El Suelo: Formación, Propiedades y Degradación

La Edafología: Ciencia del Suelo

La Edafología es la ciencia que estudia el suelo. La Edafosfera es el conjunto de suelos del planeta. El suelo es una entidad natural, situada en la parte superior de la corteza terrestre, formado por elementos sólidos sueltos inorgánicos y orgánicos, por aire, por agua y por una comunidad biológica rica y muy variada. De su definición se infiere que es una interfase donde confluyen la geosfera, la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera.

El Suelo como Interfase

Composición del Suelo

En el suelo coexisten los tres estados de la materia, sólido, líquido y gaseoso:

Fase Sólida

Está constituida por los organismos o parte de ellos (raíces) que viven en el suelo, y por la materia inerte, que constituye el armazón del suelo.

• Organismos: la cantidad y variedad de organismos que hay en el suelo es enorme. Son imprescindibles para el correcto funcionamiento del suelo, tanto para su formación y evolución como para proporcionarle la fertilidad y estructura. Los principales son: bacterias, hongos, algas, protozoos, invertebrados (nematodos, lumbrícidos y artrópodos)
• Materia inerte: conjunto de materiales de naturaleza orgánica e inorgánica que constituyen el armazón del suelo.
  • Materia orgánica: forma parte principalmente del humus. El humus es la sustancia que proviene de la descomposición de los restos orgánicos por microorganismos saprotrofos (hongos y bacterias). Se caracteriza por su color negruzco debido a la gran cantidad de carbono que contiene. Se encuentra principalmente en las partes altas de los suelos con actividad orgánica. Su cantidad es pequeña, normalmente no supera el 5% en peso del total de la materia inerte y va disminuyendo su proporción en profundidad, al aumentar la temperatura y al disminuir la pluviosidad.
  • Materia inorgánica o mineral: constituye aproximadamente un 95% del total de la materia inerte, y está formada por fragmentos de roca sin alterar (cuarzo, sobre todo) de un tamaño más o menos grande:
    • Gravas (> 2mm)
    • Arenas (2 – 0,02 mm)
    • Limos (0,02 – 0,002 mm)
    • Arcillas (< 0,002 mm), son minerales alterados que recibe el nombre de complejo de alteración.
    Su composición depende de la roca madre, y básicamente contiene: silicatos de diverso tipo, óxidos e hidróxidos de Fe y Al, carbonatos, sulfatos, nitratos, cloruros, etc. La materia inorgánica constituye la base de la estructura y textura del suelo, con sus propiedades físicoquímicas, y forma parte del complejo absorbente, de donde las plantas obtienen buena parte de sus elementos nutritivos.

Fase Líquida

Es una disolución acuosa de diferentes iones y coloides de arcillas y humus, que ocupa fundamentalmente los poros más pequeños del suelo (microporosidad).

• Cationes presentes: Na⁺, K⁺, Ca⁺², Mg⁺²
• Aniones presentes: cloruro (Cl^-), nitrato (NO₃^-), bicarbonato (HCO₃^-), fosfato (PO₄^-).
• El agua puede ser circulante, moviéndose por los poros y grietas del suelo y retenida, que no circula o lo hace muy difícilmente.

Fase Gaseosa

Es el aire del suelo. Su composición es parecida a la del aire atmosférico, pero con una menor proporción de O₂ (20-20,5%) y mucho mayor de CO₂ (0,5-1%), debido a la gran actividad biológica que se desarrolla en el suelo. La cantidad de CO₂ aumenta con la profundidad, la existencia de materia orgánica y condiciones óptimas de temperatura y humedad (primavera y verano).

El aire ocupa únicamente los poros grandes del suelo (macroporosidad), y se mueve principalmente por difusión, que implica un transporte de O₂ desde la atmósfera hasta el suelo, y de CO₂ desde el suelo a la atmósfera hasta igualar sus presiones parciales.

Textura del Suelo

Por textura o granulometría del suelo se entiende el tamaño de las partículas del mismo. Las partículas se clasifican en función de su diámetro, distinguiéndose entre piedras, gravas, arenas, limos y arcillas. Normalmente se suelen agrupar los suelos en cuatro clases de texturas globales:

• Textura arenosa, si predominan las arenas. Son suelos bien aireados, pero pobres en agua y elementos nutritivos.
• Textura limosa. El exceso de limo y la falta de arcilla suelen originar suelos apelmazados; se corrige con un aumento de humus y de calcio.
• Textura arcillosa, que da suelos ricos en sustancias químicas, pero mal aireados e impermeables; la adición de materia orgánica y su humificación corrige estos defectos.
• Únicamente los suelos que posean fracciones gruesas y finas en proporciones adecuadas tendrán una textura equilibrada y el suelo será ligero, aireado y permeable, con mediana capacidad de retención del agua y rico en elementos nutritivos. Este suelo se denomina suelo franco, y su textura es limo-arcilloarenosa.

Importancia de la Porosidad y Permeabilidad

Dos propiedades notorias de los suelos vienen condicionadas por la estructura y textura de los mismos: la porosidad y la permeabilidad:

• La porosidad de un suelo es el volumen de huecos. Oscila entre el 30 y el 60%. Todos los factores que aumentan la porosidad del suelo favorecen la presencia de aire y su aireación entre suelo, aire y agua. Un buen suelo, desde el punto de vista agrícola, tiene aproximadamente un 50% de poros, ocupados la mitad por aire y la mitad por agua.
• La permeabilidad de un suelo se define como la velocidad de infiltración del agua de gravitación, expresada en cm/s o cm/h. Cuantos más poros haya en el suelo y más grandes sean, su permeabilidad será mayor.

Los Procesos Edáficos

El proceso de formación del suelo recibe el nombre de edafogénesis, y, aunque varía dependiendo de diversos factores, es muy similar en la mayoría de las situaciones.

La formación de un suelo maduro sobre las rocas de la corteza terrestre ocurre paralelamente al mecanismo de sucesión ecológica de la comunidad biológica que sustenta.

Etapas del Proceso de Formación de un Suelo

1. Meteorización. Se parte de un sustrato rocoso (roca desnuda o roca madre) sobre el que actúan sobre todo factores climáticos provocando una alteración que será de dos tipos:
   • Meteorización mecánica: consiste en una fragmentación de la roca madre debido a diversas causas: gelifracción, termoclastia, haloclastia.
   • Meteorización química: En contacto con el aire, y sobre todo con el agua, los minerales de las rocas se alteran. Los principales procesos de alteración química son: oxidación-reducción, disolución, hidratación, hidrólisis, etc.
2. Instalación de los seres vivos, (vegetales, microorganismos, etc.) sobre ese sustrato inorgánico. Esta es la fase de mayor significación, ya que los organismos, con sus procesos vitales y metabólicos, producen sustancias que continúan la meteorización de los minerales iniciada por los agentes geológicos. Por ejemplo, los líquenes producen ácidos que disuelven la roca permitiendo la absorción de las sales para su nutrición. Además, los restos vegetales y animales se incorporan al suelo, tras degradarse por procesos de putrefacción y fermentación.
3. Mezcla de todos estos productos minerales, restos orgánicos y sustancias químicas entre sí, con agua y aire intersticiales. Esta mezcla ocurre bien por los organismos del suelo, muy especialmente por los que excavan galerías, como las lombrices y las hormigas, o por simple efecto mecánico, muy frecuente por la acción del agua que transporta los materiales, a veces en suspensión, a veces en disolución.
4. Los agentes erosivos continúan su acción mientras tanto, de tal forma que al cabo de cierto tiempo se habrá formado una capa de suelo, que conforme vaya evolucionando se hará más profunda, constituyendo el perfil del suelo, en cuya base se localiza la roca madre, a una profundidad que puede oscilar entre unos pocos centímetros y varios metros, dependiendo de su grado de evolución.

Horizontes de un Suelo

Se llama perfil del suelo a la estructura en corte transversal del mismo. En él se observan una serie de capas que reciben el nombre de horizontes o niveles, cuyo número está directamente relacionado con el grado de madurez del suelo. Estudiaremos a continuación los niveles de un suelo ideal, completo, aunque en realidad no tiene porqué contenerlos todos:

• Horizonte A de lixiviado. Denominado así porque contiene pocas sales minerales, pues éstas son arrastradas por las aguas al infiltrarse. En esta zona se encuentran las raíces de la mayoría de las plantas y se divide, a su vez, en varios estratos:
  • Nivel A0, constituido por hojas caídas (hojarasca) y restos de animales no descompuestos.
  • Nivel A1, de color oscuro, ya que está constituido por humus que forma agregados con la materia mineral, confiriendo al suelo su estructura y su capacidad para retener agua e iones nutritivos de carga positiva (Ca⁺², K⁺, NH₄⁺), impidiendo su pérdida por lavado vertical.
  • Nivel A2, donde la materia mineral domina y el lavado es más intenso.
• Horizonte B de precipitación (denominado subsuelo). A veces tiene color claro por su pobreza en humus, presentando frecuentemente tonalidades peculiares debido a la acumulación de sales de calcio, aluminio o hierro procedentes de los niveles superiores. Se caracteriza por tener mayor cantidad de arcilla, procedente tanto del horizonte A como del propio B.
• Horizonte C (de transición). Formado por fragmentos procedentes de la meteorización mecánica y/o química de la roca madre subyacente, rodeados de una matriz de naturaleza arenoso-arcillosa.
• Horizonte D, R o roca madre. Capa rocosa situada a profundidad variable, intacta e impermeable, salvo en las zonas de fractura.

Factores de Edafogenesis

Factores Físico-Químicos

• El clima, condiciona el tipo de meteorización que sufre la roca madre. Entre los componentes climáticos más influyentes destacan:
  • El balance hídrico o equilibrio existente entre las entradas (precipitaciones) y las salidas (evaporación), pues si predomina la precipitación se incrementa el lixiviado de iones. Por el contrario, si predomina la evaporación aumenta el ascenso capilar de sales hacia horizontes superiores, pudiendo éstas, llegar a aflorar y formar costras superficiales.
  • El aumento de temperatura incrementa la velocidad de las reacciones químicas y biológicas.
    • En climas húmedos y cálidos la meteorización química es muy intensa dando suelos profundos. Además, estos climas provocan una gran densidad de seres vivos que favorecen también la meteorización.
    • En climas fríos y secos la meteorización es tan escasa que tarda mucho tiempo en formarse el suelo, que además suele ser poco profundo.
• La naturaleza de la roca madre. La textura del material parental condiciona la porosidad y permeabilidad del mismo, y consiguientemente, las peculiaridades de la meteorización del horizonte D y su particular evolución a horizonte C. Si la roca madre se altera con facilidad, se forman suelos profundos en relativamente poco tiempo; por el contrario, si la roca es muy resistente a la meteorización, se originan suelos de poco espesor y sin horizonte B.
• El tiempo, a medida que transcurre el tiempo, el suelo va evolucionando, de tal forma que se puede hablar de suelos jóvenes y suelos maduros; estos últimos son los que han terminado su evolución, encontrándose en equilibrio con la vegetación y el clima. Este factor tiene gran importancia pues, se puede considerar el suelo como un recurso no renovable, porque se regenera a un ritmo mucho más lento (en nuestras latitudes se genera 1 cm de suelo cada 500 años aproximadamente) que el de su destrucción. El tiempo que tarda en formarse un suelo maduro varía desde cientos de años en un clima cálido y húmedo a miles de años en climas fríos y secos.

Factores Biológicos

• La vegetación contribuye a mantener la fertilidad del suelo, ya que a través de sus raíces determinan el ascenso de ciertos elementos (Ca, Mg, Na, K, etc.) desde zonas inferiores hasta tallos y hojas que, al caer sobre la superficie del suelo y descomponerse, son incorporados de nuevo a los niveles superiores del mismo. Por otra parte, la vegetación es la principal fuente de humus y ácidos orgánicos que, a su vez, condicionan la descomposición de los minerales provenientes del material parental. También crea un microclima que evita la desecación y calentamiento del suelo e impide la destrucción del suelo por la erosión.
• Los organismos humícolas son todos aquéllos que intervienen en los ciclos biogeoquímicos, y favorecen la aireación del mismo. Podemos distinguir:
  • Microorganismos (bacterias, protozoos, algas microscópicas y hongos). Los hongos participan activamente en la nutrición de los vegetales formando asociaciones simbióticas con sus raíces denominadas micorrizas.
  • Invertebrados de pequeño porte, como artrópodos, moluscos y anélidos que favorecen la aireación del suelo.
  • Vertebrados que contribuyen con sus desechos o detritos.
  La actividad humana, principalmente la agricultura con sus labores diferentes, contribuyen también a la evolución y modificación del suelo.

Degradación del Suelo

La degradación del suelo es la disminución de su capacidad para soportar vida. El principal efecto de la degradación es que dificulta el enraizamiento de las plantas y la disponibilidad de los elementos nutritivos, a la par que hace decrecer la cantidad de agua retenida por el suelo. Además, dificulta la integración de la materia orgánica depositada sobre el suelo por la agresión que se produce en la fauna y en la microflora. Los factores que influyen en la degradación de los suelos pueden ser:

Factores Antrópicos

• Deforestación. La erosión del suelo aumenta cuando se rotura los bosques y la vegetación natural para la implantación de cultivos.
• Sobrepastoreo. El exceso de ganado en una región termina agotando las praderas naturales, compactando el suelo, dejando al descubierto la tierra y acelerando la erosión.
• Prácticas agrícolas. La erosión se incrementa notablemente al arar y remover el terreno para introducir monocultivos, muy productivos a corto plazo, pero inestables y con menor desarrollo radicular que la vegetación natural.
• Minería a cielo abierto y obras públicas. Los desmontes que se llevan a cabo para abrir canteras, minas a cielo abierto, autopistas y obras de ingeniería, conllevan un aumento de la erosión.
• Extensión inadecuada del regadío. Hace descender el nivel freático, por lo que muchas plantas no pueden superar una época de sequía profunda. También puede acabar por agotar el agua disponible para el riego o puede producir la entrada en el acuífero de agua de mar cuando el acuífero está cerca del mar.
• Abandono de tierras de cultivo. Después de muchos años las tierras de cultivo no son productivas porque la agricultura intensiva ha acabado con todos sus nutrientes, con lo que su abandono deja un suelo poco productivo y muy degradable que será fácilmente erosionable por la escasa vegetación que puede asentarse en este tipo de suelo.
• Salinización. Consiste en la acumulación de sales solubles sobre el suelo o a diversas profundidades de éste.

Factores Naturales

• Erosión. Se refiere al desgaste de la superficie terrestre bajo la acción de los agentes geológicos externos: el agua y el viento.
• Climatología. El factor climatológico fundamental son las precipitaciones. No sólo la precipitación total en el conjunto del año, sino, sobre todo, su distribución temporal, siendo mucho más dañinas las lluvias torrenciales y esporádicas, como ocurre en el caso extremo de la llamada “gota fría”.
• Topografía. El aumento de la pendiente facilita la erosión, de modo que en las pendientes con inclinación superior al 15% los suelos corren el riesgo de ser eliminados.
• Naturaleza del terreno. Los suelos se erosionan más o menos dependiendo de su textura, estructura, composición mineralógica, permeabilidad y contenido en materia orgánica.
• Cubierta vegetal. El tapiz vegetal amortigua el impacto de las gotas de lluvia y frena el deslizamiento del agua por las laderas, de modo que la densidad y la naturaleza de la vegetación que cubre un determinado territorio es determinante a la hora de evaluar el riesgo de erosión.

Contaminación Química del Suelo

El origen de la contaminación puede deberse al uso de fertilizantes y plaguicidas en agricultura, al vertido de efluentes líquidos, como purines o aguas residuales, a la deposición de partículas transportadas por el aire o al uso del suelo como lugar de eliminación de residuos.

Las principales sustancias que se consideran causantes potenciales de problemas de contaminación en los suelos son los metales, los compuestos aromáticos, los hidrocarburos clorados, las sustancias agroquímicas y determinados compuestos inorgánicos como el amonio, las sales, los fosfatos, cianuros… Todas ellas provienen de las actividades industriales, residuos sólidos urbanos y minería.

Consecuencias de la Degradación del Suelo

El principal efecto de la degradación de los suelos en la desertización, es decir, la pérdida de su capacidad para sustentar la vida vegetal, animal o humana. Sin embargo, hay otros muchos efectos negativos sobre el medio ambiente:

• Disminución del rendimiento de los cultivos.
• Aumento de los costes de la agricultura.
• Colmatación y contaminación de embalses, ríos y sistemas de drenaje naturales y artificiales.
• Pérdida de recursos naturales: suelo, agua y material vegetal.
• Sobreexplotación de las aguas subterráneas.
• Aumento de la frecuencia y gravedad de las inundaciones.
• Efectos en la producción de energía y en depuradoras.
• Deterioro de la calidad de vida.
• Desertificación.