Estructura del suelo

En ingeniería geotécnica, la estructura del suelo describe la disposición de las partes sólidas del suelo y del espacio poroso que se encuentra entre ellas. Está determinado por la forma en que los gránulos individuales del suelo se agrupan, se unen y se agregan, lo que da como resultado la disposición de los poros del suelo entre ellos. El suelo tiene una gran influencia en el movimiento del agua y el aire, la actividad biológica, el crecimiento de las raíces y la emergencia de las plántulas. Hay varios tipos diferentes de estructura del suelo. Es inherentemente un sistema dinámico y complejo que se ve afectado por diferentes factores.

Resumen

La estructura del suelo describe la disposición de las partes sólidas del suelo y de los espacios porosos ubicados entre ellas (Marshall & Holmes, 1979). La agregación es el resultado de la interacción de las partículas del suelo a través del reordenamiento, la floculación y la cementación. Se potencia por: la precipitación de óxidos, hidróxidos, carbonatos y silicatos; los productos de la actividad biológica (tales como biopelículas, hifas fúngicas y glicoproteínas); puente iónico entre partículas cargadas negativamente (tanto minerales arcillosos como compuestos orgánicos) por cationes multivalentes; e interacciones entre compuestos orgánicos (enlaces de hidrógeno y enlaces hidrofóbicos).

La calidad de la estructura del suelo disminuirá en la mayoría de las formas de cultivo: la mezcla mecánica asociada del suelo se compacta y corta los agregados y llena los espacios porosos; también expone la materia orgánica a una mayor tasa de descomposición y oxidación. Otra consecuencia del cultivo y tráfico continuos es el desarrollo de capas impermeables compactadas o 'bandejas' dentro del perfil.

La declinación de la estructura del suelo bajo riego generalmente está relacionada con la descomposición de los agregados y la dispersión del material arcilloso como resultado de la rápida humectación. Esto es particularmente así si los suelos son sódicos; es decir, que tenga un alto porcentaje de sodio intercambiable (ESP) de los cationes unidos a las arcillas. Los niveles altos de sodio (en comparación con los niveles altos de calcio) hacen que las partículas se repelan entre sí cuando están húmedas y que los agregados asociados se desagreguen y dispersen. El ESP aumentará si el riego hace que el agua salada (incluso de baja concentración) acceda al suelo.

Se lleva a cabo una amplia gama de prácticas para preservar y mejorar la estructura del suelo. Por ejemplo, el Departamento de Conservación de Tierras y Aguas de Nueva Gales del Sur aboga por: aumentar el contenido orgánico mediante la incorporación de fases de pastos en las rotaciones de cultivos; reducir o eliminar la labranza y el cultivo en las actividades de cultivo y pastoreo; evitar la alteración del suelo durante los períodos de sequía o humedad excesivas cuando, en consecuencia, los suelos pueden tender a romperse o mancharse; y asegurar suficiente cobertura del suelo para proteger el suelo del impacto de las gotas de lluvia. En la agricultura de regadío, se puede recomendar: aplicar yeso (sulfato de calcio) para desplazar los cationes de sodio con calcio y así reducir la ESP o la sodicidad, evitar la humectación rápida y evitar perturbar los suelos cuando están demasiado húmedos o secos.

Tipos

Platy: las unidades son planas y con forma de placa. Suelen estar orientadas horizontalmente.

Prismático: las unidades individuales están delimitadas por caras verticales planas o redondeadas. Las unidades son claramente más largas verticalmente y las caras suelen ser vaciados o moldes de unidades contiguas. Los vértices son angulares o subredondeados; la parte superior de los prismas es algo indistinta y normalmente plana. La Figura 3-17 muestra un perfil de suelo con estructura prismática en el subsuelo.

Columnar: las unidades son similares a los prismas y están limitadas por caras verticales planas o ligeramente redondeadas. Las partes superiores de las columnas, en contraste con las de los prismas, son muy distintas y normalmente redondeadas.

Bloqueado: las unidades son en forma de bloque o poliédricas. Están delimitados por superficies planas o ligeramente redondeadas que son moldes de las caras de los agregados circundantes. Por lo general, las unidades estructurales en bloques son casi equidimensionales pero se clasifican en prismas y placas. La estructura se describe como bloque angular (fig. 3-18) si las caras se intersecan en ángulos relativamente agudos y como bloque subangular si las caras son una mezcla de caras redondeadas y planas y las esquinas son en su mayoría redondeadas.

Granular: las unidades son aproximadamente esféricas o poliédricas. Están delimitados por caras curvas o muy irregulares que no son moldes de peds contiguos.

Cuña: las unidades son aproximadamente elípticas con lentes entrelazadas que terminan en ángulos agudos. Por lo general, están delimitados por pequeños lados de acero.

Lenticular: las unidades son lentes superpuestas paralelas a la superficie del suelo. Son más gruesos en el medio y más delgados hacia los bordes. La estructura lenticular se asocia comúnmente con suelos húmedos, clases de textura con alto contenido de limo o arena muy fina (por ejemplo, franco limoso) y alto potencial para la acción de las heladas.

Mejora de la estructura del suelo

Los beneficios de mejorar la estructura del suelo para el crecimiento de las plantas, particularmente en un entorno agrícola, incluyen: erosión reducida debido a la mayor fuerza de los agregados del suelo y la disminución del flujo superficial; mejor penetración de las raíces y acceso a la humedad y los nutrientes del suelo; mejor emergencia de plántulas debido a la reducción de la formación de costras en la superficie; y mayor infiltración, retención y disponibilidad de agua debido a la mejora de la porosidad.

La productividad del manejo del suelo con riego sin labranza o labranza mínima en la horticultura generalmente disminuye con el tiempo debido a la degradación de la estructura del suelo, lo que inhibe el crecimiento de las raíces y la retención de agua. Hay algunas excepciones, se desconoce por qué estos campos excepcionales retienen la estructura, pero está asociado con un alto contenido de materia orgánica. Mejorar la estructura del suelo en tales entornos puede aumentar significativamente los rendimientos. El Departamento de Conservación de Tierras y Aguas de Nueva Gales del Sur sugiere que en los sistemas de cultivo, los rendimientos de trigo se pueden aumentar en 10 kg/ha por cada milímetro adicional de lluvia que puede infiltrarse debido a la estructura del suelo.

Hard Setting soil

Los suelos endurecidos pierden su estructura cuando se mojan y luego se endurecen cuando se secan para formar una masa sin estructura que es muy difícil de cultivar. Solo se pueden labrar cuando su contenido de humedad está dentro de un rango limitado. Cuando se labran, el resultado suele ser una superficie con muchos terrones (mala labranza). A medida que se secan, la alta resistencia del suelo a menudo restringe el crecimiento de plántulas y raíces. Las tasas de infiltración son bajas y la escorrentía de la lluvia y el riego limitan la productividad de muchos suelos endurecidos.

Definición

El endurecimiento se ha definido de esta manera: "Un suelo endurecido es aquel que se endurece en una masa casi homogénea al secarse. Puede tener grietas ocasionales, normalmente con una separación de >0,1 m. El suelo endurecido secado al aire es duro y quebradizo, y no es posible empujar un dedo índice en la cara del perfil. Por lo general, tiene una resistencia a la tracción de 90 kN^–2. Los suelos que forman una costra no son necesariamente de endurecimiento ya que un horizonte de endurecimiento es más grueso que una corteza. (En suelos cultivados, el espesor del horizonte endurecido es frecuentemente igual o mayor que el de la capa cultivada). El suelo endurecido no está cementado permanentemente y es blando cuando está húmedo. Los terrones en un horizonte endurecido que ha sido cultivado se desintegrarán parcial o totalmente al humedecerse. Si el suelo se ha humedecido lo suficiente, volverá a su estado endurecido al secarse. Esto puede suceder después de un riego por inundación o un solo evento de lluvia intensa."

Dinámica de la estructura del suelo

La estructura del suelo es inherentemente un sistema dinámico y complejo que se ve afectado por diferentes factores, como la labranza, el tráfico de ruedas, las raíces, las actividades biológicas en el suelo, las lluvias, la erosión eólica, la contracción, la hinchazón, la congelación y el deshielo. A su vez, la estructura del suelo interactúa recíprocamente y afecta el crecimiento y la función de las raíces, la fauna y la biota del suelo, los procesos de transporte de agua y solutos, el intercambio de gases, la conductividad térmica y la conductividad eléctrica, la capacidad de soporte de tráfico y muchos otros aspectos relacionados con el suelo. Ignorar la estructura del suelo o verla como "estática" puede conducir a malas predicciones de las propiedades del suelo y podría afectar significativamente el manejo del suelo.