2.2. componentes sólidos inorgánicos del suelo

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22/04/2019 1 2.2. Componentes sólidos inorgánicos del suelo Parte 2/2 Textura y clases texturales. Influencia sobre las propiedades del suelo. Aplicación y determinación PIM en Ecología y Edafología (Módulo de Edafología) Grado en Biología, Facultad de Biología (Universidad de Sevilla) Antonio Jordán, Lorena M. Zavala Dpto. de Cristalografía, Mineralogía y Química Agrícola El suelo está formado por partículas de diferentes tamaños (Faro, Portugal), Antonio Jordán / Imaggeo Concepto de textura Concepto de textura La superficie total expuesta aumenta si dividimos un objeto en las partículas que lo forman. 4 8 1 75 . 2 32 44 1 8 4 ) 2 1 8 ( ) 2 1 4 ( ) 2 8 4 ( V S 1 2 5 2 10 16 1 2 1 16 ) 2 2 1 ( ) 2 1 1 ( ) 2 2 1 ( V S Concepto de textura PARTÍCULAS FINAS PARTÍCULAS GRUESAS Más superficie expuesta Poros más finos Poros más gruesos Clases granulométricas (WRB) Tipo Diámetro Arena muy gruesa 1.25 – 2 mm Arena gruesa 0.63 – 1.25 mm Arena media 0.2 – 0.63 mm Arena fina 0.125 – 0.2 mm Arena muy fina 0.063 – 0.125 mm Limo 2 μm – 0.063 mm Arcilla < 2 μm

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Page 1: 2.2. Componentes sólidos inorgánicos del suelo

22/04/2019

1

2.2. Componentes sólidos inorgánicos del

sueloParte 2/2

Textura y clases texturales. Influencia sobre las propiedades del suelo. Aplicación y determinaciónPIM en Ecología y Edafología (Módulo de Edafología)

Grado en Biología, Facultad de Biología (Universidad de Sevilla)

Antonio Jordán, Lorena M. ZavalaDpto. de Cristalografía, Mineralogía y Química Agrícola

El suelo está formado por partículas de diferentes tamaños (Faro, Portugal), Antonio Jordán / Imaggeo

Concepto de textura Concepto de textura

La superficie total expuesta aumenta si dividimos un objeto en las partículas que lo forman.

4

8 1

75.232

44

184

)218()214()284(

V

S

1

2

5

2

10

16121

16)221()211()221(

V

S

Concepto de textura

PARTÍCULAS FINAS PARTÍCULAS GRUESAS

Más superficie expuesta

Poros más finosPoros más gruesos

Clases granulométricas (WRB)

Tipo Diámetro

Arena muy gruesa 1.25 – 2 mm

Arena gruesa 0.63 – 1.25 mm

Arena media 0.2 – 0.63 mm

Arena fina 0.125 – 0.2 mm

Arena muy fina 0.063 – 0.125 mm

Limo 2 μm – 0.063 mm

Arcilla < 2 μm

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Clases granulométricas (ISSS – Atterberg)

Tipo Diámetro

Arena gruesa 0.2 – 2 mm

Arena fina 0.02 – 0.2 mm

Limo 2 μm – 0.02 mm

Arcilla < 2 μm

Clases granulométricas (USDA)

Tipo Diámetro

Arena muy gruesa 1 – 2 mm

Arena gruesa 0.5 – 1 mm

Arena media 0.25 – 0.5 mm

Arena fina 0.1 – 0.25 mm

Arena muy fina 0.05 – 0.1 mm

Limo grueso 0.02 – 0.05 mm

Limo fino 2 μm – 0.02 mm

Arcilla < 2 μm

Arena muy gruesa(2 - 1 mm) Arena gruesa

(1 - 0.5 mm)

Arena media(0.5 - 0.25 mm)

Arena fina(0.25 - 0.1 mm)

Arena muy fina(0.1 - 0.05 mm)

Limo grueso(0.05 - 0.02 mm)

Limo fino(0.02 - 0.002 mm)

Arcilla(< 0.002 mm)

ARCILLOSA

ARCILLO ARENOSA

FRANCOARCILLOSA

FRANCOARCILLO LIMOSA

ARCILLO LIMOSA

FRANCA

FRANCO ARCILLO

ARENOSA

FRANCO LIMOSA

LIMOSA

FRANCO ARENOSA

ARENOSA

90

80

70

60

50

40

30

20

10

10

20

30

40

50

60

70

80

90

102030405060708090

ARENA (%)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0

S/V

(m

m-1

)

Diámetro (mm)

Relación S/V de las partículas del suelo

Arcilla(< 2 μm)

Limo(2 μm – 0.05 mm)

Arena(0.05 – 2 mm)

Superficie = 4πr2

Volumen =4

3πr3

Superficie

Volumen=

4𝜋𝑟2

43𝜋𝑟3

=3

r

Zona de arrastre(partículas más gruesas)

Zona de transporte

Zona de sedimentación(partículas más finas)

Relación con el relieve

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Río Guadalquivir

La Algaba

Vega del Guadalquivir

Campiña de Sevilla

Sierra Morena

Villaverde del Río

San José de la Rinconada

La Rinconada

La AlgabaSevilla

Alcalá del Río

Sierra Nevada

Granada

Vega de Granada

Pinos Puente

AtarfeSanta Fe

Armilla

Río Genil

Relación con la edad del suelo

Arcilla

A

R

A

R

E

Ah

Bt

C

A

R

C

Bw

Arcilla Arcilla

Relación con el clima

Relación entre el tamaño de partícula y las propiedades

Clase Tamaño (mm) Propiedades Relación SV CIC

Gravas y piedras 70 – 2 Cuando son muy abundantes pueden afectar a las propiedades del suelo y dificultar su manejo.

Muy baja Prácticamente nula

Arenas 2 – 0.05 Formada principalmente por cuarzo, feldespatos, micas, etc.

Su principal función es la composición de la matriz del suelo.

Baja Muy baja

Limo 0.05 – 0.002 Su composición química es semejante a la de la arena.

Media Muy baja

Arcilla <0.002 Mineral de neoformación. Muy alta Muy alta

Relación con las propiedades del suelo

La composición granulométrica del suelo condiciona la mayoría de las propiedades físicas y químicas del suelo.• Desde el punto de vista físico, la textura condiciona la estructura, el

color, la consistencia, la porosidad, el intercambio de fluidos (aireación y permeabilidad), el grado de hidromorfía y la retención de agua o los procesos de lavado.

• La importancia de la fracción granulométrica de la arcilla es considerable y compleja. Su actividad es importante desde el punto de vista físico y químico.

• Arena y limo, sin embargo, constituyen clases texturales cuya importancia es fundamentalmente de tipo físico.

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22/04/2019

4

Suelos arenosos

Los suelos arenosos poseen en general una buena fertilidad física y una mala fertilidad química.

Los suelos arenosos son inertes, carecen de propiedades coloidales y sus reservas de nutrientes son pobres.

Suelos arenosos

El grado de desarrollo de la estructura es muy bajo.

Poseen un grado de aireaciónmuy alto, muy alta permeabilidad y muy escasa retención de agua (baja capacidad de campo).

La aireación y la poca capacidad de retención de agua permiten un rápido calentamiento del suelo.

La plasticidad de los suelos arenosos es muy baja.

Medición de la capacidad de infiltración en un suelo arenoso (P.N. de Doñana), Antonio Jordán / Imaggeo

Perfil de suelo sobre arena en Dzukija (Lituania), Antonio Jordán / Imaggeo Perfil de suelo sobre arena (Emiratos Árabes Unidos), Colin Pain

Dunas arenosas en el P. N. de Doñana (Huelva), Antonio Jordán Monte blanco sobre suelos arenosos en el P. N. de Doñana (Huelva), Antonio Jordán / Imaggeo

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5

Horizonte orgánico en suelos arenosos en el P. N. de Doñana (Huelva), Antonio Jordán / Imaggeo Suelos arenosos erosionados (Finlandia), Lorena M. Zavala

Suelos arenosos (Rocla Quarry, Perth, Australia), Antonio Jordán

Suelos limosos

No son frecuentes, limitándose a zonas de acumulación aluvial.

Si la proporción de materia orgánica en el suelo es baja, la capacidad de intercambio catiónico del suelo y las reservas de nutrientes son poco importantes.

El grado de desarrollo de la estructura es muy bajo, ya que los limos carecen de capacidad de agregación.

Ria Formosa (Portugal), Antonio Jordán

Suelos limosos

El limo posee una cierta capacidad de retención de agua, superior a la de las arenas, pero de escasa importancia.

Además, al ser partículas relativamente finas, pueden ser arrastradas por el agua y depositarse rellenando los poros, de forma que se disminuye la aireación y la permeabilidad.

Suelo limoso (Alemania), Ronny Krüger / Wikimedia Commons Sellado limoso en un arroyo de montaña (sierra de Málaga), Antonio Jordán / Imaggeo

Page 6: 2.2. Componentes sólidos inorgánicos del suelo

22/04/2019

6

Suelos limosos en la marisma de Moguer (Huelva), Antonio Jordán / Imaggeo Suelos limosos (campiña de Sevilla), Antonio Jordán

Suelo sellado tras una lluvia intensa (campiña de Sevilla), Antonio Jordán / Imaggeo Suelos arcillo limosos con estructura laminar (campiña de Cádiz), Antonio Jordán / Imaggeo

Suelos limosos en la costa (Cacela Velha, Portugal), Antonio Jordán

Suelos arcillosos

Las propiedades químicas de la arcilla vienen determinadas por su carácter coloidal y por su elevada superficie específica.

Las arcillas poseen capacidad de agregación entre sí. En la agregación de las partículas de arcilla interviene también la materia orgánica, así como cationes presentes en la solución del suelo.

Suelo arcilloso (Los Palacios), Antonio Jordán / Imaggeo

Page 7: 2.2. Componentes sólidos inorgánicos del suelo

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Suelos arcilosos

Las arcillas constituyen la principal fuente de intercambio catiónico de origen mineral, funcionan como reserva de nutrientes del suelo junto a la materia orgánica, y poseen una gran capacidad de regulación del pH.

La arcilla puede retener una fina capa de moléculas de agua en su superficie, lo que eleva el punto de marchitez de los suelos arcillosos.

La baja porosidad puede hacerlos impermeables y asfixiantes.

El material es muy plástico.

Algunas arcillas poseen capacidad de hinchamiento y contracción según el grado de humedad del suelo.

Suelo arcilloso con grietas en la superficie (Valencia), Antonio Jordán / Imaggeo Luvisol crómico en São Brás de Alportel (Portugal), Antonio Jordán / Imaggeo

Luvisol gléyico cutánico en el P.N. Los Alcornoclaes (sierra de Cádiz), Antonio Jordán / Imaggeo Vertisol, El Rocío (Huelva), Antonio Jordán

Solonchack Vértico Gléyico (P.N. de Doñana), Antonio Jordán / Imaggeo Solonchack Vértico Gléyico (P.N. de Doñana), Antonio Jordán / Imaggeo

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8

Suelos francos

Los suelos francos están compuestos por arena ( 20 –50%), limo ( 25 – 50%) y arcilla ( 45 – 80%) de manera equilibrada.

En los suelos francos se favorece la formación de estructura, lo que favorece a su vez los procesos físicos, químicos y biológicos del suelo.

La textura franca puede obtenerse mediante la adición de materia orgánica al suelo.

Suelo franco (Reino Unido), Alan Murray-Rust / Wikimedia Commons

Suelo franco (Bélgica), Peter Van den Bossche / Wikimedia Commons

Análisis granulométricoMétodo de Bouyoucos

El suelo se coloca en vasos de precipitado. Se mantiene en baño de vapor añadiendo cantidades sucesivas de H2O2 y HCl para

descomponer los cementos orgánicos y de carbonatos.

Análisis granulométricoMétodo de Bouyoucos

El análisis del contenido en partículas finasrequiere la dispersión previa del suelo en agua utilizando un detergente.

El detergente más habitual es el Na2(Na4P6O18) (hexametafosfato sódico).

El método se basa en la distinta velocidad de sedimentación de las partículas del suelo según su tamaño, de acuerdo con la ley de Stokes:

V =2

9

r2g(ρp − ρf)

η

Análisis granulométricoMétodo de Bouyoucos

Según la ley de Stokes, suponiendo una densidad de partícula de 2.65 g cm-3, una temperatura de 20 oC, una densidad del agua de 0.9982 g cm-3

(densidad del agua a 20 oC) y una viscosidad del fluido de 0.01002 g cm-1 s-1 (viscosidad del agua a 20 oC), la velocidad de caída de las partículas sería de:• Arena (2 mm): 36.633 cm s-1

• Limo (0.05 mm): 0.023 cm s-1

• Arcilla (2 μm): 3.663 10-5 cm s-1

Page 9: 2.2. Componentes sólidos inorgánicos del suelo

22/04/2019

9

Análisis granulométrico(método de Bouyoucos)

40 – 50 g de

suelo seco

100 mL de

solución

dispersante

Completar con

agua destiladaAgitar hasta

homogeneizar

Realizar la

primera lectura (C)

Realizar la

Segunda lectura (C’)

Introducir el

densímetro

Tomar la

temperatura (T)

Tomar la

temperatura (T’)

MUESTRA

CONTROL

(900 mL de agua destilada y

100 mL de solución dispersante)

10 s

40 s2 h

Dejar

reposar

Termómetro

Arena Limo

Arcilla + limo % =C + (T − 20) × 0.36

Peso de suelo (g)× 100

Arcilla% =C′ + (T′ − 20) × 0.36

Peso de suelo (g)× 100

Análisis granulométricoTamizado en húmedo

2 mm

1 mm

0.5 mm

0.25 mm

0.1 mm

0.05 mm

Limo fino y arcilla

Bandeja

Tamiz de suelo (2 mm).

0

10

20

30

40

50

60

70

1 - 2 0.5 - 1 0.25 - 0.5 0.1 - 0.25 0.05 - 0.25 0.02 - 0.05 0.002 - 0.02 < 0.002

PO

RC

ENTA

JE

TAMAÑO DE PARTÍCULA (mm)

Composición granulométrica de un Luvisol háplico sobre areniscas silíceas (Sierra de Algeciras)

BC

Bt

C

Ah1

Ah2

0

10

20

30

40

50

60

70

Arena Limo Arcilla

PO

RC

ENTA

JE

TAMAÑO DE PARTÍCULA (mm)

Composición granulométrica de un Luvisol háplico sobre areniscas silíceas (Sierra de Algeciras)

BC

Bt

C

Ah1

Ah2

ARCILLOSA

ARCILLO ARENOSA

FRANCOARCILLOSA

FRANCOARCILLO LIMOSA

ARCILLO LIMOSA

FRANCA

FRANCO ARCILLO

ARENOSA

FRANCO LIMOSA

LIMOSA

FRANCO ARENOSA

ARENOSA

90

80

70

60

50

40

30

20

10

10

20

30

40

50

60

70

80

90

102030405060708090

ARENA (%)

Composición granulométrica de un Luvisol háplico sobre areniscas silíceas (Sierra de Algeciras)

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10

Textura al tacto en condiciones de campo (México), Antonio Jordán / Imaggeo Textura al tacto en el laboratorio, Antonio Jordán / Imaggeo

Análisis granulométricoTextura al tacto

Textura Cinta Bola Sensación Contenido aproximado

de arcilla

Arenosa No se puede hacer Leve o ninguna coherencia No se puede moldear < 5%

Arenosa franca 5 mm Leve o ninguna coherencia No se puede moldear 5 – 10%

Areno-arcillosa 5 – 15 mm Coherencia muy leve No se puede moldear

Franco-arenosa 15 – 25 mm Coherencia leve Tacto arenoso 10 – 20%

Franca 25 mm Coherente y bastante esponjosa

Suave y algo grasiento (si hay materia orgánica)

25%

Franco-limosa 25 mm Coherente y bastante esponjosa

Tacto algo más sedoso que lafranca

Franco-arcillo-arenosa 25 – 40 mm Fuerte coherencia Arenoso al tacto, con granos de arena visibles

20 – 30%

Franco-arcillosa 40 – 50 mm Coherente y plástica Suave 30 – 35%

Ligeramente arcillosa 50 – 75 mm Plástica Suave al cortarse entre pulgar e índice

35 – 40%

Moderadamente arcillosa

> 75 mm Plástica y suave Parece plastilina y se pueden moldear cordones y presenta resistencia al corte en cizalla

45 – 55%

Muy arcillosa > 75 mm Plástica y suave Se comporta como plastilina endurecida y presenta fuerte resistencia la corte en cizalla

> 55%

Análisis granulométricoTextura al tacto

Textura Filamento de 3 mm Filamento de 1 mm

¿Se puede hacer? ¿Se puede doblar? ¿Se puede hacer? ¿Se puede doblar?

Arenosa No No No No

Areno-limosa Sí No No No

Limo-arenosa Sí No No No

Franca Sí No Sí No

Limo-arcillosa Sí Sí Sí No

Arcillosa Sí Sí Sí Sí