Formación del suelo

La formación del suelo, también conocida como pedogénesis, es el proceso de génesis del suelo regulado por los efectos del lugar, el medio ambiente y la historia. Los procesos biogeoquímicos actúan tanto para crear como para destruir el orden (anisotropía) dentro de los suelos. Estas alteraciones conducen al desarrollo de capas, denominadas horizonte del suelo, que se distinguen por diferencias en color, estructura, textura y química. Estas características ocurren en patrones de distribución del tipo de suelo, formándose en respuesta a las diferencias en los factores de formación del suelo.

La pedogénesis se estudia como una rama de la pedología, el estudio del suelo en su entorno natural. Otras ramas de la pedología son el estudio de la morfología del suelo y la clasificación del suelo. El estudio de la pedogénesis es importante para comprender los patrones de distribución del suelo en los períodos geológicos actuales (geografía del suelo) y pasados (paleopedología).

Resumen

El suelo se desarrolla a través de una serie de cambios. El punto de partida es la meteorización del material original recién acumulado. Una variedad de microbios del suelo (bacterias, arqueas, hongos) se alimentan de compuestos simples (nutrientes) liberados por la meteorización y producen ácidos orgánicos y proteínas especializadas que contribuyen a su vez a la meteorización mineral. También dejan residuos orgánicos que contribuyen a la formación de humus. Las raíces de las plantas con sus hongos micorrízicos simbióticos también pueden extraer nutrientes de las rocas.

Los nuevos suelos aumentan en profundidad por una combinación de meteorización y mayor deposición. La tasa de producción del suelo debido a la meteorización es de aproximadamente 1/10 mm por año. Los nuevos suelos también pueden profundizarse debido a la deposición de polvo. Gradualmente, el suelo es capaz de soportar formas superiores de plantas y animales, comenzando con especies pioneras y avanzando a lo largo de la sucesión ecológica hasta comunidades de plantas y animales más complejas. Los suelos superficiales se profundizan con la acumulación de humus procedente de restos muertos de plantas superiores y microbios del suelo. También se profundizan a través de la mezcla de materia orgánica con minerales degradados. A medida que los suelos maduran, desarrollan horizontes de suelo a medida que se acumula la materia orgánica y se produce la meteorización y la lixiviación de los minerales.

Factores de formación del suelo

La formación del suelo está influenciada por al menos cinco factores clásicos que se entrelazan en la evolución de un suelo. Ellos son: material parental, clima, topografía (relieve), organismos y tiempo. Cuando se reordenan por clima, organismos, relieve, material parental y tiempo, forman el acrónimo CLORPT.

Material principal

El material mineral a partir del cual se forma un suelo se llama material original. La roca, ya sea de origen ígneo, sedimentario o metamórfico, es la fuente de todos los materiales minerales del suelo y el origen de todos los nutrientes de las plantas, con la excepción del nitrógeno, el hidrógeno y el carbono. A medida que el material original se meteoriza, transporta, deposita y precipita química y físicamente, se transforma en un suelo.

Los materiales minerales originales del suelo típicos son:

• Quartz: SiO₂
• Calcite: CaCO₃
• Feldspar: KAlSi₃O₈
• Mica (biotita): K(Mg,Fe)
  ₃(AlSi)
  ₃O
  ₁₀(F,OH)
  ₂

Suelo, en un campo agrícola en Alemania, que se ha formado sobre el material padre de la enfermedad.

Los materiales originales se clasifican según cómo se depositaron. Los materiales residuales son materiales minerales que se han erosionado en el lugar a partir del lecho rocoso primario. Los materiales transportados son aquellos que han sido depositados por el agua, el viento, el hielo o la gravedad. El material cumuloso es materia orgánica que ha crecido y se acumula en un lugar.

Los suelos residuales son suelos que se desarrollan a partir de sus rocas madre subyacentes y tienen la misma química general que esas rocas. Los suelos que se encuentran en mesas, mesetas y llanuras son suelos residuales. En los Estados Unidos, tan solo el tres por ciento de los suelos son residuales.

La mayoría de los suelos se derivan de materiales transportados que se han movido muchas millas por el viento, el agua, el hielo y la gravedad.

• Los procesos eólicos (movimiento por viento) son capaces de mover la silencia y arena fina muchos cientos de millas, formando suelos de lana (60-90 por ciento silencia), comunes en el Medio Oeste de América del Norte, Europa del noroeste, Argentina y Asia Central. La arcilla raramente se mueve por el viento, ya que forma agregados estables.
• Los materiales transportados por agua se clasifican como aluviales, lacustres o marinos. Los materiales aluviales son los movidos y depositados por el agua corriente. Los depósitos sedimentarios establecidos en los lagos se denominan lacustrina. Lago Bonneville y muchos suelos alrededor de los Grandes Lagos de los Estados Unidos son ejemplos. Los depósitos marinos, como suelos a lo largo de las costas del Atlántico y del Golfo y en el Valle Imperial de California de los Estados Unidos, son las camas de mares antiguos que se han revelado como la tierra levantada.
• El hielo mueve material padre y hace depósitos en forma de morainas terminales y laterales en el caso de glaciares estacionarios. Los glaciares retratados dejan moras más suaves y en todos los casos, las llanuras de lavado se dejan a medida que los depósitos aluviales se mueven río abajo del glaciar.
• El material de pariente movido por la gravedad es obvio en la base de pendientes empinadas como talus cones y se llama material de coluvial.

El material parental cumuloso no se mueve sino que se origina a partir de material orgánico depositado. Esto incluye suelos de turba y estiércol y resulta de la preservación de residuos vegetales por el bajo contenido de oxígeno de un nivel freático alto. Mientras que la turba puede formar suelos estériles, los suelos fangosos pueden ser muy fértiles.

Meteorización

La meteorización del material original toma la forma de meteorización física (desintegración), meteorización química (descomposición) y transformación química. La meteorización generalmente se limita a los pocos metros superiores del material geológico, porque las tensiones y fluctuaciones físicas, químicas y biológicas generalmente disminuyen con la profundidad. La desintegración física comienza cuando las rocas que se han solidificado en lo profundo de la Tierra están expuestas a una presión más baja cerca de la superficie y se hinchan y se vuelven mecánicamente inestables. La descomposición química es una función de la solubilidad de los minerales, cuya velocidad se duplica con cada aumento de temperatura de 10 °C, pero depende en gran medida del agua para efectuar los cambios químicos. Rocas que se descompondrán en pocos años en climas tropicales permanecerán inalteradas durante milenios en los desiertos. Los cambios estructurales son el resultado de la hidratación, oxidación y reducción. La meteorización química resulta principalmente de la excreción de ácidos orgánicos y compuestos quelantes por parte de bacterias y hongos, que se cree que aumenta con el efecto invernadero actual.

• Desintegración física es la primera etapa en la transformación del material padre en el suelo. Las fluctuaciones de la temperatura causan expansión y contracción de la roca, dividiéndola en líneas de debilidad. El agua puede entrar en las grietas y congelar y causar la división física del material a lo largo de un camino hacia el centro de la roca, mientras que los gradientes de temperatura dentro de la roca pueden causar exfoliación de las "muñecas". Los ciclos de humedecimiento y secado causan que las partículas de suelo se abracen a un tamaño más fino, al igual que el frotamiento físico del material que se mueve por el viento, el agua y la gravedad. El agua puede depositar dentro de rocas minerales que se expanden sobre el secado, enfatizando así la roca. Por último, los organismos reducen el material padre en tamaño y crean grietas y poros a través de la acción mecánica de las raíces vegetales y la actividad de excavación de los animales. El recubrimiento de material padre por animales que comen roca también contribuye a la formación incipiente del suelo.
• Decomposición química y cambios estructurales resultado cuando los minerales se hacen solubles por el agua o se cambian en la estructura. Los tres primeros de la lista son cambios de solubilidad y los tres últimos son cambios estructurales.

1. El solución de sales en agua resulta de la acción de moléculas de agua bipolar en compuestos de sal iónicos produciendo una solución de iones y agua, eliminando esos minerales y reduciendo la integridad de la roca, a un ritmo dependiendo del flujo de agua y canales poros.
2. Hidrolisis es la transformación de los minerales en moléculas polares por la división del agua interveniente. Esto resulta en pares de base ácido soluble. Por ejemplo, la hidrólisis de ortoclase-feldspar la transforma en arcilla de silicato ácido e hidróxido de potasio básico, ambos más solubles.
3. In carbonatación, la solución de dióxido de carbono en el agua forma ácido carbónico. El ácido carbónico transformará calcita en bicarbonato de calcio más soluble.
4. Hidratación es la inclusión del agua en una estructura mineral, lo que la hace hincharse y dejarla estresada y fácilmente descompuesta.
5. Oxidación de un compuesto mineral es la inclusión de oxígeno en un mineral, lo que le hace aumentar su número de oxidación y hinchazón debido al tamaño relativamente grande de oxígeno, dejándolo estresado y más fácilmente atacado por agua (hidrolisis) o ácido carbónico (carbonación).
6. Reducción, lo opuesto a la oxidación, significa la eliminación de oxígeno, por lo tanto el número de oxidación de alguna parte del mineral se reduce, que ocurre cuando el oxígeno es es escaso. La reducción de los minerales los deja eléctricamente inestables, más solubles y estresados internamente y fácilmente descompuestos. Se produce principalmente en condiciones impermeables.

De los anteriores, la hidrólisis y la carbonatación son los más efectivos, en particular en regiones de alta precipitación, temperatura y erosión física. La meteorización química se vuelve más efectiva a medida que aumenta el área superficial de la roca, por lo que se ve favorecida por la desintegración física. Esto se debe a los gradientes climáticos latitudinales y altitudinales en la formación de regolito.

La saprolita es un ejemplo particular de un suelo residual formado a partir de la transformación de granito, rocas metamórficas y otros tipos de lecho rocoso en minerales arcillosos. A menudo llamado [granito desgastado], la saprolita es el resultado de procesos de meteorización que incluyen: hidrólisis, quelación de compuestos orgánicos, hidratación y procesos físicos que incluyen congelación y descongelación. La composición mineralógica y química del material del lecho rocoso primario, sus características físicas, incluido el tamaño del grano y el grado de consolidación, y la velocidad y el tipo de meteorización transforman el material original en un mineral diferente. La textura, el pH y los componentes minerales de la saprolita se heredan de su material original. Este proceso también se denomina arenización y tiene como resultado la formación de suelos arenosos (arenas graníticas), gracias a la resistencia mucho mayor del cuarzo en comparación con otros componentes minerales del granito (micas, anfíboles, feldespatos).

Clima

Las principales variables climáticas que influyen en la formación del suelo son la precipitación efectiva (es decir, la precipitación menos la evapotranspiración) y la temperatura, las cuales afectan las tasas de los procesos químicos, físicos y biológicos. Tanto la temperatura como la humedad influyen en el contenido de materia orgánica del suelo a través de sus efectos sobre el equilibrio entre la producción primaria y la descomposición: cuanto más frío o seco es el clima, menos carbono atmosférico se fija como materia orgánica, mientras que menos materia orgánica se descompone.

El clima es el factor dominante en la formación del suelo, y los suelos muestran las características distintivas de las zonas climáticas en las que se forman, con una retroalimentación al clima a través de la transferencia de carbono almacenado en los horizontes del suelo de regreso a la atmósfera. Si temperaturas cálidas y abundante agua están presentes en el perfil al mismo tiempo, se maximizarán los procesos de meteorización, lixiviación y crecimiento de las plantas. Según la determinación climática de los biomas, los climas húmedos favorecen el crecimiento de los árboles. En contraste, las gramíneas son la vegetación nativa dominante en las regiones subhúmedas y semiáridas, mientras que los arbustos y matorrales de varios tipos dominan en las áreas áridas.

El agua es esencial para todas las principales reacciones químicas de meteorización. Para ser efectivo en la formación del suelo, el agua debe penetrar el regolito. La distribución estacional de las lluvias, las pérdidas por evaporación, la topografía del sitio y la permeabilidad del suelo interactúan para determinar la eficacia con la que las precipitaciones pueden influir en la formación del suelo. Cuanto mayor sea la profundidad de penetración del agua, mayor será la profundidad de meteorización del suelo y su desarrollo. El exceso de agua que se filtra a través del perfil del suelo transporta materiales solubles y suspendidos desde las capas superiores (eluviación) a las capas inferiores (eluviación), incluidas las partículas de arcilla y la materia orgánica disuelta. También puede arrastrar materiales solubles en las aguas superficiales de drenaje. Por lo tanto, el agua que se filtra estimula las reacciones de meteorización y ayuda a diferenciar los horizontes del suelo. Asimismo, la deficiencia de agua es un factor importante en la determinación de las características de los suelos de las regiones secas. Las sales solubles no se filtran de estos suelos y, en algunos casos, se acumulan hasta niveles que reducen el crecimiento de plantas y microbios. Los perfiles de suelo en regiones áridas y semiáridas también son aptos para acumular carbonatos y ciertos tipos de arcillas expansivas (horizontes de calcreta o caliche). En los suelos tropicales, cuando el suelo se ha visto privado de vegetación (por ejemplo, por la deforestación) y, por lo tanto, está sometido a una intensa evaporación, el movimiento capilar ascendente del agua, que tiene sales de hierro y aluminio disueltas, es responsable de la formación de una capa dura superficial. de laterita o bauxita, respectivamente, que es impropio para el cultivo, un caso conocido de degradación irreversible del suelo (lateritización, bauxitización).

Las influencias directas del clima incluyen:

• Una acumulación poco profunda de lima en zonas bajas precipitaciones como caliche
• Formación de suelos ácidos en zonas húmedas
• Erosión de suelos sobre colinas empinadas
• Deposition of eroded materials downstream
• Climatización química muy intensa, lixiviación y erosión en regiones cálidas y húmedas donde el suelo no congela

El clima afecta directamente la tasa de meteorización y lixiviación. El viento mueve arena y partículas más pequeñas (polvo), especialmente en regiones áridas donde hay poca cobertura vegetal, depositándola cerca o lejos de la fuente de arrastre. El tipo y la cantidad de precipitación influyen en la formación del suelo al afectar el movimiento de iones y partículas a través del suelo y ayudan en el desarrollo de diferentes perfiles de suelo. Los perfiles del suelo son más distintos en climas húmedos y fríos, donde se pueden acumular materiales orgánicos, que en climas húmedos y cálidos, donde los materiales orgánicos se consumen rápidamente. La eficacia del agua en la meteorización del material rocoso original depende de las fluctuaciones de temperatura diarias y estacionales, que favorecen las tensiones de tracción en los minerales rocosos y, por lo tanto, su desagregación mecánica, un proceso denominado fatiga térmica. Por el mismo proceso, los ciclos de congelación y descongelación son un mecanismo eficaz que rompe rocas y otros materiales consolidados.

El clima también influye indirectamente en la formación del suelo a través de los efectos de la cubierta vegetal y la actividad biológica, que modifican las tasas de reacciones químicas en el suelo.

Topografía

La topografía, o relieve, se caracteriza por la inclinación (pendiente), la elevación y la orientación del terreno (aspecto). La topografía determina la tasa de precipitación o escorrentía y la tasa de formación o erosión del perfil del suelo superficial. El entorno topográfico puede acelerar o retardar el trabajo de las fuerzas climáticas.

Las pendientes pronunciadas fomentan la rápida pérdida de suelo por erosión y permiten que entre menos lluvia en el suelo antes de escurrirse y, por lo tanto, poca deposición de minerales en los perfiles más bajos (iluviación). En las regiones semiáridas, la precipitación efectiva más baja en las pendientes más empinadas también da como resultado una cobertura vegetal menos completa, por lo que hay una menor contribución de las plantas a la formación del suelo. Por todas estas razones, las pendientes pronunciadas evitan que la formación de suelo se adelante mucho antes de la destrucción del suelo. Por lo tanto, los suelos en terrenos empinados tienden a tener perfiles poco profundos y poco desarrollados en comparación con los suelos en sitios cercanos más llanos.

La topografía determina la exposición al clima, el fuego y otras fuerzas del hombre y la naturaleza. Las acumulaciones minerales, los nutrientes de las plantas, el tipo de vegetación, el crecimiento de la vegetación, la erosión y el drenaje del agua dependen del relieve topográfico. Los suelos en la parte inferior de una colina recibirán más agua que los suelos en las laderas, y los suelos en las laderas que miran hacia el camino del sol estarán más secos que los suelos en las laderas que no lo hacen.

En zanjas y depresiones donde el agua de escorrentía tiende a concentrarse, el regolito suele estar más profundamente meteorizado y el desarrollo del perfil del suelo está más avanzado. Sin embargo, en las posiciones más bajas del paisaje, el agua puede saturar el regolito a tal grado que se restringen el drenaje y la aireación. Aquí se retarda la meteorización de algunos minerales y la descomposición de la materia orgánica, mientras que se acelera la pérdida de hierro y manganeso. En una topografía tan baja, pueden desarrollarse rasgos de perfil especiales característicos de los suelos de los humedales. Las depresiones permiten la acumulación de agua, minerales y materia orgánica y, en casos extremos, los suelos resultantes serán marismas salinas o turberas.

Los patrones recurrentes de topografía dan como resultado toposecuencias o catenas de suelo. Estos patrones surgen de las diferencias topográficas en erosión, deposición, fertilidad, humedad del suelo, cubierta vegetal, biología del suelo, historial de incendios y exposición a los elementos. Por regla general, la gravedad transporta agua pendiente abajo, junto con solutos minerales y orgánicos y coloides, aumentando el contenido de partículas y bases al pie de cerros y montañas. Sin embargo, muchos otros factores como el drenaje y la erosión interactúan con la posición de la pendiente, desdibujando su influencia esperada en el rendimiento de los cultivos.

Organismos

Cada suelo tiene una combinación única de influencias microbianas, vegetales, animales y humanas que actúan sobre él. Los microorganismos son particularmente influyentes en las transformaciones minerales críticas para el proceso de formación del suelo. Además, algunas bacterias pueden fijar el nitrógeno atmosférico y algunos hongos son eficientes para extraer fósforo del suelo profundo y aumentar los niveles de carbono del suelo en forma de glomalina. Las plantas mantienen el suelo contra la erosión y el material vegetal acumulado construye niveles de humus en el suelo. La exudación de la raíz de la planta apoya la actividad microbiana. Los animales sirven para descomponer los materiales vegetales y mezclar el suelo a través de la bioturbación.

El suelo es el ecosistema más especioso de la Tierra, pero la gran mayoría de los organismos del suelo son microbios, muchos de los cuales no han sido descritos. Puede haber un límite de población de alrededor de mil millones de células por gramo de suelo, pero las estimaciones del número de especies varían ampliamente de 50.000 por gramo a más de un millón por gramo de suelo. El número total de organismos y especies puede variar ampliamente según el tipo de suelo, la ubicación y la profundidad.

Las plantas, los animales, los hongos, las bacterias y los humanos afectan la formación del suelo (ver biomanto del suelo y capa de piedra). Los animales del suelo, incluida la macrofauna del suelo y la mesofauna del suelo, mezclan los suelos a medida que forman madrigueras y poros, lo que permite que la humedad y los gases se muevan, un proceso llamado bioturbación. De la misma manera, las raíces de las plantas penetran los horizontes del suelo y abren canales al descomponerse. Las plantas con raíces primarias profundas pueden penetrar muchos metros a través de las diferentes capas del suelo para extraer nutrientes de las profundidades del perfil. Las plantas tienen raíces finas que excretan compuestos orgánicos (azúcares, ácidos orgánicos, mucílagos), desprenden células (en particular en la punta) y se descomponen fácilmente, agregando materia orgánica al suelo, un proceso llamado rizodeposición. Los microorganismos, incluidos los hongos y las bacterias, efectúan intercambios químicos entre las raíces y el suelo y actúan como una reserva de nutrientes en un punto crítico biológico del suelo llamado rizosfera. El crecimiento de las raíces a través del suelo estimula las poblaciones microbianas, estimulando a su vez la actividad de sus depredadores (en particular, la ameba), aumentando así la tasa de mineralización y, por último, el crecimiento de las raíces, una retroalimentación positiva llamada bucle microbiano del suelo. Fuera de la influencia de las raíces, en el suelo a granel, la mayoría de las bacterias se encuentran en una etapa inactiva, formando microagregados, es decir, colonias mucilaginosas a las que se adhieren partículas de arcilla, ofreciéndoles una protección contra la desecación y la depredación por la microfauna del suelo (protozoos bacteriófagos y nematodos). Los microagregados (20-250 μm) son ingeridos por la mesofauna y la macrofauna del suelo, y los cuerpos bacterianos se digieren parcial o totalmente en sus intestinos.

Los seres humanos afectan la formación del suelo al eliminar la cubierta vegetal mediante la labranza, la aplicación de biocidas, el fuego y dejar los suelos desnudos. Esto puede provocar erosión, anegamiento, lateritización o podzolización (según el clima y la topografía). Su labranza también mezcla las diferentes capas del suelo, reiniciando el proceso de formación del suelo a medida que el material menos meteorizado se mezcla con las capas superiores más desarrolladas, lo que resulta en una mayor tasa neta de meteorización mineral.

Lombrices de tierra, hormigas, termitas, topos, tuzas, así como algunos milpiés y escarabajos tenebriónidos mezclan el suelo a medida que excavan, lo que afecta significativamente la formación del suelo. Las lombrices de tierra ingieren partículas de suelo y residuos orgánicos, mejorando la disponibilidad de nutrientes para las plantas en el material que pasa por sus cuerpos. Airean y revuelven el suelo y crean agregados de suelo estables, después de haber interrumpido los enlaces entre las partículas del suelo durante el tránsito intestinal del suelo ingerido, asegurando así la pronta infiltración del agua. Además, mientras las hormigas y las termitas construyen montículos, las lombrices transportan materiales del suelo de un horizonte a otro. Otras funciones importantes las cumplen las lombrices de tierra en el ecosistema del suelo, en particular su intensa producción de moco, tanto dentro del intestino como en el revestimiento de sus galerías, ejercen un efecto de cebado sobre la microflora del suelo, otorgándoles el estatus de ingenieras del ecosistema, que comparten con hormigas y termitas.

En general, la mezcla del suelo por las actividades de los animales, a veces llamada pedoturbación, tiende a deshacer o contrarrestar la tendencia de otros procesos de formación del suelo que crean horizontes definidos. Las termitas y las hormigas también pueden retardar el desarrollo del perfil del suelo al desnudar grandes áreas de suelo alrededor de sus nidos, lo que lleva a una mayor pérdida de suelo por erosión. Grandes animales como tuzas, topos y perritos de las praderas perforan los horizontes inferiores del suelo, trayendo materiales a la superficie. Sus túneles suelen estar abiertos a la superficie, lo que favorece el movimiento del agua y el aire hacia las capas subterráneas. En áreas localizadas, mejoran la mezcla de los horizontes inferior y superior al crear y luego rellenar los túneles. Las antiguas madrigueras de animales en los horizontes inferiores a menudo se llenan con material de suelo del horizonte A suprayacente, creando características de perfil conocidas como crotovinas.

La vegetación afecta los suelos de muchas maneras. Puede prevenir la erosión causada por el exceso de lluvia que podría resultar de la escorrentía superficial. Las plantas dan sombra a los suelos, manteniéndolos más frescos y ralentizando la evaporación de la humedad del suelo. Por el contrario, a través de la transpiración, las plantas pueden hacer que los suelos pierdan humedad, lo que da como resultado relaciones complejas y muy variables entre el índice de área foliar (que mide la intercepción de la luz) y la pérdida de humedad: más generalmente, las plantas evitan que el suelo se seque durante los meses más secos mientras lo secan durante meses más húmedos, actuando así como un amortiguador contra fuertes variaciones de humedad. Las plantas pueden formar nuevos productos químicos que pueden descomponer los minerales, tanto directa como indirectamente a través de hongos micorrízicos y bacterias de la rizosfera, y mejorar la estructura del suelo. El tipo y cantidad de vegetación depende del clima, topografía, características del suelo y factores biológicos, mediados o no por actividades humanas. Los factores del suelo como la densidad, la profundidad, la química, el pH, la temperatura y la humedad afectan en gran medida el tipo de plantas que pueden crecer en un lugar determinado. Las plantas muertas y las hojas y tallos caídos comienzan su descomposición en la superficie. Allí, los organismos se alimentan de ellos y mezclan la materia orgánica con las capas superiores del suelo; estos compuestos orgánicos agregados se vuelven parte del proceso de formación del suelo.

La influencia de los humanos y, por asociación, el fuego, son factores de estado colocados dentro del factor de estado de los organismos. Los seres humanos pueden importar o extraer nutrientes y energía de formas que cambian drásticamente la formación del suelo. La erosión acelerada del suelo debido al sobrepastoreo y la terraformación precolombina de la cuenca del Amazonas que resultó en Terra Preta son dos ejemplos de los efectos de los humanos. gestión.

Las actividades humanas influyen ampliamente en la formación del suelo. Por ejemplo, se cree que los nativos americanos provocan incendios regularmente para mantener varias áreas grandes de pastizales de pradera en Indiana y Michigan, aunque también se aboga por el clima y los mamíferos que pastan (por ejemplo, bisontes) para explicar el mantenimiento de las Grandes Llanuras de América del Norte. En tiempos más recientes, la destrucción humana de la vegetación natural y la posterior labranza del suelo para la producción de cultivos ha modificado abruptamente la formación del suelo. Asimismo, el riego del suelo en una región árida influye drásticamente en los factores formadores del suelo, al igual que la adición de fertilizantes y cal en suelos de baja fertilidad.

Distintos ecosistemas producen suelos distintos, a veces de formas fácilmente observables. Por ejemplo, tres especies de caracoles terrestres del género Euchondrus en el desierto de Negev se caracterizan por comer líquenes que crecen bajo la superficie de rocas y losas de piedra caliza (líquenes endolíticos). La actividad de pastoreo de estos ingenieros del ecosistema interrumpe y come la piedra caliza, lo que resulta en la meteorización de las piedras y la subsiguiente formación de suelo. Tienen un efecto significativo en la región: se estima que la población total de caracoles procesa entre 0,7 y 1,1 toneladas métricas por hectárea por año de piedra caliza en el desierto de Negev.

Los efectos de los ecosistemas antiguos no se observan tan fácilmente y esto desafía la comprensión de la formación del suelo. Por ejemplo, los chernozems de las praderas de pastos altos de América del Norte tienen una fracción de humus de la cual casi la mitad es carbón vegetal. Este resultado no se anticipó debido a que no se observa fácilmente la ecología de incendios de pradera anterior capaz de producir estos distintos suelos negros profundos y ricos. El papel de los ingenieros del suelo en la formación de horizontes enriquecidos con carbón vegetal de Terra preta (Tierras negras amazónicas) ahora se reconoce y se verificó experimentalmente en la lombriz de tierra pantropical Pontoscolex corethrurus.

Tiempo

El tiempo es un factor en las interacciones de todo lo anterior. Mientras que una mezcla de arena, limo y arcilla constituye la textura de un suelo y la agregación de esos componentes produce agregados, el desarrollo de un horizonte B distinto marca el desarrollo de un suelo o pedogénesis. Con el tiempo, los suelos desarrollarán características que dependen de la interacción de los factores formadores del suelo enumerados anteriormente. Se necesitan de décadas a varios miles de años para que un suelo desarrolle un perfil, aunque la noción de desarrollo del suelo ha sido criticada, ya que el suelo está en un estado de cambio constante bajo la influencia de factores formadores de suelo fluctuantes. Ese período de tiempo depende en gran medida del clima, el material original, el relieve y la actividad biótica. Por ejemplo, el material depositado recientemente por una inundación no presenta desarrollo del suelo ya que no ha habido tiempo suficiente para que el material forme una estructura que defina aún más el suelo. La superficie original del suelo está enterrada y el proceso de formación debe comenzar de nuevo para este depósito. Con el tiempo, el suelo desarrollará un perfil que depende de las intensidades de la biota y el clima. Si bien un suelo puede lograr una estabilidad relativa de sus propiedades durante períodos prolongados, el ciclo de vida del suelo finalmente termina en condiciones de suelo que lo dejan vulnerable a la erosión. A pesar de la inevitabilidad del retroceso y la degradación del suelo, la mayoría de los ciclos del suelo son largos.

Los factores que forman el suelo continúan afectando los suelos durante su existencia, incluso en paisajes estables que son duraderos, algunos durante millones de años. Los materiales se depositan en la parte superior o se soplan o se lavan de la superficie. Con adiciones, remociones y alteraciones, los suelos siempre están sujetos a nuevas condiciones. Que estos sean cambios lentos o rápidos depende del clima, la topografía y la actividad biológica.

El tiempo como factor de formación del suelo puede investigarse mediante el estudio de las cronosecuencias del suelo, en las que se pueden comparar suelos de diferentes edades pero con diferencias menores en otros factores de formación del suelo.

Los paleosuelos son suelos formados durante condiciones previas de formación del suelo.

Historia de la investigación

5 factores de formación del suelo

Ecuación de Dokuchaev

El geólogo ruso Vasily Dokuchaev, comúnmente considerado como el padre de la pedología, determinó en 1883 que la formación del suelo ocurre con el tiempo bajo la influencia del clima, la vegetación, la topografía y el material original. Lo demostró en 1898 usando la ecuación de formación del suelo:

suelo = f()cl, o, p) t_r

(donde cl o c = clima, o = procesos biológicos, p = material original) t_r = tiempo relativo (joven, maduro, viejo)

Ecuación de estado de Hans Jenny

El edafólogo estadounidense Hans Jenny publicó en 1941 una ecuación de estado para los factores que influyen en la formación del suelo:

S = f()cl, o, r, p, t, ...)

• S Formación del suelo
• cl (a veces c) clima
• o organismos (microbiología del suelo, mesofauna del suelo, biología del suelo)
• r socorro
• p material
• t tiempo

Esto a menudo se recuerda con el mnemotécnico Clorpt.

La ecuación de estado de Jenny en Factores de formación del suelo difiere de la ecuación de Vasily Dokuchaev, ya que trata el tiempo (t) como un factor y agrega el relieve topográfico (r), y dejando deliberadamente los puntos suspensivos "abiertos" para que se agreguen más factores (variables de estado) a medida que nuestra comprensión se vuelve más refinada.

Existen dos métodos principales mediante los cuales se puede resolver la ecuación de estado: primero de manera teórica o conceptual mediante deducciones lógicas a partir de ciertas premisas, y segundo de manera empírica mediante experimentación u observación de campo. El método empírico todavía se emplea principalmente en la actualidad, y la formación del suelo se puede definir variando un solo factor y manteniendo constantes los demás factores. Esto condujo al desarrollo de modelos empíricos para describir la pedogénesis, tales como climofunciones, biofunciones, topofunciones, litofunciones y cronofunciones. Desde que Hans Jenny publicó su formulación en 1941, ha sido utilizada por innumerables topógrafos de suelos de todo el mundo como una lista cualitativa para comprender los factores que pueden ser importantes para producir el patrón del suelo dentro de una región.

Procesos de formación del suelo

Los suelos se desarrollan a partir del material original mediante varios procesos de meteorización. La acumulación, descomposición y humificación de materia orgánica son tan importantes para la formación del suelo como la meteorización. La zona de humificación y meteorización donde los procesos pedogenéticos son dominantes y donde la biota juega un papel importante se denomina solum.

La acidificación del suelo resultante de la respiración del suelo favorece la meteorización química. Las plantas contribuyen a la meteorización química a través de los exudados de las raíces.

Los suelos pueden enriquecerse mediante la deposición de sedimentos en llanuras aluviales y abanicos aluviales, y mediante depósitos transportados por el viento.

La mezcla del suelo (pedoturbación) suele ser un factor importante en la formación del suelo. La pedoturbación incluye arcillas batidas, crioturbación y bioturbación. Los tipos de bioturbación incluyen pedoturbación de fauna (excavación de animales), pedoturbación de plantas (crecimiento de raíces, desarraigo de árboles) y pedoturbación de hongos (crecimiento de micelio). La pedoturbación transforma los suelos a través de la desestratificación, la mezcla y la clasificación, además de crear rutas de flujo preferenciales para el gas del suelo y el agua que se infiltra. La zona de bioturbación activa se denomina biomanto del suelo.

El contenido de humedad del suelo y el flujo de agua a través del perfil del suelo favorecen la lixiviación de solutos y la eluviación. La eluviación es la translocación de material coloidal, como materia orgánica, arcilla y otros compuestos minerales. Los constituyentes transportados se depositan debido a las diferencias en la humedad del suelo y la química del suelo, especialmente el pH del suelo y el potencial redox. La interacción de remoción (eluviación) y deposición (iluviación), también llamada pedotranslocación, da como resultado horizontes de suelo contrastantes.

Los procesos clave de formación del suelo especialmente importantes para los patrones de formación del suelo a macroescala son:

• Laterization
• Podsolización
• Calcificación
• Salinización
• Gleization

Ejemplos

Una variedad de mecanismos contribuyen a la formación del suelo, incluida la sedimentación, la erosión, la sobrepresión y la sucesión del lecho del lago. Un ejemplo específico de la evolución de los suelos en los lechos de los lagos prehistóricos se encuentra en las cacerolas Makgadikgadi del desierto de Kalahari, donde el cambio en el curso de un antiguo río condujo a milenios de acumulación de salinidad y formación de calcretas y silcretas.