propiedades fisicas de las arcillas
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PROPIEDADES PROPIEDADES PROPIEDADES PROPIEDADES FÍSICASFÍSICASFÍSICASFÍSICAS¿En qué influyen?
•Dinámica del aire•Dinámica del agua•Crecimiento radicular
Florencia Alliaume, 2007
Bibliografía
• Propiedades Físicas de los suelos. Código 349
• Manual para la descripción e interpretación del perfil del suelo. Código 165.
http://www.fagro.edu.uy/dptos/suelos/Edafologia/ind ex.html
• Física de suelos (Baver…..1973)
• El perfil cultural (Henin……1969)
• Relaciones suelo planta. (Black…..1975)
� TEXTURA � ESTRUCTURA
� POROSIDAD � DENSIDAD
� AEREACION Y ATMOSFERA DEL SUELO
� CONSISTENCIA � COLOR
Implicancia para las plantas
TEXTURA• DEFINICION:
% EN PESO DE:
• ORIGEN: TENDENCIA CONGÉNITA SEGÚN MATERIAL MADRE
• ¿Será fácil de modificar con el manejo?
Limo
Arena
Arcilla
CLASIFICACION DE LAS PARTICULAS POR TAMAÑO:
USDA SICSFracción granulométrica Diám etro (mm ) .
• Arena muy gruesa 2.0 - 1.0 • Arena gruesa 1.0 - 0.5 2.0 - 0.2• Arena media 0.5 - 0.2 5 • Arena fina 0.25-0 .10 0.20-0.02• Arena muy fina 0.10-0.05 .• Limo 0.0 5-0.002 0.02-0.002• Arcilla <0.002 <0.002
1mmarena
arcillas0,002 mm
500
Relación entre el tamaño de las partículas y la superficie específica
DETERMINACIÓN DE LAS TEXTURAS:
• CAMPO: TACTO (áspero, talcoso, suave, pegajoso)• LABORATORIO: - Tamizado
- Ley de Stokes (V=k.r2)
Tiempo 1
LIMO Y LIMO Y ARCILLAARCILLA
ARENAARENA
ARCILLAARCILLA
ARENA Y ARENA Y LIMOLIMO
Tiempo 2
CLASE TEXTURAL:
CONJUNTO DE TEXTURAS CON SIMILARES PROPIEDADES
• TRIANGULO TEXTURAL
• FRANCO- CLASE TEXTURAL DONDE LAS PROPIEDADES QUE IMPRIMEN AL SUELO LAS DISTINTAS FRACCIONES ESTAN “EQUILIBRADAS”
Ejemplo:
30% Ac,
30% Ar y
40% L
franco
arena
franco limoso
francoarenoso
limo
arcilla
arcilloarenoso
francoarcillo
arenoso
francoarcillo limoso
franco arcilloso
arcillo limoso
arenoso franco
Porcentaje de arena
Porcentaje de limo
Porc
enta
je d
e ar
cilla
PROPIEDADES ASOCIADAS A LAS FRACCIONES GRANULOMETRICAS
SUPERFICIE ESPECIFICA
PLASTICIDAD, COHESION Y PEGAJOSIDAD
PODER ADSORVENTE
RETENCION DE IONES Y AGUA
BUENA AIREACIONFACILIDAD DE LABOREO
DRENAJE
ARENA LIMOARCILLA
ESTRUCTURA• DEFINICION:
ARREGLO de las PARTÍCULAS PRIMARIAS DEL SUELO (arena, arcilla y limo) FORMANDO AGREGADOS, PARTÍCULAS SECUNDARIAS, o UNIDADES ESTRUCTURALES.
• GENESIS:
DESARROLLO DE UNIONES ENTRE PART. MINERALES, M.O, COLOIDES DE Fe y Al
Factores que afectan la estructura:
• CANTIDAD DE COLOIDES o cementantes
• ESTADO DE COLOIDES: FLOCULADOS (potencial iónico de cationes del complejo)
• ACTIVIDAD BIOLOGICA
• VEGETACION (aporte MO, raíces, cubierta)
• HUMEDECIMIENTO Y SECADO, expansión y contracción
• MANEJO
CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA DE LA ESTRUCTURA:
- Tipo (forma)- Clase (tamaño)- Grado (resistencia a la destrucción)
CARACTERIZACIÓN según TIPO:
LAMINAR
GRANO SIMPLE
MASIVO, SIN ESTRUCTURA
COLUMNAR
PRISMATICA
BLOQUES SUBANGULARES
BLOQUES ANGULARES
GRANULAR
BLOQUES ANGULARES
TIPO DE ESTRUCTURA:
Grano simple // Masivo
Laminar
Columnar
Prismática
Bloques angulares
Bloques subangulares
Granular
MEJORESPROP. FÍSICAS EN GRAL.
PEORESPROP. FÍSICAS EN GRAL.
(excepto texturas arenosas ).
en bloques
TAMAÑO :
Fte. http://www.unex.es/edafo/CAEdProgTeor.html
ESTABILIDAD de los agregados• Definición
- La habilidad de los agregados de resistir su ruptura.
• Importancia
- Resistencia a la Erosión- Mantenimiento del espacio entre agregados (Macroporos), que determinan la permeabilidad, la aireación y el crecimiento radicular.
Factores que Afectan la Estabilidad de los Agregados:
� Contenido de Materia Orgánica
más y más ploimerizada > estab.
� Contenido de Arcilla, (hasta 50%)
� Estado de dispersión de los coloidesCa2+ > Mg2+> Fe3+ >Al3+ > Na+
� > humedad puede llevar a > inestabiliad
� Manejo del Suelo
Estructurafloculada
Las partículas se atraen
Estrucutra disperas
Fte.:http://www.upct.es/~dcta/edafologia/DOCENCIA/asignaturas/DIAPOSITIVAS/
edafo%20tema6.pdf
3.- MAL MANEJO DEL SUELO
70,817590457Granular
5,61,63570255Bloques
8,54520100351Columnar
6,525259795Laminar
5,1200,05203471,5Grano simple
pHAl %
Na %
Ca%
SB %
Ac%.
M.O %
Estructura
Influencia de algunas prop. químicas en la estructura
Los agregados más grandes se componen de aglomeraciones de agregados más pequeños
MacroagregadosRaíceshyphae
MicroagregadosPelos radicale
Hyphaepolisacáridos
SubmicroagregadosMinerales con
residuos de plantas y microorg
Part. primariasAr, L, AcMO-Ac
3000µ o 3mm300µ o 0,3mm 30µ o 0,03mm 3µ o 0,003mm
Fte.:http://www.upct.es/~dcta/edafologia/DOCENCIA/asignaturas/DIAPOSITIVAS/
edafo%20tema6.pdf
CARACTERIZACIÓN CUANTITATIVA DE LA ESTRUCTURA:
• Distribución por tamaño de los agregados. • Se correlaciona con la estabilidad.• Estimación:
Directa (Distribución de agregados estables)- Tamizado en seco y en húmedo
Indirecta :- Densidad aparente- Macroporosidad- Penetrabilidad
La estructura, ¿será más fácil/difícil de modificar que la textura?
• El suelo es un sistema complejo en que interactúan 3 fases :
sólida , líquida y gaseosa
• El espacio poroso determina muchas prop. físicas y está muy relacionado con la textura y estructura del suelo
50% Sólidos
5% Materia Orgánica
50% EspacioPoroso
DISTRIBUCION DE LA FASE SOLIDA Y POROSA EN UN SUELO IDEAL
45% Mineral
POROSIDADDEFINICIÓN: ESPACIO DEL SUELO OCUPADO POR AIRE O AGUA .
DEPENDE DE:
-Textura y estructura-Laboreo-Compactación-Plantas y animales
LA POROSIDAD SE EXPRESA COMO :
PORCENTAJE en VOLUMEN DEL SUELO
NO OCUPADO POR SÓLIDOS.
En 1 m3
de suelo 0,45 m3 poros
0,55 m3 solidos
?? % poros
Mala Buenaestructura
Ejemplo:
0,30 m3 poros
0,70 m3 solidos
30 % poros
Obtención de muestras imperturbadas
• La porosidad se puede determinar en muestras IMPERTURBADAS:
PESO SATURADO - PESO SECO = PESO AGUAde agua
densidad H2O = 1
ESPACIO POROSO VOLUMEN (cm 3).
MACROPOROS MICROPOROS
POROSIDAD TOTAL
-Movimiento de agua libre
- Aireación,
- Crecimiento radicular,
- Actividad de mesofauna.
- Retención de agua contra la gravedad
Excluyen todos microorg. Moléculas grandes no entran
< 0,1Cryptop.
Retienen H2O NO disponible. Excluyen la mayoría de microorg.
0,1-5Ultramicrop
Dentro de agregados. Retienen H2O disponible, alojan bacterias.
5 –30
Microp.Micro
Retienen H2O disponible, y la trasmiten por capilaridad, alojan hongos y raicillas
30 -80
Mesop.
Entre agregados. Drenaje, aeración, raíces, hábitat- animales
> 80 Macrop.Macro
Clase tamaño (µ) Características
Clasificación por tamaño de poros
POROSIDAD PROMEDIO de suelos ??
DEPENDE DE:
- % ARCILLA • POROSIDAD TOTAL.
• % de microporos
- % ARENA • POROSIDAD TOTAL.
• % de macroporos
- Bien estructurados % macroporos
sólidos
Agua
Aire
MasaVolúmen
Vt
Ma
MA
Ms
Va
VA
Vs
Mt
~ 0
�PROMEDIO PONDERADO DE LAS DENSIDADES DE LAS PARTÍCULAS SÓLIDAS DEL SUELO.
D.r= peso seco (M s) peso de sólidos
vol.de sólidos (V s)
DENSIDAD REAL
D.r
1 cm3
= 1,33 = 2,66 g/cm3
0,51,33 g
� MASA de SOLIDOS POR UNIDAD DE VOLUMEN TOTAL DE SUELO.
D.ap= peso seco (M s)vol. Total (V t) = Vs+Va
DENSIDAD APARENTE
D.ap 1,33 g= 1,33 = 1,33 g/cm3
11 cm3
DETERMINACION DE LA DENSIDAD REAL :
SE UTILIZA UN PICNOMETRO PARA DETERMINA EL VOLUMEN DE AGUA QUE DESPLAZAN LOS SOLIDOS AL SER SUMERGIDOS (Principio de
Arquimedes), Y SE TOMA EL PESO DE LOS MISMOS.
DETERMINACION DE LA DENSIDAD APARENTE :
- MUESTRAS IMPERTURBADAS
- METODO A CAMPO
D.ap Ms/(Vs+Va) Ms x Vs Vs . Vs
D.r Ms / Vs (Vs+Va) Ms (Vs + Va) Vt
D.ap x 100= Volumen de solidos por cientoD.r
1 - (D.ap/Dr).100 = Volumen poroso por ciento
RELACION POROSIDAD-DENSIDADES:
Porosidad Total
1 - D.ap x 100 = P.TD.r
Densidad aparente y Porosidad total son inversas
IMPORTANCIA:
- Exploración radicular
- Movimiento del aire y del agua
- Retención de agua
DENSIDAD REAL:-densidad media de los componentes de la fase sólida- constante en el tiempo
DENSIDAD APARENTE:- densidad del suelo seco en su conjunto: SOLIDOS + POROS-varía en el tiempo, dependiente de la estructura
POROSIDAD:-volumen (%) ocupado por poros
- INCREMENTA LA INFILITRACIÓN Y DISMINUYE EL EL ESCURRIMIENTO- AUMENTA LA AIREACIÓN- SE FACILITA LA PENETRACIÓN DE LAS RAÍCES- AUMENTA LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA
Formas de expresar el contenido de humedad:
% HV = porcentaje en volumen = mm de agua/10 cm de suelo
% HP = porcentaje en peso = gr de agua/100 gr de suelo
% HV = % HP . Da (densidad aparente)
% HP = Ma x 100 = (Va) x (d del agua) x 100 Mt (Vt) x da
D.ap y D.r en diferentes suelos:
1,28
1,21
1,21
1
0,95
0 2 4 6 8 10 12
Au4-2
Au4-1
Au3
Au2
Au1
%mo
D real
Dap
Suelo arcilloso y con buena estructura:
% M.O
2,63
2,63
2,64
2,65
2,65
D.ap y D.r en diferentes suelos:
Suelo franco limoso:
1,43 2,67
1,41 2,67
1,38 2,65
1,51 2,58
1,36 2,56
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
BC
Bt2
Bt1
Au2
Au1
% moDrealDap
% M.O
D.ap y D.r en diferentes suelos:
Suelo franco arenoso:
1,33
2,6
1,35
2,6
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
B
A
% moD realD ap
Relación entre propiedades físicas
arcilla BHz. arcilla A D.Ap PT% Macro% Text
----------------------------------------------------------------------------A 1.42 0.98 62 21 FAcB 1.31 48 14 AcL
----------------------------------------------------------------------------A 2.5 1.38 47 15 FLB 1.41 46 9.2 AcL
----------------------------------------------------------------------------A 4 1.44 44 25 FArB 1.48 42 5.8 AcAr
García et alDiferenciación textural
% de HUMEDAD, % de M.O. y D.ap
5-13cm D.ap = 1.53 - 0.038 (%MO)- 0.004 (%H)(66%)r2
20-28cm D.ap = 2.04 - 0.022 (%MO)- 0.021 (%H) (96%)r2
(Ponce de León y Kaplán 1981)
INFLUENCIA de la M.O. en la D.r
•D.r = 2.65 - 0.02 (%MO) De Leenheer 1967
•D.r = 2.63 - 0.026 (%MO) Freiría et al.
Efecto del laboreo en la D.ap:
A Corto plazo : P.T y los Macroporos.
A Largo plazo: P.T y los Macroporos .
D.ap y macroporosidad en Hz A luego de laboreos:
No. de cultivos 1 2 3 4 5D.ap 1.06 1.11 1.13 1.18 1.19Macroporos 22.9 21.4 19.9 19. 1 17.2
(García et al)
Variaciones en la porosidad según la Historia de cultivo en años
1,3136,014,750,72,850
1,1629,127,056,14,20
cm15 -30
1,3334,216,050,22,950
1,1125,632,758,35,60
cm0 – 15
D.Aptt/m 3
Microp. %
Macrop. %
P.T %M.O %Años de cultivo
Compactación
� proceso de reducción del volumen de poros
� Cuando el suelo se compacta aumenta su D.ap.
�El espacio perdido es Macroporosidad
COMPACTACIÓN:
Manifestación de fuerzas de:
•ADHESIÓN, atracción de la fase líquida sobre la superficie de la fase sólida.
•CHOESIÓN, atracción entre las moléculas de agua
•COHERENCIA, cohesión entre partículas sólidas.
que operan en el suelo a distintos % de humedad (seco, húmedo, mojado).
CONSISTENCIA
• PEGAJOSA - se manifiesta por adherencia y pegajosidad a otros objetos
• PLASTICA - manifestada por la elasticidad y capacidad de ser moldeada
• BLANDA O SUAVE - caracterizada por la friabilidad
• DURA O RÍGIDA
FORMAS DE CONSISTENCIA:
SECO
DURO Y RIGIDO
HUMEDO
BLANDO
FRIABLE
MOJADO
RESISTENTE
PLASTICO
PEGAJOSO
VISCOSO
PEGAJOSO
TERRONESOPTIMO
ENLODA-MIENTO
FLUIDO
CONTENIDO DE HUMEDAD
Contenido de agua
% del máximo de la fuerza
75
50
100
25 DURAFRIABLE
PLÁSTICA PEGAJOSA
VISCOSA
Sueloseco Suelo
saturado
ADHESIÓN
COHESIÓN
COHERENCIA
PlasticidadEsta asociada a los films de agua que rodean las superficies sólidas del suelo y disminuyen la fricción.
Teoría del film: orientación de coloideslaminares está en forma que sus superficies planas están en contacto.
PELICULAS DE AGUA
> contacto > films de agua
PLASTICIDAD
LIMITES DE ATTERBERG
• LIMITE SUPERIOR DE PLASTICIDAD-Contenido de humedad al cual el suelo fluirá al aplicarle una fuerza. Pasa de plástico a viscoso
• LIMITE INFERIOR DE PLASTICIDAD. Contenido de humedad al cual el suelo pasa de friable a plástico
• NUMERO DE PLASTICIDAD. Diferencia entre LSP-LIP.
FACTORES QUE AFECTAN LOS LIMITES DE PLASTICIDAD-
• Contenido de arcilla• Contenido de materia orgánica• Tipo de arcilla• Composición química de coloides
%Arcilla %M.O. LIP LSP NP56.5 8.7 45.8 63.9 18.1 28.3 8.7 40.0 44.9 4.9 29.4 5.0 30.0 35.9 5.9
(Ordoqui y Juñen, 1979)
• Significado práctico del número de plasticidad.
• Riesgo de enlodamiento
• Importancia de la Materia orgánica.
• Límite entre duro y friable.
AEREACIÓN
Renovación del aire del suelo
Se produce por difusión a través de los poros libres de agua.
Muy relacionada con la textura y estructura que determinan en gran medida la
macroporosidad.
Intercambio de O 2 , CO2 y vapor entre la atmósfera, suelo y raíces.
La respiración (de microorganismos y raíces) es la principal causa de
absorción de O2 y producción de CO2
Velocidad de difusión = k.S 2
K – Constante de difusión, depende de la temperatura y de la presiónS - Macroporosidad
Composición de la atmósfera del suelo :
. % CO2 %O2Atmósfera 0.03 +/- 21 aprox.Aire del suelo 0.2 – 1 algo menor
•A > profundidad, > diferencia
-O2 es consumido y el CO2 liberado por la actividad microbiana y las raíces
-O2, CO2 y el vapor difunden hacia y desde el suelo
-79% es N2 y 21% es O2 y CO2
-Suelos bien aereados: 0,25% CO2 y 20,75% O2
-- Suelos pobremente aereados: O2 puede ser 0%
-O2 entre 10 y 15% inhiben el crecimiento de las plantas (Taylor y Ashcroft, 1972)
-La tasa de respiración depende fundamentalmente de la disponibilidad de O2 y C, de la temperatura y el contenido de agua
-La movilidad de los gases dependen de la cantidad y de la presión parcial de los mismos
COLOR
• Origen - factores y procesosMateria Orgánica elementosOxidos cromógenos
Textura• Antigua clasificación de suelo• Asociación con el drenaje
rojizos, grises, moteados
10YR
/1 /2 /3 /4 /5 /6
Chroma , pureza
8/
7/
6/
5/
4/
3/
2/
10YR 6/4
Tabla Munsell :
intensidad
hue , color espectral
dominante
value
CLIMA PEDOLÓGICO:
• Régimen de Temperatura y Humedad
• Rol en pedogénesis y en la vida del suelo y de los vegetales.
• Radiación solar (penetra al suelo 33% de la total)
• Color del suelo (absorción 80-30% / reflejo)• Calor específico (textura y porosidad)
• Humedad del suelo (amortiguador/transmisión)
• Cobertura (umbría)
• Oscilaciones diarias (sup.) y estaciónales (prof.)
INFLUENCIA DE LAS
PROPIEDADES FISICAS EN
EL COMPORTAMIENTO
VEGETAL
0
1
2
3
4
5
6
300 500 1800 2700 N
g.raíz seca/kg suelo
TEXTURA LIMOSA
TEXTURA ARENOSA
Cantidad de raíces según textura
Rendimiento de papa y macroporosidad
0
5
10
15
20
25
10 20 30 4to trim.
% de macroporos
rend. ton/ha
Relación entre el tamaño de lapapa y la textura
% de papas según diámetro Suelos
% macro-poros >4,5 cm 2-4,5 < 2cm
Text.media 13 34,5 58,8 6,6
arenoso 20 68,5 29,1 7,1
Propiedades a inferir relacionadas al desarrollo radicular
- Profundidad efectiva
- Profundidad de arraigamiento
Profundidad efectiva (PE): hasta donde pueden llegar las raíces, limitada por: roca consolidada, roca fragmentada con menos de un 15% de material fino y no más de 5% de limo más arcilla, napa de agua permanente, estrato de gravas conteniendo menos de 15% de material fino y no más de 5% de arcilla más limo.
Las pautas de profundidad efectiva son:
Muy profundo .................... mayor de 150 cm
Profundo .............................. 150 – 100
Mod. Profundo .................... 100 – 50
Superficial ........................... 50 – 25
Muy superficial ................... Menos de 25
Profundidad de arraigamiento (PA): espesor de la zona más aptas para el desarrollo de raíces. Depende por ejemplo de la diferenciación textural y de la estructura.
Las pautas de PA son las siguientes:
• 0 – 15cm ........... Arraigamiento superficial
• 15 – 30cm ........ Arraigamiento medio
• Más de 30cm ..... Arraigamiento profundo
Evidencia de restricciones físicas para el arraigamiento en profundidad
ENCOSTRAMIENTO:
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