Fundamentos de Edafología: Propiedades Físicas, Taxonomía y Formación del Suelo

1. Formación del Suelo y Factores Pedogenéticos

¿En qué consiste la formación del suelo y cuál es la ecuación que describe los factores formadores del suelo, explicando cada uno?

La formación del suelo (pedogénesis) se rige por una serie de procesos que transforman el material original (roca madre) hasta desarrollar una morfología y composición adecuadas. Estos procesos están influenciados por cinco factores principales.

Ecuación de los Factores Formadores del Suelo (Ecuación de Jenny)

La formación del suelo (S) es una función de cinco factores:

$$S = f(cl, o, r, p, t)$$

Explicación de los Factores:

• cl (Clima): Incluye la precipitación y la temperatura. Determina la velocidad de meteorización, lixiviación y descomposición de la materia orgánica.
• o (Organismos): Incluye la flora, la fauna y los microorganismos. Son responsables de la incorporación de materia orgánica, la bioturbación y la formación de agregados.
• r (Relieve o Topografía): Afecta el drenaje, la erosión y la exposición solar, influyendo en la acumulación o pérdida de material.
• p (Material Parental): Es el material geológico original (roca madre o sedimento) a partir del cual se forma el suelo. Determina la composición mineral inicial.
• t (Tiempo): El periodo durante el cual los demás factores han actuado. Los suelos más antiguos suelen presentar horizontes más desarrollados.

2. Horizontes del Suelo según la Soil Taxonomy

¿Cuáles son los principales horizontes reconocidos por la Soil Taxonomy e indique qué es un horizonte subscrito, dando ejemplos.

Principales Horizontes Maestros

Los principales horizontes maestros reconocidos internacionalmente, incluyendo la Soil Taxonomy, son:

• Horizonte O: Material orgánico, superficial, no consolidado.
• Horizonte A: Horizonte mineral superficial, caracterizado por la acumulación de materia orgánica humificada (humus) mezclada con la fracción mineral.
• Horizonte E: Horizonte mineral de eluviación (lavado), caracterizado por la pérdida de arcilla, hierro y aluminio. Suele ser de color claro.
• Horizonte B: Horizonte de iluviación (acumulación), formado debajo del A, E u O. Se caracteriza por la acumulación de materiales lixiviados desde los horizontes superiores.
• Horizonte C: Material parental no consolidado, con poca o ninguna evidencia de desarrollo pedogenético.
• Horizonte R: Roca madre consolidada.

Horizontes Subscritos (Sufijos)

Un horizonte subscrito es un símbolo en minúscula (sufijo) que se añade a la designación del horizonte maestro (O, A, E, B, C) para describir características específicas o procesos edáficos que han ocurrido en ese horizonte.

Ejemplos:

• Bt: Horizonte B con acumulación de arcilla silicatada (t de texture).
• Bk: Horizonte B o C con acumulación de carbonatos de calcio.
• Bs: Horizonte B con acumulación de sesquióxidos de hierro y aluminio.
• g: Indica condiciones de gleización (reducción por saturación de agua).

3. Textura y Clase Textural del Suelo

¿Qué es textura y clase textural del suelo?

Textura del Suelo

La Textura del Suelo es la proporción relativa en que se encuentran los tres grupos de partículas minerales primarias: arena, limo y arcilla. Es una característica física fundamental, estable y que influye directamente en la actividad hídrica, química y biológica del suelo.

Clase Textural del Suelo

La Clase Textural es la designación cualitativa que se otorga al suelo basándose en el porcentaje de arena, limo y arcilla, determinada mediante el uso del triángulo textural. Esta clase proporciona una indicación de las propiedades generales del suelo.

4. Estructura del Suelo

¿Qué es estructura del suelo, describa los principales tipos, clases y grados de estructuras del suelo.

Estructura del Suelo

La Estructura del Suelo es el estado en que resulta de la agregación y organización de las partículas minerales y orgánicas en unidades mayores llamadas agregados o peds. La estructura afecta la porosidad, la aireación y la infiltración del agua.

Principales Tipos de Estructura (Forma de los Agregados)

• Granular: Agregados esféricos, comunes en horizontes A.
• Bloque: Agregados cúbicos o poliédricos (subangular o angular).
• Prismática: Agregados verticales con tapas planas.
• Columnar: Agregados verticales con tapas redondeadas (comunes en suelos sódicos).
• Laminar: Agregados planos y horizontales.

Clasificación de Partículas por Tamaño (Granulometría)

Nota: La siguiente clasificación corresponde a los límites de tamaño de las partículas que definen la textura, no la estructura del suelo.

• Arena: 2 a 0.05 mm
• Limo: 0.05 a 0.002 mm
• Arcilla: Menos de 0.002 mm

5. Órdenes de Suelos de la Soil Taxonomy

Describa 2 órdenes de suelos reconocidos por la Soil Taxonomy y su potencial distribución en nuestro país, de acuerdo con el mapa taxonómico de suelos escala 1:2,000,000.

Vertisoles

Descripción: Son suelos ricos en arcillas expansivas (principalmente montmorillonita) que se hinchan significativamente al mojarse y se encogen al secarse, formando grietas profundas en la superficie. Presentan rasgos de mezcla (gilgai). Se desarrollan típicamente en climas con estaciones húmedas y secas marcadas, a menudo sobre rocas sedimentarias calcáreas o ígneas básicas.

Distribución Potencial: Zonas de llanuras o depresiones con alta concentración de arcillas y regímenes de humedad contrastantes.

Inceptisoles

Descripción: Son suelos jóvenes o inmaduros que muestran el inicio de la formación de horizontes (rasgos incipientes de desarrollo edáfico), pero carecen de horizontes B bien desarrollados o de acumulación significativa. Su nombre deriva de inceptum (comienzo).

Distribución Potencial: Áreas de relieve activo, pendientes, o sobre materiales parentales resistentes, donde el tiempo no ha sido suficiente para un desarrollo completo.

6. Agua Gravitacional y Absorción Hídrica por Plantas

¿Qué entiende por agua gravitacional y describa el proceso de absorción de agua por las plantas.

Agua Gravitacional

El agua gravitacional es el agua que se encuentra en el suelo ocupando los macroporos. Esta agua es retenida débilmente y drena libremente hacia abajo bajo la influencia de la gravedad, una vez que el suelo ha alcanzado la capacidad de campo. Generalmente, esta agua no está disponible para la absorción por las plantas.

Proceso de Absorción de Agua por las Plantas

La absorción de agua por las plantas ocurre principalmente a través de las raíces, específicamente en la zona de pelos radiculares. El proceso está impulsado por un gradiente de potencial hídrico:

1. Movimiento en el Suelo: El agua se mueve hacia la superficie de la raíz por capilaridad y difusión, desde zonas de mayor potencial hídrico (suelo) a menor potencial (raíz).
2. Absorción Radicular: El agua entra a la raíz, impulsada por la diferencia de potencial osmótico y, crucialmente, por la tensión-cohesión.
3. Transpiración: La pérdida de vapor de agua a través de las hojas (transpiración) crea una tensión negativa (succión) en el xilema, que arrastra la columna de agua desde las raíces hasta las hojas. Este mecanismo es el principal motor de la absorción hídrica.

7. Determinación de la Clase Textural

Después de tamizar una muestra de suelo y separar los materiales más pequeños de 2 mm por análisis mecánico, con el siguiente resultado: material mineral > de 50 mm 25 gr; contenido de arena 48 gr; contenido de limo 75 gr; contenido de arcilla 85 gr. Determine la clase textural.

Datos de la Fracción Fina (< 2 mm)

• Arena: 48 gr
• Limo: 75 gr
• Arcilla: 85 gr

Masa Total de la Fracción Fina: $48 + 75 + 85 = 208$ gr

Cálculo de Porcentajes

$$\% \text{Arena} = \left(\frac{48 \text{ gr}}{208 \text{ gr}}\right) \times 100 \approx 23.08\%$$

$$\% \text{Limo} = \left(\frac{75 \text{ gr}}{208 \text{ gr}}\right) \times 100 \approx 36.06\%$$

$$\% \text{Arcilla} = \left(\frac{85 \text{ gr}}{208 \text{ gr}}\right) \times 100 \approx 40.86\%$$

Verificación: $23.08\% + 36.06\% + 40.86\% = 100.00\%$

Clase Textural

Con 41% de Arcilla, 36% de Limo y 23% de Arena, la clase textural determinada mediante el triángulo textural es Arcilla Limosa (Silty Clay).

8. Cálculo de Densidad Aparente y Espacio Poroso

Un cilindro de metal se introdujo en un suelo para tomar una muestra, que fue secada al horno. Los datos medidos son: altura del cilindro 5 cm, diámetro del cilindro 5 cm, peso de suelo seco 160 gr. Calcule la densidad aparente del suelo y el espacio poroso sabiendo que la densidad de las partículas es de 2.2 gr/cm³.

Datos

• Altura del cilindro ($h$): 5 cm
• Diámetro del cilindro ($D$): 5 cm (Radio $r = 2.5$ cm)
• Peso de suelo seco ($m$): 160 gr
• Densidad de las partículas ($D_p$): 2.2 gr/cm³

Cálculo del Volumen del Cilindro ($V$)

$$V = \pi r^2 h$$

$$V = \pi (2.5 \text{ cm})^2 (5 \text{ cm}) \approx 98.17 \text{ cm}^3$$

Cálculo de la Densidad Aparente ($D_a$)

La densidad aparente es la masa de suelo seco por unidad de volumen total.

$$D_a = \frac{m}{V} = \frac{160 \text{ gr}}{98.17 \text{ cm}^3} \approx 1.63 \text{ gr/cm}^3$$

Cálculo del Espacio Poroso (Porosidad, $P$)

El espacio poroso se calcula utilizando la densidad aparente y la densidad real (de partículas).

$$P (\%) = \left(1 - \frac{D_a}{D_p}\right) \times 100$$

$$P (\%) = \left(1 - \frac{1.63 \text{ gr/cm}^3}{2.2 \text{ gr/cm}^3}\right) \times 100$$

$$P (\%) = (1 - 0.7409) \times 100 \approx 25.91\%$$

Nota: Si se utiliza el valor de $D_a = 1.62 \text{ gr/cm}^3$ proporcionado en el documento original, el resultado es:

$$P (\%) = \left(1 - \frac{1.62}{2.2}\right) \times 100 \approx 26.36\%$$