Unidad 1. 1. Clasificación del suelo

 

Para comprender la clasificación de los suelo revisaras la relación entre los diversos elementos formadores de suelo y se indicaran los distintos horizontes de un suelo que le proporcionan una nomenclatura de acuerdo a ciertas características.

1.   1. 1. Formación y morfología del suelo

El suelo es una capa fina compuesta por un conjunto de sustancias que recubre la superficie de la Tierra, que es estudiado por medio de la edafología y es el resultado de un proceso de transformación.

Los principales factores formadores como son la roca madre, el clima, el relieve y los organismos; en segundo lugar, se resumen las etapas de formación: fragmentación, alteración química y translocación de sustancias; y en tercer lugar, se explica la morfología del suelo dada por los horizontes que le proporcionan una clasificación.

Factores formadores de suelo.

En el proceso de formación del suelo intervienen una serie de factores que condicionan la composición y la rapidez de formación; estos son la roca madre, el clima, el relieve y los organismos.

1.      Roca madre. Es la principal fuente de los materiales sólidos, particularmente de los minerales que van a conformar el suelo. Algunas propiedades de los suelos dependen directamente de la roca (ígnea o sedimentaria) que lo formo, e inciden en la evolución del mismo; estas propiedades son la composición mineralógica, la permeabilidad y granulometría.

2.      El clima. La variación de algunos elementos del clima a lo largo del año, principalmente la temperatura y la humedad, son elementos que regulan las siguientes propiedades de un suelo:

3.      El relieve. La inclinación y longitud de las laderas, la elevación y la orientación, son los elementos del relieve que más influyen en la formación de suelos de la siguiente manera:

4.       Los organismos. La presencia de organismos y microorganismos causan modificaciones al suelo, incorporando nutrientes a través de sus ciclos biológicos. La presencia de organismos modifica el suelo en diferentes formas:

Ilustración 1 Riqueza de organización del suelo.

Los factores formadores del suelo se relacionan entre sí, no se presentan en forma secuencial, sino que todos, en conjunto, actúan para formar el suelo. Sin embargo, se han logrado distinguir diferentes etapas en las cuales es clara la diferencia de fenómenos que ocurres y que se caracterizan:

Etapas de formación del suelo.

A lo largo del estudio de la edafología se han identificado tres principales etapas de la formación de suelo: fragmentación, alteración química y translocación de sustancias, etapas que a continuación se explican:

1.      Fragmentación. Consiste en la desagregación física del material original. Se observa cuando una roca se fractura o rompe y se forman bloques de diversos tamaños, como se puede observar en la siguiente imagen:

Ilustración 2 Proceso de fragmentación de una roca

Se ha identificado que la fragmentación se origina por varios fenómenos, los cuales se explican en el siguiente cuadro:

Insolación	·         La radiación solar calienta a las rocas, sometiéndolas a intensas presiones por dilatación.
Congelación	·         El agua penetra en los poros, se congela, aumenta de volumen y fragmenta a las rocas.
Efecto de descarga	·         El cambio de presión que ocurre entre la roca natural comprimida y el surgimiento del material interno genera expansión y fractura de la roca
Dilatación/contracción	·         Los cambios de humedad produce cambios de volumen que fragmentan las rocas.
Cristalización	·         En los poros de las rocas se forman cristales con la solución de agua y minerales, y estos aumentan de volumen la fractura.
Acción biótica	·         Las raíces de las plantas penetran en las grietas de las rocas y, cuando crecen, fracturan la roca.

2.      Alteración química. Es una serie de procesos en donde el aire, el agua, los organismos y los minerales de la roca en conjunto reaccionan. Los organismos extraen minerales como nutrientes para sobrevivir, consumen agua y oxígeno, lo que provoca una alteración química al provocar un desequilibrio, principalmente de potasio, calcio y magnesio. Un proceso de alteración química muy común es la cristalización; en la siguiente imagen se puede observar un ejemplo de este proceso al microscopio.

Ilustración 3 Proceso de cristalización en una roca.

Con base en los estudios de Bolt y Bruggenwert (1978) se han identificado los principales procesos de alteración química en minerales y la materia orgánica que se presentan en los siguientes cuadros:

Tabla 1. Procesos de alteración química en los minerales.

Solución	·         Afecta solo a aquellos compuestos que son directamente solubles en agua; por lo general ocurre en rocas sedimentarias compuestas por sales.
Hidratación	·         Las moléculas de agua son atraídas por los desequilibrios eléctricos, quedando fijadas en los constituyentes del suelo.
Hidrolisis	·         Reacción química de los H+ y OH- del agua que se intercambian con los cationes y aniones de los minerales.
Oxidación/reducción	·         Alteración química de los materiales del suelo por perdida o ganancia de electrones de sus iones constituyentes.
Carbonatación	·         Es cuando el dióxido de carbono tiene la capacidad de disolverse en el agua y forma acido carbónico que reacciona con minerales (Ca, Mg, Mn, Na, K).

 

Tabla 2. Procesos de alteración química en la materia orgánica.

Humificación	·         Alteración entre productos orgánicos.
Mineralización	·         Destrucción total de los restos orgánicos.

Diversos estudios han logrado identificar un gran número de procesos de alteración química, llamados tambien procesos de meteorización. Basado en los trabajos de Auerswald y Wilding, se presenta enseguida una tabla de estos procesos.

Tabla 3. Principales procesos de meteorización de suelos.

Melanización	·         Representa la coloración oscura, más o menos negra. Es el resultado de la impregnación de los restos orgánicos en el suelo.
Empardecimiento	·         Representa la coloración parda o café que aparece en el suelo como consecuencia de la alteración de los primeros minerales que liberan hierro.
Rubefacción	·         Los compuestos de hierro producidos como consecuencia de la alteración mineral sufren una deshidratación total, cristalizando en forma de óxidos.
Fersialitización	·         Es el proceso de formación de silicatos de la arcilla como son hierro, sílice y aluminio.
Ferralitización	·         Alteración extrema de los minerales, con un profundo lavado de alcalinos y alcalinotérreos, llegándose a producir hasta importantes pérdidas de silicio. Tambien se produce un enriquecimiento de óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio, de cuarzo, asi como de los filosilicatos de la arcilla.
Gleyzación y Pseudogleyzación	·         La formación de ambos procesos está condicionada a la existencia de capas de agua que saturan el suelo, lo que provoca desplazamiento de agua que, a su vez, desplaza oxígeno y lo acidifica por efecto de la materia orgánica.

3.      Translocación. Se refiere a la combinación de agregación, mezcla, concentración y separación de materiales del suelo. Estas acciones son realizadas por los organismos que viven en el suelo, como las lombrices, hormigas, entre otros, que excavan galerías (ver la siguiente imagen). Tambien es la acción del agua que transporta los materiales, ya sea en suspensión o en disolución.

Ilustración 4. Galería de lombrices en el suelo.

De acuerdo al trabajo de Auerswald y de Wilding, se han identificado los principales procesos de translocación que se muestran en el cuadro siguiente:

Tabla 4. Principales procesos de translocación de materiales y sustancias en suelo.

Lavado	·         Es el transporte y eliminación de los iones disueltos en la solución del suelo.
Desbasificación	·         Cuando el proceso anterior se intensifica y produce el transporte y eliminación de los iones adsorbidos en el complejo de cambio del suelo.
Salinización	·         Es el resultado de la acumulación de sales solubles en el suelo.
Gypsificación	·         Es el proceso responsable de la acumulación de yeso.
Lluviación de arcilla	·         Representa la migración de la arcilla de los horizontes superficiales a los profundos por la acción de las aguas de infiltración.
Podzolización	·         Se refiere a la migración de aluminio y hierro (eluviación) junto con materia orgánica en un medio fuertemente acido.
Arcilloturbación	·         Provoca la mezcla de los materiales del suelo y conduce a la formación de suelos muy homogéneos, sin cambios en sus propiedades.
Cementación	·         Ocurre cuando se acumulan materiales en gran cantidad en un horizonte que se endurece en forma de costras.

Morfología del suelo.

Tanto los factores formadores como las etapas de formación de suelo actúan lentamente desde la superficie y disminuyen su intensidad gradualmente conforme aumenta la profundidad del suelo. Se observa que a lo largo de esta profundidad se forman capas denominadas horizontes, caracterizadas por algunas propiedades como el color, la textura y la estructura, cuya superposición constituye el perfil del suelo.

El color, la textura y la estructura de cada capa son las propiedades físicas que diferencian cada horizonte, propiedades a las que la FAO les ha designado una nomenclatura conformada por un conjunto de letras y números, con la finalidad de uniformizar criterios. Los principales horizontes determinados por la FAO se muestran en la tabla siguiente:

Tabla 5. Horizontes principales.

Horizonte	Tipo	Textura	Color	Estructura	Características
H     O	Superficial	Materia orgánica	Diversos	Sin estructura	Acumulación de materia orgánica saturada en agua, inicia proceso de descomposición.
		Materia orgánica	Diversos	Sin estructura	Formación de humus, baja el contenido de agua.
	Subsuelo	Humus, arcilla, arena	Gris y negro	Migajosa y granular	Alto contenido de materia orgánica y humus, gran contenido de arcilla, presencia de lavado de materiales
A	Subsuelo	Humus, arcilla, arena	Gris y negro	Migajosa y granular	Alto contenido de materia orgánica y humus, gran contenido de arcilla, presencia de lavado de materiales
E		Humus, arcilla, arena	Claros	Laminar	Bajo contenido de humus, disminuye la arcilla, principal zona de lavado.
B		Arcilla y arena	Pardo y rojo	Bloques angulares, prismáticos	Enriquecimiento de arcilla y óxidos, acumulación y precipitación de materiales de lavado.
C	Subterráneo	Roca	Diversos	Rocosa	Suelo suelto a duro, roca madre con rasgos de meteorización sin edafizar
R		Roca	Diversos	Rocosa	Roca dura, no se puede cavar por ser lecho rocoso.

En la siguiente imagen observa todos los horizontes del suelo mencionados en la tabla anterior:

En la siguiente imagen podrás observar un ejemplo de los diferentes horizontes del suelo:

Ilustración 5. Perfil de un espedosol mostrados los horizontes O, A1, A2 y B2.

Los horizontes no son homogéneos y presentan variaciones que se caracterizan por los diversos componentes que contienen. De esta manera, se le designa una nomenclatura que está dada por una letra minúscula que acompaña a la letra mayúscula del horizonte mayor. En la tabla que a continuación se muestra puedes observar esta lista:

Tabla 6. Características dentro de horizontes mayores.

Símbolo	Característica
a:	Materia orgánica (fibra <17% del volumen)
b:	Horizonte enterrado.
c:	Nódulos cementados de Fe, Al, Ti, Ma
d:	Horizonte alterado sin desarrollo de raíces.
e:	Materia orgánica (fibra >17% del volumen).
d:	Suelo congelado.
g:	Suelo de color claro por déficit de hierro.
h:	Acumulación iluvial de materia orgánica.
i:	Materia orgánica (fibra >40% del volumen)
k:	Acumulación de carbonatos
m:	Suelo cementado
km:	Carbonato
qm:	Sílice
sm:	Hierro
ym:	Yeso
kq:	Limo y sílice
zm:	Sales
n:	Acumulación de sodio
o:	Acumulación residual de sesquióxidos
p:	Suelo de labranza
q:	Acumulación de sílice
r:	Residuo de roca blanda
s:	Acumulación iluvial de sesquióxidos y materia orgánica
ss:	Presencia de zonas de fricción
t:	Acumulación de arcilla
v:	Plintita
w:	Desarrollo de color y estructura
x:	Característica de fragipan
y:	Acumulación de yeso
z:	Acumulación de sales

La designación de los horizontes es una clasificación básica de los suelos a partir de la cual, y de otras características, se han desarrollado otras. De esta manera, es frecuente que se clasifiquen los suelos por su color, textura y estructura.

De entre las numerosas clasificaciones, las más empleadas se muestran en la siguiente tabla:

Clasificación de suelos por organismo

U. S. Soil Taxonomy

Diagnostic horizons, properties, and materials

Ilustración 6. Tipos principales de suelos.

En el caso de México, se ha empleado la clasificación USST, y a partir de esta se localizan los diferentes tipos de suelo a lo largo del territorio nacional.

En el mundo existe una gran diversidad de estos, los cuales han sido clasificados de acuerdo a los horizontes y sus propiedades.

En este tema entendiste el proceso de formación de suelo, en donde intervienen varios factores y etapas en forma cíclica y relacionada. Asimismo, ya eres capaz de distinguir entre los diferentes tipos de suelos que están clasificados de acuerdo a los horizontes que los conforman y algunas características como la textura, color y estructura. Esta información será muy útil para que puedas estudiar y entender con facilidad la composición de un suelo en sus tres fases por separado, a saber: fase sólida, fase liquida y fase gaseosa. Ahora eres capaz de identificar los tipos de suelo por su formación.

1.   1. 2. Composición del suelo.

El perfil de un suelo está compuesto por tres fases: la sólida, la liquida y la gaseosa. Cada una de estas ocupa un volumen variable (% del volumen total del suelo), y su importancia radica en que son el soporte para el crecimiento vegetal, ya que determinan la disponibilidad de agua y aire para las raíces. Estas tres fases interactúan a través de reacciones físicas y químicas; las más comunes son la solubilización y la adsorción. Cuando un suelo se contamina, estas reacciones se modificas a tal grado que imposibilitan el crecimiento de vegetales, e incluso pueden llegar a ser fuente de sustancias toxicas. Observa la siguiente imagen, en la cual podrás identificar dichas fases:

Ilustración 7. Fases del suelo.

Fase sólida.

La fase solida representa entre el 45% y el 50% del volumen total del suelo. Esta fase está constituida en un 90% a 99% por minerales (fracción mineral) y por un 10% a 1% de materia orgánica (fracción orgánica). Los minerales y la materia orgánica se unen y forman los llamados agregados, quedando espacios entre ellos de diversos tamaños que constituyen la porosidad de un suelo. Estos poros, por lo general, no quedan vacíos, y su lugar es ocupado por gases o líquidos.

Fracción mineral. Es muy variable y se ha logrado clasificarla por su composición química, mostrada a continuación en la tabla:

Tabla 7. Clasificación de minerales por su composición química.

Tipos de minerales		Solubilidad
Silicatos	Tectosilicatos o feldespatos: ortoclasas, plagioclasas Silicatos laminares: micas, arcillas Inosilicatos: piroxenos, anfiboles Sorosilicatos: epitodo Nesosilicatos: olovino, circón.	Baja
Óxidos	Sílice Óxidos e hidróxidos de hierro Óxidos e hidróxidos de aluminio	Baja
Carbonatos	De sodio De calcio (calcita)	Alta
	De calcio y magnesio (dolomita)	Mediana
Fosfatos	De calcio (apatita) De hierro y aluminio (vivianita)	Baja
Cloruros	De sodio De potasio De calcio	Alta
Sulfuros	De hierro (pirita)	Baja
	De calcio (yeso)	Mediana
Sulfatos	De sodio	Alta
Nitratos	De calcio De sodio	alta

La existencia de los minerales en el suelo depende fundamentalmente de su estabilidad, lo cual se refiere a la resistencia a la modificación en su composición química o de su estructura cristalina. Por tanto, a mayor estabilidad, menor será la alteración. La estabilidad de un mineral es función principalmente de los elementos mostrados en el siguiente cuadro:

Ilustración 8. Elementos que afectan a los minerales en el suelo.

Ahora bien, esta estabilidad del mineral condiciona el tipo de mineral presente en el suelo, y es variable en abundancia, según sea arcilla o arena, como se puede ver en las siguientes tablas:

Tabla 8. Mineralogía de las arenas.

Abundancia	Grupo mineral	Especie mineral
Poca	Nesosilicatos	Circón, granates, distena
Escasa	Ciclosilicatos	Turmalina
Poca	Inosilicatos	Piroxenos y anfiboles
Abundantes	Filosilicatos	Micas y cloritas
Muy abundantes	Tectosilicatos	Feldespatos
Muy abundantes	Óxidos	Cuarzo
Media	Óxidos e hidróxidos	Hematites, goethita
Muy variable*	Carbonatos, sulfatos	Calcita, yeso

* en determinadas ocasiones pueden ser muy abundantes, pero normalmente se encuentran ausentes.

Tabla 9. Mineralogía de las arcillas.

Abundancia	Grupo mineral	Especie mineral
Muy abundantes	Filosilicatos	Ilita, moscovita y caolinita
Abundantes	Filosilicatos	Biotita, clorita y montmorillonita
Media	Filosilicatos	Vermiculita
Poca	Filosilicatos	Sepiolita y paligorsquita
Poca	Silicatos amorfos	Alófanas
Media	Óxidos	Cuarzo
Poca	Tectosilicatos	Feldespatos
Poca*	Óxidos	Cuarzo
Poca*	Carbonatos	Calcita
Poca*	Sulfatos	Yeso
Poca*	Haluros	Halita

*  En determinadas ocasiones pueden ser muy abundantes, pero normalmente se encuentran ausentes.

En cuanto a la contaminación ambiental, cobra mayor importancia la existencia de los minerales de la arcilla respecto a los de las arenas, pues la solubilidad y la adsorción de una sustancia agregada desde el exterior, como puede ser un contaminante, ocurre debido a la presencia de arcilla. Entonces, un compuesto mineral altamente soluble junto con otras partículas contaminantes tendera a adsorberse con mayor dificultad. Lo que se requiere es un mineral al que se le dificulte disolverse para poder adsorberse con el agua y formar coloides, los cuales capturan las sustancias contaminantes. Aquí es cuando la presencia de coloides como las arcillas y el humus que se muestran más adelante, son fundamentales para determinar la capacidad de retención de sustancias contaminantes de un suelo.

Fracción orgánica. Esta se distribuye en biomasa (flora y fauna) y materia orgánica (no viva) que se divide en materia en descomposición y el humus. Este último se clasifica en sustancias húmicas y no húmicas.

La biomasa transforma la materia orgánica en el suelo, por lo tanto, determina la concentración de oxígeno y de dióxido de carbono en la fase gaseosa, equilibra las reacciones de disolución, hidrolisis y oxidorreducción que afectan los minerales para liberar nutrientes. La materia en descomposición se encuentra en proceso de formar humus, sirve de nutriente para la biomasa, y regula la humedad y temperatura del suelo. El humus se define como materia orgánica transformada y alterada; constituye un conjunto de compuestos orgánicos coloidales de color oscuro sometidos a un constante proceso de transformación. Es decir, toda la materia orgánica entra al proceso de formación de humus (humificación) y llega a la transformación total de los compuestos orgánicos, dando lugar a productos inorgánicos sencillos como CO₂, NH₃, H₂O. la humificación es un proceso cíclico que involucra los siguientes fenómenos:

Ilustración 9. Fenómenos en el proceso de humificación.

El humus se involucra en todas las reacciones químicas del suelo, en específico, en las sustancias húmicas que son polímeros de alto peso molecular (carboxilos, oxidrilos, fenólicos). Se ha observado que el humus tiende a unirse por intercambio iónico con la fracción mineral, en particular con los cationes, arcillas y óxidos de hierro y aluminio.

La fracción orgánica de un suelo, principalmente el humus, tiene una gran importancia en la formación y fertilidad del suelo, ya que tiene una gran capacidad de retención de agua, evita la erosión y, sobre todo, protege al suelo de la contaminación por su capacidad de formación de coloides; es decir, el humus adsorbe plaguicidas y otros contaminantes y evita que estos se infiltren hacia los acuíferos.

Fase liquida

El agua interviene directamente en la formación del suelo (meteorización física y química, y translocación de sustancias). Tambien facilita el transporte de sustancias, ya que puede circular a través del suelo gracias a la fuerza gravitacional, lo cual sucede cuando el potencial de succión es menor que el gravitacional; entonces, el agua se desplaza hacia abajo, por lo que puede transportar sustancias, ya sea material mineral, nutrientes o contaminantes.

Ahora bien, el agua retenida entre los horizontes del suelo fue debido a fuerzas llamadas potencial de succión, potencial osmótico y potencial matricial. El potencial osmótico ocurre por acción de las sales, y su fuerza es débil. El potencial matricial es debido a dos fuerzas: adsorción y capilaridad. La adsorción en suelos se origina como consecuencia de que las moléculas del agua actúan como dipolos y son atraídas por fuerzas electrostáticas sobre la superficie de las partículas de los constituyentes del suelo.

La adsorción es la principal fuerza de retención en un suelo, y es fundamental para que forme soluciones iónicas, siendo las más comunes, electrolitos del tipo: Na+, K+, Ca++, Mg++, Cl-, SO₄, HCO_3-, CO₃ y NO₃. Estas soluciones tienden a unirse a la arcilla o a materia orgánica como humus, lo cual forma lo que se denomina coloides.

Fase gaseosa

Es el volumen ocupado por los gases presentes en el suelo. Tiene una composición similar a la atmosfera, con variaciones en el contenido de O₂ y CO₂ debido a su empleo para el metabolismo de la biomasa.

Los gases contenidos en el suelo son la base de la respiración de los organismos y responsables de las reacciones de oxidación. Se sitúa en los poros del suelo, en los cuales las fases liquida y gaseosa están en mutua competencia, variando sus contenidos a lo largo del año. Un suelo saturado de agua no contendrá fase gaseosa. En condiciones ideales la fase gaseosa representa un 25%, otro 25% para el agua, y un 50% para la fase sólida. Se admite que un porcentaje de aire del 10% es insuficiente. La composición del gas en los suelos es similar a la del aire atmosférico, pero mucho menos constante, composición que podrás observar en la tabla que se muestra a continuación:

Tabla 10. Comparación de la composición del aire en suelo y en la atmosfera.

Gas	Aire atmosférico (%)	Aire en suelo (%)
Oxigeno	21	10 – 20
Nitrógeno	78	78.5 – 80
CO2	0.03	0.2 – 3
Vapor de agua	Variable	En saturación

La composición media del aire del suelo varia con la profundidad del aire y con los cambios estacionales. De esta manera, en los periodos de mayor actividad biológica que suelen ocurrir en primavera y otoño, hay menos O₂ y más CO₂; entonces, en el suelo hay menos O₂ y más CO₂ que en la atmosfera por el consumo de O₂ y el desprendimiento de CO₂, en los procesos de respiración de las plantas, actividad de microorganismos, procesos de mineralización y procesos de oxidación. El aire del suelo está en continuo intercambio con el aire atmosférico, intercambio que se realiza por movimiento en masa o por difusión.