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UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA FACULTAD DE AGRONOMIA

CAPITULO II TEMA: EL SUELO. SUSTRATO NUTRICIONAL DEL CRECIMIENTO Y DESARROLLO DE LAS PLANTAS. Por: Ing. M.A. Félix G. Fuentes Quijandria* 1.0.- GENERALIDADES Son muchos los procesos que pueden contribuir a crear un suelo particular, algunos de estos son: la deposición eólica, sedimentación en cursos de agua, meteorización, y deposición de material orgánico. Se denomina suelo a la parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa, que proviene de la desintegración o alteración física y química de las rocas y de los residuos de las actividades de seres vivos que se asientan sobre ella. El conjunto de disciplinas que se abocan al estudio del suelo se engloban en el conjunto denominado Ciencias del Suelo, aunque entre ellas predomina la edafología e incluso se usa el adjetivo edáfico para todo lo relativo al suelo. El estudio del suelo implica el análisis de su mineralogía, su física, su química y su biología. El suelo es el medio ambiente en el cual se desarrollan las raíces y del cual extraen el agua y los elementos nutritivos que necesita la planta, además de servirle de sostén. Al suelo lo conforman tres fases diferentes: 

FASE SOLIDA.- Constituida por una parte mineral, con formas, tamaño y

composición química muy variada y por una parte orgánica.  FASE LIQUIDA.- Consiste en el agua que rellena parte de los huecos entre las partículas sólidas (microporos) y que lleva disueltos distintos elementos químicos, según la composición del suelo.  FASE GASEOSA.- Está integrada por el aire que se difunde en el suelo desde la atmósfera a través de los espacios entre las partículas (macroporos). CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO II

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Figura 1.2.: La composición de un suelo 1.1.- OTRAS DEFINICIONES DE SUELO La palabra suelo proviene del latín solum, que significa suelo, tierra o parcela, y su definición es muy variada, dependiendo del punto de vista del interesado; así, la definición de suelo para un Ingeniero Civil es diferente a la de un Ingeniero Agrónomo, y de igual manera para un Antropólogo. Las siguientes definiciones de suelo son válidas y se basan en los principios de las Ciencias Naturales:  El suelo es la capa superficial de la tierra en donde se realizan actividades bioquímicas y físicas, a causa de las relaciones entre suelo, organismos y medio ambiente.  El suelo es la primera capa de la superficie de la tierra, formada por materia orgánica e inorgánica.  El suelo es un conjunto de capas de minerales, en donde se realizan actividades físicas, químicas y biológicas.

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 El suelo es un recurso natural renovable en el cual los organismos realizan sus actividades.  El suelo es una masa formada por minerales, agua, gases y materia orgánica.  El suelo es la capa superior de la superficie sólida del planeta. En base a la mayoría de las definiciones, el suelo es un material inerte (no vivo), porque está formado por minerales, gases y agua; si bien contiene materia orgánica, la misma se encuentra en estado de descomposición, por lo tanto muerta. Dentro del suelo viven muchos organismos vivos, los que realizan actividades físicas, químicas y biológicas, pero ellos tan solo utilizan el suelo para sus actividades, pero no forman parte del mismo. 1.2. IMPORTANCIA El suelo es considerado como un recurso natural renovable, del cual dependen grandemente las actividades humanas, como ser: minería, agricultura, ganadería, jardinería, construcción, urbanismo, obras civiles y militares, forestaría, etc. El suelo es muy importante, principalmente para los organismos vivos de la tierra, por las circunstancias siguientes:  Sirve de hábitat o vivienda.  Nutre a las plantas, de las cuales se obtienen cosechas.  Es fuente de materia prima para las actividades de la humanidad (petróleo, gas, carbón, oro, plata, cobre, hierro, etc.).  Es un depósito de agua.  Sirve de plataforma para las construcciones que realizan el hombre y ciertos animales (casas, edificios, aeropuertos, carreteras, etc.).  etc. CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO II

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Las rocas, de la superficie de la tierra o de las profundidades del suelo, reciben el nombre de material parental, o roca madre, pues a partir de él se forma realmente el suelo; estas rocas son atacadas y luego desintegradas o meteorizadas por el clima ( la temperatura, las lluvias, la humedad, el viento, etc.), y por los organismos del suelo (excretas, líquidos, raíces, etc.); este ataque y desintegración es a diario o continuo, de tal manera que al final de cierto tiempo las rocas se convierten en pequeñísimos minerales, los cuales terminan mezclándose con el agua, el aire y la materia orgánica, para así formar finalmente lo que se conoce como suelo. 2.0.- COMPOSICION DEL SUELO. 2.1.- LA FASE SOLIDA DEL SUELO. (BIOSFERA O GEOSFERA) La fase sólida es la predominante en el suelo y está constituida por los productos del proceso de intemperización de la roca madre, contiene minerales (principalmente óxidos de silicio, aluminio y hierro) y materia orgánica (organismos vivos en gran actividad química y biológica, y organismos muertos en diferente etapa de descomposición). La parte mineral está formada por partículas de diferentes tamaños, formas y composiciones químicas. 2.1.1.- ELEMENTOS QUIMICOS. Aunque poco significativa, la composición elemental de la litósfera o capa superficial de la tierra o corteza terrestre, nos da un orden de magnitud de la importancia relativa de los principales elementos. Estos son O (46%), Si (28%), Al (8%), Fe (5%), Ca (3.6%), Na (2.8%), K (2.6%), Mg (2.1%) y en menor proporción P, Mn, S, Cl, O, N, Cu, Mo, Zn, etc. Se observa que en relación con los elementos nutritivos, los más abundantes en el suelo son fierro, calcio, potasio y magnesio. CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO II

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Figura 2.2.: Caracterización de la fracción solida del suelo 2.1.2.- MINERALES A los componentes inorgánicos de los suelos se les agrupa en minerales primarios (aquellos que no han sufrido cambios químicos desde su formación inicial) que se acumulan principalmente en las fracciones de arena y limo y en minerales secundarios (aquellos que resultan de la descomposición de los minerales primarios y recombinación de los productos) y predominan en las arcillas. Al desarrollarse los suelos, generalmente ocurre un enriquecimiento de materia orgánica y la pérdida de los elementos químicos de mayor solubilidad. En la composición mineralógica del suelo se distingue: a.-

MINERALES PRIMARIOS.- Son los que componen la roca madre y que se

exponen a su progresiva alteración por la acción de los diversos factores y procesos físicos, químicos y biológicos. Ejm. Rocas Ígneas y Sedimentarias b.-

MINERALES SECUNDARIOS.- Proceden de la alteración citada de los minerales

primarios y constituyen una de las fracciones más importantes del suelo, por sus

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propiedades físico-químicas. En este grupo hay que destacar a las arcillas o silicatos, otros silicatos amorfos (alófano), así como diversos óxidos e hidróxidos (limonita, etc.). Los silicatos se clasifican en tres grupos:  Silicatos laminares o filosilicatos, se encuentran en suelos moderadamente meteorizados y predominan en regiones que han sufrido glaciación. Estos se subdividen en cuatro grupos: las kanditas o minerales caoliníticos o dimórficos; los minerales trimórficos; las cloritas o minerales tetramórficos y los minerales interestratificados.  Silicatos fibrosos, se encuentran en regiones secas con clima mediterráneo.  Silicatos sin estructura cristalina, se encuentran en suelos derivados de materiales volcánicos. c.-

OXIDOS Y SALES.- Como

productos de descomposición pueden tener origen

primario o secundario excepto los carbonatos que son siempre de origen secundario. Entre los elementos más característicos de este grupo figuran los carbonatos principalmente de Ca y Mg; y los óxidos de Fe y Al, estos últimos también conocidos como sesquióxidos de Fe y Al.

Figura 3.2.: Caracterización de los minerales del suelo CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO II

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2.2.

LA MATERIA ORGANICA DEL SUELO (MOS)

Los suelos contienen cantidades variables de materia orgánica cuyo origen son los organismos vivos principalmente vegetales. Estos materiales se encuentran en todas las fases de descomposición, desde los residuos frescos hasta la materia orgánica totalmente descompuesta y estabilizada conocida como humus, de características coloidales al igual que las arcillas de importantes características físico-químicas.

Figura 4.2.- Caracterización de la materia orgánica del suelo 2.3.- TEXTURA DEL SUELO Es una de las características del suelo más importantes y determina de algún modo el grado de actividad físico-química del suelo. Está determinada por la proporción en que se hallan las partículas minerales del suelo, clasificadas por tamaños, es decir, por las proporciones de arena, limo y arcilla. De acuerdo al triángulo textural se aprecian 12 tipos de textura, que van desde los suelos arenosos a los arcillosos pasando por los limosos, con propiedades diferenciales importantes. Estas clases texturales están determinadas por las combinaciones de los porcentajes de las partículas minerales del suelo. CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO II

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Figura 5.2.: El triángulo de las texturas Para medir la textura de un suelo existen varios métodos, como los de laboratorio como el del hidrómetro o de Bouyoucos o el de la pipeta o de Robinson o también los métodos de campo como son el del tacto y el de los tamices, la mayoría de ellos consisten en pruebas físicas “caseras” de cohesión entre partículas para hacernos una idea aproximada sin cuantificar qué porcentaje de cada fase (arena, limo y arcilla) tiene la muestra. 2.4.- LA ESTRUCTURA DEL SUELO Es la forma en que se unen o agrupan las distintas partículas del suelo, constituyendo los agregados, y a la disposición de estos agregados entre sí. Estos agregados son en realidad las unidades estructurales y pueden tener forma y tamaño muy variados. Se forman mediante la unión de partículas más o menos gruesas (arena y limo) que actúan a modo de esqueleto, con partículas finas (arcilla-humus) que sirven como cemento de unión. CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO II

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La estructura puede clasificarse de acuerdo a tipos: migajosa, granular, etc.) tamaño: (muy fina-muy gruesa y por el grado de estabilidad: fuerte, débil, etc.).

Figura 6.2.: Tipos de estructura del suelo La estructura del suelo es esencial para el desenvolvimiento de las raíces. En función de lo expuesto anteriormente, la estructura del suelo resulta decisiva para la permeabilidad del suelo al aire y al agua, para facilitar la penetración y desarrollo de las raíces y para la capacidad de retención de agua a disposición de las plantas. 

LA POROSIDAD DEL SUELO.- Es una consecuencia importante de la estructura

del suelo, y es el espacio que queda entre los agregados y entre las partículas dentro de los mismos, es decir está definido como el volumen o espacio total del suelo que ocupan tanto los macroporos (aire) y microporos (agua). La porosidad del suelo puede conocerse en función de la densidad aparente comparado con la densidad real del mismo, mediante la fórmula:

%P = Dr – Da x 100 Dr

%P = (1 – Da/Dr) 100

Una porosidad total del orden del 40 - 50% es satisfactoria para el desarrollo vegetal.

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3.0.- LA FASE LIQUIDA DEL SUELO (HIDROSFERA). La fase líquida es una solución acuosa de composición química variable (constituida por varios componentes químicos solubles en agua) que llena parte o la totalidad de los espacios (poros) que forman las partículas sólidas de suelo y es por donde se mueve la solución. La solución acuosa es el medio de dispersión que envuelve a las partículas individuales de suelo y tiende a llenar los poros entre las partículas sólidas de suelo. La fase líquida del suelo está formada por la solución del suelo que proporciona los nutrientes a las plantas y es el medio en el que se llevan a cabo la mayoría de las reacciones químicas del 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 la eficacia de la fertilización. 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. CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO II

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3.1.- NIVELES DE HUMEDAD DEL SUELO El contenido de agua de un suelo está sometido a variaciones continuas, siendo el resultado neto de las aportaciones y las pérdidas. Las pérdidas conjuntas por evaporación y transpiración se conoce como EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETP). La evolución que sigue el nivel de agua en el suelo sería el siguiente: a.- NIVEL DE SATURACION.- Es cuando el agua ocupa todo el espacio total del suelo, es decir, satura tanto los macroporos, mesoporos asi como los microporos, sin dejar espacio alguno al aire. b.-

CAPACIDAD DE CAMPO.- Es cuando se ha eliminado todo el exceso de agua por

gravedad. Tiene entonces la máxima capacidad o cantidad de agua que es capaz retener, lo cual depende de su textura y estructura.

CC = 0.48 Arcilla + 0.162 Limo + 0.023 Arena + 2.62

c.-

PUNTO DE MARCHITEZ.- Corresponde al nivel de humedad en el que la planta es

incapaz de absorber más agua debido a la fuerza con que ésta es retenida por el suelo. Este nivel varía con las características del suelo y con las especies vegetales para un mismo suelo. PM = 0.302 Arcilla + 0.102 Limo + 0.0147 Arena

Establecer el índice de humedad del suelo es de vital importancia para las actividades agrícolas. Es importante recordar que: 

Los niveles de humedad del suelo determinan el momento del riego.



La humedad del suelo se puede estimar por el aspecto del terreno.

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Se debe controlar la humedad al menos en una sección del área del campo que difiera de las demás en cuanto a la textura y aspecto del suelo.

La aplicación de riego en el momento exacto y en la cantidad apropiada es fundamental para obtener un buen rendimiento de los cultivos. El exceso de agua reduce el crecimiento al arrastrar los nitratos a una profundidad superior al alcance de las raíces de los cultivos, y al desplazar el aire contenido en el interior del suelo provoca la escasez de oxígeno en las raíces. La falta de agua también es perjudicial para los cultivos, por lo que se debe controlar regularmente el nivel de humedad del suelo para determinar cuándo regar y qué cantidad de agua se debe aplicar.

Figura 7.2: Caracterización de los estados de humedad del suelo 3.2.- LA SOLUCION SUELO El agua que ocupa los espacios del suelo entre las partículas minerales más finas, lleva disueltos entre otros los distintos aniones y cationes, es decir diferentes sales. De aquí es que consideramos a esta agua como la solución del suelo. CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO II

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Esta no sólo rodea las partículas minerales lo que le permite disolver las sales que contiene, sino que rodea igualmente a las raíces. De este modo las raíces de las plantas absorben los elementos a través de esta solución del suelo. Está contenida en los huecos pequeños (microporos) del suelo, y junto con los minerales forman la solución del suelo, de donde toman sus alimentos las raíces y algunos microorganismos. Cuando el agua va escaseando en el suelo su lugar lo va tomando el aire. El agua del suelo procede de las lluvias y de las corrientes subterráneas, y actúa de transporte de minerales o alimentos para las raíces de las plantas. El agua representa el 25% de los componentes del suelo.

Agua más nutrientes en solución

Figura 8.2.: La solución suelo Cuando el agua y aire se encuentran en grandes cantidades entonces se dice que ya no son componentes del suelo, sino que representan depósitos; esto para diferenciarlos del aire y agua que se encuentra en los poros del suelo, y que en realidad forma parte del suelo. CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO II

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La solución del suelo contiene sales que se hallan disociadas en aniones (A-): nitratos, sulfatos, fosfatos, carbonatos, etc. y cationes (C+): calcio, magnesio, sodio potasio, zinc, etc. Los fertilizantes son sales que cuando se incorporan al suelo, en contacto con el agua, se disocian en aniones y cationes.Por ejemplo, el cloruro potásico (KCl), se disocia en dos iones K+ y Cl- y el nitrato magnésico, [Mg (NO3)2], se disocia en un catión Mg2+ y dos aniones NO3 -. El complejo arcillo-húmico (CAH) presenta cargas eléctricas negativas en su superficie, por lo que es capaz de atraer, retener e intercambiar iones con carga positiva (cationes), fenómeno que es conocido como adsorción. Los aniones no quedan retenidos por lo que pueden ser arrastrados disueltos en el agua, hasta capas profundas. Los fertilizantes tienen por objeto aportar al suelo los dos cationes: NH4+ y K+ y los dos aniones: PO43- y NO3-, más necesarios para las plantas. De ellos, son fijados por el complejo los dos cationes y el fosfato, pese a ser un anión, mediante puentes de calcio y también, por los óxidos de Fe, Al y Mn. En cambio, el nitrato no es retenido. 4.0.- FASE GASEOSA (ATMOSFERA). Cuando el suelo está en condiciones normales de humedad el aire ocupa los macroporos, es entonces cuando el aire y el agua se hallan en equilibrio y ocupan volúmenes de suelo parecidos. La fase de vapor o gaseosa está formada principalmente por aire y vapor de agua, ocupa los poros del suelo que no están ocupados por la fase liquida y tiene una composición que puede variar en intervalos de tiempo cortos. La fase gaseosa o "atmósfera del suelo" está constituida por un gas de composición parecida al aire cualitativamente pero con proporciones diferentes de sus componentes. CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO II

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Ella permite la respiración de los organismos del suelo y de las raíces de las plantas que cubren su superficie. También ejerce un papel de primer orden en los procesos de oxidoreducción que tienen lugar en el suelo. Intercambio gaseoso en entre la atmosfera y el suelo

Figura 9.2.: Uso de la planta y los microorganismo del aire. Intercambio entre el aire del suelo y el aire de la atmosfera. La perfecta aireación del suelo es una condición indispensable no sólo para el desarrollo de las plantas sino también para la actividad biológica en el suelo. La composición del aire del suelo es muy variable, es parecida a la de la atmósfera pero con un contenido varias veces mayor de CO2. La aireación es un factor tan importante para los cultivos como lo es el agua o el nitrógeno, y más que aireación deberíamos referirnos al oxígeno que es necesario para la respiración de las plantas. COMPOSICION MEDIA COMPONENTE

GAS DEL SUELO

AIRE

10 – 20%

21%

NITROGENO (N)

78.5 – 80%

78%

DIOXIDO DE CARBONO (CO2)

0.2 – 3.5%

0.003%

AGUA (H2O)

Saturado

Variable