Propietats Físiques i Químiques del Sòl: Cicles Biogeoquímics i CIC

Conceptes Fonamentals del Sòl

• Pedió: Mínim espai necessari per veure totes les parts del sòl.
• Perfil: Tall del sòl que ha d'incloure tots els horitzons, inclosa la roca mare.
• Roca Mare: Material primitiu mineral sobre el qual es formen els horitzons.

Funcions Essencials del Sòl

• Medi de creixement per a les plantes.
• Filtració i depuració de l'aigua.
• Suport de l'activitat humana i animal.
• Hàbitat de microorganismes.
• Depuració de la matèria orgànica (MO).

Composició del Sòl: Fases

Fase Sòlida

Sòl Mineral

Contingut orgànic < 200 g/kg de sòl.

Components: elements grossos i terra fina (MOS). Presenta fenòmens de capil·laritat.

Sòl Orgànic

Contingut de carboni orgànic > 200 g/kg de sòl.

Components: restes vegetals, matèria orgànica (MO) i humus.

Fase Líquida

Aigua pura i substàncies dissoltes (orgàniques i minerals).

Fase Gaseosa

Medi porós (aigua/aire atmosfèric). Consumeix O₂ i produeix CO₂. Tendeix a mantenir-se constant.

Granulometria i Textura

La textura es refereix a les partícules minerals.

• Partícula Elemental: En aigua no es desfà.
• Tamitzat: Graves (> 2 mm) i Terra Fina (TF, < 2 mm).

Llei de Stokes

Procés que implica l'eliminació del ciment, la dispersió i la sedimentació. S'aplica a partícules esfèriques, d'igual densitat i superfície llisa.

Cicles Biogeoquímics

Segrest de Carboni (C)

Procés de treure C de l'atmosfera i convertir-lo en sòlid perquè no afecti l'atmosfera. Implica un emmagatzematge segur i durador.

Objectiu: prevenir emissions i reduir la quantitat de C a l'atmosfera.

Fórmula: %MO = (%CO * 1.724 * 2)

Cicle del Nitrogen (N)

Amonificació: Descomposició de la MO, on el N orgànic es transforma en NH₄⁺ (no assimilable per la planta).

Els nitrats (NO₃⁻) sí que són assimilables.

El N és:

1. Utilitzat pels microorganismes vius.
2. Transformat després de la mort i descomposició dels organismes.
3. Retornat al seu estat inicial d'oxidació.

Cicle del Carboni (C)

El CO₂ es transforma:

1. En formes orgàniques per fotosíntesi.
2. Reciclat a través de la biosfera.
3. Retornat al seu estat original per respiració o combustió.

Relació C/N

Relació entre el pes de C orgànic i el pes de N₂ orgànic (tant per mil).

Indica la qualitat de la MO (capacitat de proporcionar N₂) i augmenta la població microbiana, ja que genera proteïnes.

Turn Over del Nitrogen

Aportació de N sòl-planta. La quantitat és constant, però canvia d'estat.

Condicions del Medi

• Medi Aerobi: Presència d'O₂ en quantitats adequades per permetre les activitats dels organismes del sòl.
• Medi Anaerobi: Absència d'O₂.

Propietats Físiques del Sòl

Estructura

Tipus d'estructura:

• Grumosa, polièdrica, prismàtica, particulada.
• Laminar (la pitjor).
• Columnar (associada a sodicitat).
• Massissa.

Densitat

Densitat Aparença (Dap)

Volum que ocupa el sòl.

Fórmula: [Massa de sòl sec a 105ºC / Volum aparent] (Kg/m³)

Densitat Real (Dr)

Constant: 2,65 g/cm³.

Porositat

Rang típic: 30-60%.

Fórmula: %P = [(Dr - Dap) / Dr] * 100

Característiques dels Porus

• Diàmetre equivalent.
• Continuïtat vertical.
• Forma (connectivitat).
• Quantitat.

Comportament Químic del Sòl

Camí dels Nutrients

Fase Sòlida (FSS) → Adsorció (de càrregues elèctriques de la FSS a la Fase Líquida del Sòl, FLS) → FLS → Absorció → Planta.

Capacitat d'Intercanvi Catiònic (CIC)

Col·loides del Sòl

Partícules en contacte amb la FLS a través de la superfície interna i externa. Mida < 1 µm de diàmetre equivalent de partícula (DEP).

Característiques:

• Superfície específica molt gran (A/V).
• Estructura cristal·lina.
• Carregats elèctricament.
• Contacte directe amb la FLS.
• Adsorbeixen càrregues elèctriques.

Solució Interna (SI) i Externa (SE)

• Solució Interna: Manifesta la partícula carregada iònicament (99%).
• Solució Externa: No es manifesta la càrrega iònica (1%).

Nota: Si Eanions = Ecations, hi ha salinitat.

Propietats del CIC

El CIC és ràpid, reversible, respon a la llei d'acció de masses, implica equilibri de càrregues entre SE i SI, i té un equilibri específic per a cada espècie iònica.

Complex Adsorbent

Conjunt de partícules del sòl que poden adsorbir càrregues elèctriques.

Efectes del CIC

• Regula el pH.
• Amortiment del pH (modifica la solució externa).
• Reserva de nutrients minerals.
• Pot competir amb la planta pels nutrients.

Aigua i Potencial Hídric

Energia per unitat d'aigua. Unitats: [Massa J/Kg], [Pes J/N=m], [Volum J/m³=Pa].

Capacitat de Retenció d'Aigua Útil (CRAU)

Diferència entre la màxima quantitat d'aigua emmagatzemable i l'aigua que la planta no pot utilitzar perquè està retinguda amb massa energia.

Capacitat de Camp (CC)

• Textura arenosa: -10 kPa
• Textura franca: -33 kPa
• Textura argilosa: -100 kPa

Punt de Marcescència Permanent (PMP)

-1500 kPa