humedad, aireación, pH del suelo, población microbiana y la cantidad y naturaleza química del residuo vegetal que se reincorpora al suelo. En climas áridos y semiáridos el contenido promedio de materia orgánica es muy bajo, de alrededor de un 1 %, par alcanzar en climas húmedos en suelos de origen volcánico, valores entre 12 al 20 % o más. Evolución de la materia orgánica. Los residuos orgánicos de todo tipo, ya sean aportados en forma de enmiendas orgánicas o se hayan originado en el propio suelo, son atacados atacados activamente por los microorganismos que utilizan materiales orgánicos para su metabolismo, llevando a cabo un proceso permanente de descomposición de la materia orgánica. En este proceso existe un aporte constante de materia orgánica nueva procedente de raíces, hojas, tallos, microorganismos, y la producción de productos intermedios de descomposición, cuya permanencia en el suelo depende de la facilidad de ataque por parte de los microorganismos de cada una de las fracciones intermedias. En la última fase del proceso de mineralización total de la materia orgánica, se obtienen, entre otros, elementos nutritivos como N, P, K y S. Este proceso, que es cíclico se cierra con la síntesis de nueva materia orgánica a partir de los elementos minerales por los organismos vegetales verdes capaces de realizar fotosíntesis.

Necesidad de nutrientes y la relación carbono/nitrógeno.

La descomposición de la materia orgánica fresca requiere de adecuadas condiciones de aireación, humedad, temperatura y nutrientes, para que los microorganismos del suelo puedan llevarla a cabo. Entre los nutrientes, se destaca la importancia de que exista una cantidad suficiente de nitrógeno en forma de nitrato. La demanda de nitrato por parte de los microorganismos es más alta mientras más amplia es la relación entre el carbono y el nitrógeno (relación C/N) presentes en los residuos orgánicos. La relación C/N en la materia orgánica disminuye a medida que ésta se descompone, hasta estabilizarse en alrededor de 10/1 en el humus. La relación C/N es más amplia en las plantas maduras que en las jóvenes, y en las gramíneas que en las leguminosas. Así, las leguminosas (trébol y alfalfa) en pleno crecimiento tienen una relación C/N del orden de 15/1 a 30/1, mientras que un rastrojo o paja de gramínea tales como trigo y maíz, tiene una relación C/N del orden de 90/1, ya que es rico en carbono y pobre en nitrógeno. Cuando se agrega al suelo una cantidad abundante de residuos que tienen una amplia relación C/N, los microorganismos pueden agotar el nitrato presente en el suelo. Se produce así un “hambre de nitrógeno”, la que se prolonga mientras dura la descomposición de dichos residuos. Terminado este proceso, el nitrógeno presente inicialmente en los residuos orgánicos y aquel utilizado por los microorganismos a partir del suelo queda liberado y es aprovechable por las plantas.

Beneficios de la materia orgánica La materia orgánica proporciona grandes beneficios a los suelos:


Contribuye a que las partículas minerales individuales del suelo formen agregados estables, mejorando así la estructura del suelo y facilitando su laboreo.
Favorece una buena porosidad, mejorando así la aireación y la penetración del agua.
Aumenta la capacidad de retención de agua.
Proporciona partículas de tamaño coloidal con carga negativa (humus), que tienen alta capacidad de retener e intercambiar cationes nutritivos.
Actúa como agente amortiguador al disminuir la tendencia a un cambio brusco del pH del suelo cuando se aplican substancias de reacción ácida o alcalina.
Hace posible la formación de complejos órgano-metálicos, estabilizando así micronutrientes del suelo que de otro modo no sería aprovechables. Es una fuente de elementos nutritivos, los que son aprovechables por las plantas después que la materia orgánica ha sido descompuesta por los

8. Microorganismos del Suelo Además de su papel en la formación de los suelos, los organismos del suelo contribuyen en importante medida al crecimiento de las plantas a través de su efecto sobre la fertilidad del suelo. En este sentido son particularmente importantes las plantas microscópicas (microflora), ya que descomponen los residuos orgánicos liberando nutrientes que son aprovechables por las plantas. Entre los microorganismos importantes se encuentran las bacterias, los hongos, los actinomicetes y las algas. Todos ellos están presentes en el suelo en cantidades muy grandes, cuando las condiciones son favorables. 3

Un gramo de suelo (aproximadamente un cm ) puede llegar a contener bacterias, un millón de actinomicetes y 300.000 algas.

4 mil

millones de

Estos microorganismos son importantes para la descomposición de los materiales orgánicos, la subsecuente liberación de elementos nutritivos y la fijación de nitrógeno desde la atmósfera. Las bacterias del suelo son de especial interés debido a sus variadas actividades. Además del grupo de bacterias que descomponen la materia orgánica (bacteria heterotróficas), hay un grupo más pequeño (bacterias autotróficas) que obtiene su energía de la oxidación de substancias minerales como amonio, azufre y fierro. Este último grupo es responsable del proceso de nitrificación (oxidación del

amonio a nitrato) en el suelo, proceso de vital importancia para proporcionar nitrógeno en forma de nitrato, indispensable para el crecimiento de los cultivos. Las bacterias fijadoras de nitrógeno también desempeñan un papel importante en el crecimiento de las plantas superiores, ya que son capaces de convertir el nitrógeno atmosférico en formas útiles en el suelo. Las bacterias de los nódulos (rhizobium) viven en simbiosis con las raíces de las plantas leguminosas, obteniendo su energía de los carbohidratos de las plantas huéspedes, y fijan nitrógeno de la atmósfera del suelo. Las bacterias de vida libre (azotobacter y clostridium) también fijan nitrógeno atmosférico, aunque en menor grado que las bacterias del género rhizobium, en la mayoría de los casos.

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