DENSIDAD DEL SUELO. reportada comúnmente en g/cm

DENSIDAD DEL SUELO.
La densidad se considera como el peso por volumen unitario de sustancia,
reportada comúnmente en g/cm3. Simbólicamente la densidad se representa por:
D = _p_
v
Donde:
D = Densidad, g/cm3
p = Peso, g
v = Volumen, cm3
En el cuadro 4.7, se presentan las densidades aproximadas de algunos materiales.
A partir del cual y en forma general, puede establecerse que a mayor densidad, mayor
dureza de materiales.
En el estudio de Suelos se distinguen dos tipos de densidad:
1) La Densidad Real o de Partículas (Dr), cuya fórmula es:
Dr =
P
.
Volumen real
2) La Densidad Aparente (Dap), cuya fórmula es:
Dap =
P
.
Volumen aparente
La diferencia entre ambos volúmenes, se establece mediante la igualdad:
Volumen aparente = Volumen Real (de partículas) + Volumen Vacío (en poros)
Es decir, la diferencia entre ambas densidades radica en el volumen que se
considere. Esto es, la densidad real involucra al volumen de las partículas únicamente,
mientras que, la densidad aparente se calculará con el volumen de las partículas y el
volumen vacío (o Espacio Poroso).
La Densidad de Partículas (Densidad Real) en la práctica es difícil de determinar,
por los métodos que para ello se utilizan, en clasificación de suelos se ha convenido en
adoptar el valor de 2.65 g/cm3 como la Densidad real de todos los suelos. Dicho valor se
considera como el promedio aproximado de los minerales dominantes; cuarzo,
feldespatos, micas y minerales arcillosos.
DENSIDAD APARENTE
La Densidad Aparente (Dap) puede obtenerse por varios métodos, de los cuales
los tres más comunes son:
(1) Método de la Excavación (2) Método del Cilindro, y (3) Método de la Parafina.
Método de la Excavación.
Este método se considera como el más impreciso, pero tiene la ventaja de ser el
más rápido. Para su realización se requiere de una pala, una balanza, una probeta,
bolsas de plástico y agua.
Con la pala se efectúa una excavación en forma de un cubo de aproximadamente
30 cm por lado. Todo el suelo extraído se coloca en una bolsa y se pesa en la balanza,
obteniéndose el valor de P.
El hueco dejado por la excavación se cubre completamente con las bolsas de
plástico y se agrega agua hasta llenar la excavación, midiendo el volumen agregado con
la probeta. Siendo el valor de V.
Finalmente se obtiene la relación P/V, que corresponde al dato de Dap.
Método del Cilindro.
Partiendo de un cilindro de volumen conocido, se entierra en el suelo y se rasa (se
rellena hasta el tope) el cilindro, para que el volumen sea exacto. El material contenido
en el cilindro se seca y se pesa. Nuevamente la relación P/V origina la Dap.
Método de la Parafina (uso habitual en Laboratorios de Suelos).
Se escogen algunos terrones de suelo, que se secan a la estufa (110oC de temperatura) durante toda la noche obteniéndose P. Los terrones secos se amarran con hilo
y se sumergen en parafina (con densidad de 0.9 g/cm3), hasta cubrirlos completamente.
Los terrones con parafina se pesan, este dato lo simbolizaremos como Pa. La diferencia
Pa - P, nos proporciona el peso de la parafina. El terrón con parafina se pesa inmerso en
el agua, por el principio de Arquímides, dicho peso se transforma en el volumen del
terrón con parafina, lo denominaremos Va. El volumen del terrón que es el dato que nos
interesa se obtiene, de la manera siguiente:
V terrón = Va - ( Pa - P )
0.9
Finalmente, al dividir P/V terrón se genera el dato de la Dap.
El último método de la parafina, es el considerado como más exacto, sin embargo,
es importante hacer notar que pueden existir métodos diferentes, este método es usado
comúnmente en los Laboratorios de Suelos.
Los suelos arenosos tienen densidades aparentes (1.6 a 1.9 g/cm3) mayores que
los de texturas finas (1.0 a 1.6 g/cm3).
En suelos "in situ" las densidades aparentes aumentan con la profundidad por los
niveles más bajos de materia orgánica en el subsuelo.
USOS DE LA DENSIDAD APARENTE.
La densidad aparente en un dato muy valioso, que se utiliza en diferentes cálculos
y en caracterización de capas de suelos; las más comunes se citan a continuación:
1) Capas Endurecidas.
Una capa endurecida de suelo generalmente tiene densidades mayores a 2.0
g/cm , las cuales, provocan problemas para el desarrollo de las raíces de los cultivos.
3
2) Presencia de Amorfos.
En clasificación de suelos, la densidad aparente se utiliza en la caracterización de
un suelo denominado ANDOSOL (FAO, 1975). Estos suelos tienen densidades menores
a 0.85 g/cm3. Generalmente se asocian tales valores (de densidad) con la presencia de
amorfos, como el alofano y con problemas para la fertilización fosfórica de cultivos y para
el encalado. Etchevers y Lourdes Huerta (1986) recomiendan para estos suelos uso del
método del cilindro.
3) Grado de Intemperización.
El grado de intemperización se determina comparando las densidades de los
horizontes superficiales con la del horizonte C.
--- aquí
4) Cálculo del Peso de una Capa de Suelo.
El cálculo del peso de una capa de suelo, es un dato indispensable para expresar
muchos datos analíticos en Kg/ha. Para obtener este dato se emplea la fórmula:
P = Dap x E x S
Donde:
P = Peso en Ton/ha.
Dap = Densidad aparente en ton/m3 (no sufre ninguna transformación el valor en g/cm3).
E = Espesor de la capa en m.
S = Superficie, generalmente referida a 1 Ha = 10,000 m2.
Generalmente es de interés calcular el peso de la capa arable (u Horizonte Ap),
que varía en su espesor de acuerdo al tipo de tracción agrícola que se utilice. Una yunta
genera horizontes Ap de 15 a 20 cm, mientras que, un tractor de 20 a 30 cm de
profundidad de suelo.
Por ejemplo si deseáramos calcular el peso (P) de una capa de 20 cm de espesor
(E) con una Dap = 1.25 g/cm3 en una hectárea (S = 10000 m2), tendríamos:
P = Dap x E x S
P = 1.25 ton/m3 x 0.20 m x 10 000 m2.
P = 2500 ton.
En el cuadro 4.8 se reporta el peso de una capa de suelo en una hectárea para
diferentes espesores y densidades aparentes.
Cálculo para determinar el contenido nutrimental en suelos (caso de fósforo “ P ”)
en Kg/Ha. Según análisis químico de suelo, reporta para dos suelos 1 y 2 un contenido
de 5 ppm de P. Nos interesa saber por lo tanto el contenido de P en Kg/Ha en la capa
arable de 20 cm de espesor de dos suelos respectivamente, el suelo 1 tiene una
Dap1 = 1.25 g/cm3 y el suelo 2 cuenta con una Dap2 = 1.8 g/cm3.
Al transformar el contenido de fósforo (5 ppm) en Kg/Ha tendríamos:
SUELO 1 con Dap = 1.25 g/cm3; su peso sería de 2500 ton (ver tabla anterior).
Que es igual a 2.5 X 106 Kg
Contenido de fósforo 5 ppm = 5 X 10-6 Kg.
Fósforo = (2.5 X 106 Kg) X (5 X 10-6 Kg) = 12.5 Kg/Ha.
SUELO 2 con Dap = 1.8 g/cm3; su peso sería de 3600 ton (ver tabla anterior).
Que es igual a 3.6 X 106 Kg.
Contenido de fósforo 5 ppm = 5 X 10-6 Kg.
Fósforo = (3.6 X 106 Kg) X (5 X 10-6 Kg) = 18 Kg/Ha.
5) Espacio Poroso
El espacio poroso (Ep) es la porción del suelo no ocupada por partículas sólidas. El
espacio poroso está ocupado por aire y agua. El arreglo de las partículas sólidas del
suelo determina la cantidad de espacio poroso.
Los suelos arenosos superficiales tienen del 35 al 50% de Espacio Poroso (Ep),
mientras que los suelos de texturas más finas tienen del 40 al 60%.
El cálculo del Ep se realiza a través de la fórmula:
Ep = 100 ( 1 – Dap , )
Dr
Donde:
Ep = Espacio Poroso, en %.
Dap = Densidad aparente en g/cm3.
Dr = Densidad real, generalmente igual a 2.65 g/cm3.
En el cuadro 4.9 se indican los Ep de acuerdo a diferentes Dap.
6) Láminas de Riego
Para determinar la lámina de agua de riego, que es necesaria para aplicar a un
suelo, para mojarlo a la capacidad de campo, en determinado espesor, se usa la
fórmula:
L(cm) = (Hcc – Hpm) X Dap E ,
100
Donde:
L(cm) = Lámina de agua en cm.
Hcc = % humedad a la capacidad de campo.
Hpm = % humedad al punto de marchitamiento.
Dap = Densidad aparente en g/cm).
E = Espesor considerado del suelo en cm.
ESTRUCTURA DEL SUELO.
La estructura se refiere a el arreglo de las partículas del suelo. Un "ped" o gránulo
es un agregado natural del suelo. Los agregados en el suelo son a menudo separados
de los peds adyacentes por superficies de poca consistencia. La estructura afecta la
penetración del agua, el drenaje, la aireación y el desarrollo de raíces, afectando así la
productividad del suelo y las facilidades de labranza. La estructura, especialmente en el
suelo superficial puede ser alterada por las labores de cultivo mientras que la textura no
cambia por las operaciones usuales de laboreo.
El tipo de estructura del suelo se determina por la forma general de los agregados.
La clase de estructura se determina por el tamaño de los agregados y el grado de la
estructura es dependiente de la estabilidad o cohesividad de los agregados. Los varios
tipos de estructura se discuten más ampliamente en el Cuadro 4.10 y un resumen más
completo de estas características aparecen en el Cuadro 4.11.
Las partículas de arcilla son laminares en estructura y en suelos de buena
agregación las placas o láminas son más o menos orientadas al azar y mezcladas con
partículas de arena y limo, cuando los suelos mojados están sujetos a presión las placas
de arcilla húmeda actúan como lubricantes y es posible su orientación produciendo los
suelos lodosos.
El secado de las arcillas humedecidas produce efectos de cementación
suficientemente fuertes para mantener la agregación aún si el suelo es rehumedecido.
La estabilización de agregados después de la deshidratación es el resultado de la
floculación debida a la concentración mayor de sales, al secado irreversible de
materiales orgánicos muscilaginosos, a la precipitación del CaCO3 o a la deshidratación
irreversible de los hidróxidos de Fe al Al.
El apelmazamiento de los agregados del suelo disminuye el tamaño de los
macroporos, la permeabilidad y la aireación. Las labores de preparación de cultivo en
esos casos llegan a ser difíciles debido a la condición dura del suelo.
Los peds en suelos deficientemente agregados se deslíen o desintegran cuando
están húmedos. El efecto de desintegración resulta de la acción explosiva del aire
atrapado cuando es comprimido por el agua absorbida por los terrones a través de la
acción capilar, por hinchamiento diferencial y por la disolución de los agentes
cementantes solubles en el agua. Al desleírse los agregados en la superficie decrece la
permeabilidad del suelo y aumenta la escorrentía y el peligro de erosión.
LA FORMACION DE AGREGADOS
La floculación es el primer paso en la agregación del suelo. La cementación o
estabilización de los flóculos los convierte en agregados. La mayoría de los coloides del
suelo son de carga eléctrica negativa. La floculación ocurre después de que los coloides
negativos son neutralizados por los cationes adsorbidos. Los iones altamente hidratados
como Na+ son muy grandes para que los coloides del suelo se neutralicen por completo
originando la repulsión de partículas negativas y la dispersión. Los iones pequeños y
divalentes como el H+, Ca++ o Mg++, neutralizan más efectivamente los coloides del suelo
que el Na+, produciéndose la floculación y agregación en los suelos.
Además de la naturaleza de los iones adsorbidos, otros factores que influyen en la
génesis de los gránulos del suelo son: 1) el humedecimiento y secado; 2) las heladas y
el deshielo; 3) la actividad física de las raíces y animales del suelo; 4) la influencia de la
degradación de la M. O. y de las excreciones de los microorganismos y de otras formas
de vida 5) el laboreo del suelo.
De todos estos factores probablemente el de mayor importancia sea la M.O. Las
propiedades electroquímicas del humus, tanto como de la arcilla, son efectivas en la
organización y estabilización posterior de los agregados. Los desechos y otros productos
viscosos microbianos también favorecen el desarrollo granular y ejercen una influencia
estabilizadora. La granulación de un suelo arcilloso no puede ser provocada
adecuadamente sin la presencia de una cierta cantidad de humus.
El laboreo tiene efectos favorables y desfavorables en la granulación. Las labores
afloran el suelo, incorporan la materia orgánica, rompen los terrones y producen una
mejor cama para el cultivo, lo cual es benéfico.
Cuando por otra parte se laborea por mucho tiempo se tienen efectos
degenerativos en los gránulos del suelo superficial y ésto se debe a la oxidación de la
M.O., a la alteración de agregados por el efecto del tránsito de equipos pesados que
producen, en último caso, una compactación.
Mientras que algunos agregados son muy estables otros no y aparentemente estas
diferencias se relacionan con: la presencia O ausencia de ciertos agentes cohesionantes
de la tierra, el tipo de arcilla predominante ya que la kaolinita produce gránulos más
estables que la montmorillonita y otros compuestos inorgánicos como los óxidos de Fe.
---Aqui09
CONSISTENCIA DEL SUELO.
Se define como la resistencia de un material a la deformación o ruptura, o bien al
grado de cohesión o adherencia de la masa del suelo.
La consistencia se describe bajo tres condiciones de humedad del suelo: mojado,
húmedo y seco, según se presente en el campo.
Consistencia del suelo mojado.- Se refiere a contenidos de humedad en el suelo algo
mayores a la capacidad de campo. En estas condiciones el suelo se caracteriza por sus
propiedades de adherencia y plasticidad.
“Los grados de adherencia” se describen por los términos: no adherente, ligeramente
adherente, adherente y muy adherente.
“Plasticidad”.- Es la propiedad del suelo que se refiere a las posibilidades de cambiar de
forma en su masa cuando se le somete a una determinada presión y la de retener esta
forma adquirida al eliminar la presión.
Para determinar la plasticidad en el campo, es fácil observar si se forman o no tiras
con el material del suelo. Los términos usados para describir esta propiedad (plasticidad)
son: no plástico, ligeramente plástico, plástico y muy plástico.
Consistencia del suelo húmedo.- El contenido de humedad está aproximadamente entre
el suelo secado al aire y la capacidad de campo. La mayoría de los suelos en estas
condiciones tienen una consistencia que se caracteriza por: 1) una tendencia a
desmenuzarse en fracciones pequeñas más bien que en polvo; 2) alguna deformación
precede a la ruptura; 3) ausencia de friabilidad y 4) capacidad del material a permanecer
en su forma original cuando está presionado en conjunto. La resistencia del material del
suelo decrece con el contenido de humedad. Esta consistencia se define por los
términos: suelta, muy friable, friable, firme, muy firme, extremadamente firme.
El término compacta podría usarse solamente para denotar una combinación de
consistencia firme y una condición sólida de las partículas. Puede dársele los grados de
"muy" y "extremadamente" compacta.
Consistencia en suelo seco.- Se caracteriza por las propiedades de rigidez, friabilidad,
resistencia máxima a la presión y mayor o menor tendencia a romperse en fragmentos
más bien de aristas vivas y la incapacidad del material fragmentado a adherirse otra vez
cuando se le presiona en conjunto. Para juzgar esta consistencia se utiliza una masa de
suelo secada al aire y se intenta desintegrarla con la mano. Los términos a usarse son:
suelta, suave, ligeramente dura, dura, muy dura y extramadamente dura.
Consistencia para el suelo cementado.- La cementación del material del suelo se refiere
a una consistencia dura causada por sustancias cementantes diferentes a los minerales
arcillosos tales como CaCO3), Si02, u óxidos o sales de Fe y Al, son llamadas también,
concentraciones de origen pedogenético. La cementación es poco alterada por el
humedecimiento; la dureza y friabilidad persisten en condiciones húmedas. Algunas
capas cementadas con CaCO3) se suavizan algo al humedecerse. Las descripciones de
la cementación implican que tal condición es poco alterada por el humedecimiento
excepto que se indique lo contrario. Si la cementación es alterada por el humedecimiento
debe indicarse en la descripción de los suelos. Los términos usados son: débilmente
cementado, fuertemente cementado y endurecido.
COLOR DEL SUELO.
El color del suelo es probablemente la característica más obvia y la que más
fácilmente puede observarse. Una persona con experiencia en un área puede relacionar
el color del suelo con algunas propiedades físicas, químicas y biológicas específicas de
esa área.
El color de los horizontes del suelo puede ser uniforme o estar moteado,
manchado, veteado o matizado. El moteado generalmente se debe al mal drenaje; las
manchas a la acumulación de cal, materia orgánica y al estado de oxidación del hierro
(Fe); el veteado a infiltraciones de los coloides orgánicos y óxidos de hierro procedentes
de las capas superiores; el matizado también a infiltración, pero frecuentemente ocurre
cuando el material madre está completamente intemperizado.
El color puede ser heredado de la roca madre de donde procede el suelo o es el
resultado de cambios importantes en el perfil de suelos. El color tiene relaciones
importantes con el clima y contenido de materia orgánica. En una provincia climática los
suelos derivados de diferente material madre pueden tener las mismas características de
color e inversamente, los suelos originados por un material madre idéntico pueden diferir
grandemente cuando desarrollados en climas distintos (esto demuestra la importante
influencia del clima en el color del suelo).
Aunque es posible hacer algunas generalizaciones. El color negro usualmente
indica presencia de materia orgánica; el color rojo al óxido de hierro libre; colores grises
y azules son relacionados con suelos mal drenados.
Los colores del suelo se miden más convenientemente por comparación con la
carta de colores de suelos de Munsell. Esta carta consiste de 175 diferentes papeles
coloreados, sistemáticamente arreglados de acuerdo con las anotaciones Munsell.
El arreglo de los colores, es por matiz o tinte, brillo o pureza e intensidad o
saturación, las tres variables simples que en combinación dan todos los colores, según la
tabla de Munsell, la determinación del color comprende los aspectos de:
Matiz o Tinte (HUE). Se refiere al color espectral y se relaciona con la longitud de onda
de la luz dominante.
Brillo o pureza (VALUE). Se refiere a la tenuidad del color y es una función
(aproximadamente de raíz cuadrada) de la cantidad total de la luz.
Saturación o intensidad (CHROMA). Es la fuerza del color espectral y aumenta conforme
disminuye el gris.
El uso de la tablas de Munsell permite que la determinación del color del suelo se
efectúe en forma estandarizada
Es importante hacer notar que el color del suelo se determina en el campo sobre
caras de terrones recientemente expuestas, tanto en seco como en húmedo y ésta
última es de mayor importancia en Clasificación de Suelos. En ocasiones se muele la
muestra y se determina su color pero éste comúnmente resulta diferente al color de un
terrón del mismo suelo.
REGIMENES DE TEMPERATURA DE LOS SUELOS SEGÚN LA TAXONOMIA DE SUELOS “USDA”
Se usan los siguientes regímenes de temperatura de los suelos para definir clases en diferentes
niveles categóricos en la Taxonomía.
Pergélico. (L. per, a través del tiempo y el espacio, gelare, congelarse; indica congelamiento
permanente). Los suelos tienen una temperatura media anual de < 0ºC son suelos que tienen
permafrost si son húmedos o tienen un congelamiento seco si no hay exceso de agua.
Críico. (Gr. Cryos, frío; indica suelos muy fríos). En este régimen la temperatura media anual de los
suelos es > 0ºC, pero es < 8ºC. Los suelos críicos que tienen un régimen de humedad ácuico
corrientemente son disturbados por el congelamiento.
Frígido. El suelo es más cálido en verano que en un régimen críico pero su temperatura media anual es
< 8ºC y la diferencia entre la temperatura media del suelo del verano y del invierno es > 5ºC, a 50 cm de
profundidad, o a un contacto dénsico, lítico o paralítico, lo que sea más superficial.
Mésico. La temperatura media anual del suelo es > 8ºC, pero < 15ºC, y la diferencia entre la
temperatura media del suelo del verano y del invierno es > 5º C, a 50 cm de profundidad o a un
contacto dénsico, lítico o paralítico, lo que sea más superficial.
Térmico. La temperatura media anual del suelo es > 15ºC, pero < 22ºC, y la diferencia entre la
temperatura media del suelo del verano y del invierno es > 5º C, a 50 cm de profundidad o a un
contacto dénsico, lítico o paralítico, lo que sea más superficial.
Hipertérmico. La temperatura media anual del suelo es > 22ºC, y la diferencia entre la temperatura
media del suelo del verano y del invierno es > 5º C, a 50 cm de profundidad o a un contacto dénsico,
lítico o paralítico, lo que sea más superficial.
Si el nombre de un régimen de temperatura tiene el prefijo iso, la temperatura media del verano
y la temperatura media del invierno difieren en menos 5ºC a 50 cm de profundidad o hasta un contacto
dénsico, lítico o paralítico, lo que sea más superficial.
Isofrígido. La temperatura media anual del suelo es < 8º C.
Isomésico. La temperatura media anual del suelo es > 8º C, pero < 15º C.
Isotérmico. La temperatura media anual del suelo es > 15º C, pero < 22º C.
Isohipertérmico. La temperatura media anual del suelo es > 22º C.