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Ingeniería de Ingeniería de Riegos IRiegos I

2015 - I

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Introducción al Introducción al estudio del sueloestudio del suelo

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El suelo es un recurso natural que se ha formado a través de miles de años, conjuntamente con los procesos geomórficos,es decir la evolución natural de la litósfera.

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Que es suelo?Que es suelo?

SueloSuelo es una combinación de diversos materiales:

Partículas de minerales y roca Materia orgánica en descomposición Organismos vivos (bacterias

microscópicas, hongos, lombrices) Aire y agua

Suelo de buena calidad es una combinación balanceada de dichos materiales.

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FUNCIONES DEL SUELO Sostener la actividad biológica,

diversidad y productividad. Regular y participar en los flujos de

agua y solutos. Filtrar, amortiguar, degradar e

inmovilizar materiales contaminantes.

Almacenar y ciclar nutrientes y otros elementos.

Proveer soporte para las estructuras socioeconómicas y protección de tesoros arqueológicos asociados con los humanos.

Karlen et al. (1997)

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Suelo puede ser considerado como una determinada combinación de sus factores formadores.

Esta concepción del suelo fue expresada por primera vez por Jenny en 1940 según siguiente ecuación:

S = f (Mm, cl, o, r, t) Representando "S" al suelo, "f" es una

función, “Mm" a roca madre, "cl" al clima, "o" a organismos, "r" al relieve y "t" al tiempo.

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1. Roca o sustrato: puede desempeñar un papel esencial en evaluación posterior del suelo, cuando algunas de sus propiedades físicas o mineralógicas son heredadas. Determina el tipo de fracción inorgánica. Influye mucho en etapas iniciales del desarrollo.

Material Glacial

Lecho de roca

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2.Clima: su acción se manifiesta en tres

procesos: alteración del sustrato mineral,

evolución de la materia orgánica y migraciones

de componentes en el perfil del suelo. Es factor

más importante en diferenciación del suelo.

Determina tanto procesos de meteorización

como existencia de seres vivos que

potencialmente van a efectuar colonización de

una región.

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o El agua, el viento y cambios de temperatura pueden desgastar las rocas a través de sus procesos físicos. El agua por ejemplo, al escurrir entre las fisuras de las rocas, va disolviendo y transportando sus minerales mas solubles.

o El sol es otro agente de transformación. Por efecto del calor que irradia durante el día, las rocas se dilatan; mientras que en la noche, se enfrían y se contraen. Este cambio de temperatura hace que las rocas se agrieten y se rompan en fracciones mas pequeñas.o El viento, por su parte, desprende y levanta pequeños trozos de rocas, los hace chocar contra la roca madre y los desintegra progresivamente.

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Climate and Soil Climate and Soil DevelopmentDevelopment

Image Source: University of Wisconsin, 2002

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o El agua, el dióxido de carbono y el oxígeno se infiltran en el terreno para producir reacciones químicas de hidratación, carbonatación y oxidación, formando nuevos compuestos que hacen variar la composición química de los suelos.

o Por cada 100 m de altura se disminuye 0,6°C.

o A menor temperatura se acumula la M.O porque no hay efecto de microorganismos.

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3. Organismos: componente biótico que constituye la vegetación, fauna y microorganismos actúan de distinta manera en evaluación edáfica. Principalmente, en formación del humus, a partir de restos que se van incorporando al suelo. Tipo de organismos que colonizan un suelo condicionan su evolución, pues son aporte de su fracción orgánica. Así, a igualdad de otros factores vegetación colonizadora puede originar suelos con mayor o menor acidez.

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Micro organismos: descomposición de M.O.Macro organismos: formación de M.O.Las raíces de los árboles rompen las rocas al crecer entre ellas, los musgos y líquenes secretan sustancias que disuelven las rocas y las fragmentan, para obtener así los nutrientes que necesitan en su crecimiento.

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4. Relieve: actúa sobre los procesos de erosión, sobre las condiciones de hidromorfismo y en el lavado superficial que se produce en las laderas de las montañas. Altas pendientes favorecen procesos erosivos y dificultan instalación de vegetación, impidiendo en algunos casos formación del suelo.

El relieve no es un factor activo. Es un modificador de los agentes que actúan.

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Factor topografía: Factor topografía: pendientependiente

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5. Tiempo: Actúa como elemento necesario en la lenta evolución edáfica, pero también puede actuar como factor de diferenciación a través de la influencia de cambio o alteraciones climáticas. La formación de horizontes del suelo requiere de tiempo y de estabilidad en otros factores.

6. Hombre: interviene directa o indirectamente sobre el suelo o sobre los factores bióticos o abióticos. El uso adecuado del mismo mantiene las funciones del suelo y da lugar a la producción de bienes y servicios.

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Procesos de FormaciónProcesos de Formación

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Formación de suelosFormación de suelos

Esquema mostrando el proceso evolutivo de formación de un suelo

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Formación de suelosFormación de suelos

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Perfil del suelo

Cuando se hace un corte vertical a través del suelo, se observan diferentes capas que varían en espesor, color, textura, estructura, entre otros; estas capas son llamadas horizontes y forman el perfil del suelo.

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Perfil del Perfil del suelosuelo

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Componentes del sueloComponentes del suelo

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Componentes del sueloComponentes del suelo

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Componente sólido: constituido a su vez por fracción mineral, fragmentos procedentes de descomposición de roca madre (caracterizada por diferentes tamaños de granos de fragmentos y su disposición) y fracción orgánica o humus, originada por descomposición de restos de seres vivos por acción de bacterias y hongos, en diferentes grados de mineralización por iones procedentes de fracción mineral.

Componente líquido: agua que circula por diferentes horizontes provocando disolución y precipitación de sales en diferentes horizontes.

Componente gaseoso: gases atmosféricos en cantidades variables (oxígeno, dióxido de carbono, etc).

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Fase sólida estructural o primaria: materiales inorgánicos primarios y secundarios gruesos y M.O sin descomponer (estructura física sólida).

Fase coloidal o complejo coloidal: materiales inorgánicos secundarios y compuestos orgánicos de tamaño coloidal (actividad).

Fase viva o transformadora: macrofauna y microorganismos activos. Descomposición de la M.O y elaboración del complejo coloidal.

Fracción sólidaFracción sólida

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Fase sólida del sueloFase sólida del suelo Fase sólida está formada principalmente por

materiales inorgánicos y materia orgánica en diferente etapa de descomposición.

Materia orgánica es la fracción orgánica del suelo que incluye residuos vegetales y animales en diferentes estados de descomposición, tejidos y células de organismos que viven en el suelo y sustancias producidas por los habitantes del suelo.

Esta fracción se determina en general en suelos que pasan por un tamiz con malla de 2,0 mm.

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Sistema de clasificación de las Sistema de clasificación de las partículaspartículas

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Materia orgánicaMateria orgánica

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Junto con arcilla, tiene propiedades coloidales; es regulador coloidal que aglutina suelos arenosos para formar agregados y afloja suelos arcillosos macizos formando agregados (reduce plasticidad).

Tiene gran capacidad de intercambio; participa en reacciones químicas de intercambio de aniones y cationes.

> M.O > poder tampón

Por lo general, mejora características de retención del agua y condiciones de infiltración y drenaje del suelo.

Materia orgánicaMateria orgánica

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Si no hay microorganismos, la M.O se acumula en el suelo.

Humus: M.O estable, mejorador de propiedades. Suelos ricos en humus favorecen condiciones de aireación y evitan su compactación; tienden a permanecer sueltos y porosos.

Compost: humus artificial, producido fuera del suelo.

Aplicar M.O como: Mejorador de propiedades (humus) Fertilizante (materia verde)

Materia orgánicaMateria orgánica

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Fase gaseosa: aire inmerso y distribuido en las otras fases o llenando todos los espacios que no ocupan las otras fases.

Fase líquida o solución del suelo: agua + sustancias químicas. Poros por fenómenos de capilaridad y fuerzas de retención de tipo físico.

Fase iónica o zona de carga: iones positivos y negativos. Carga superficial de los coloides.

Fracción porosaFracción porosa

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Fase líquida es una solución acuosa de composición química variable (constituida por varios componentes químicos solubles en agua) que llena parte o totalidad de poros del suelo y es por donde se mueve solución.

Fase líquida del suelo está formada por solución del suelo que proporciona nutrientes a plantas y es el medio en el que se llevan a cabo mayoría de reacciones químicas del suelo.

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Fase de vapor o gaseosa, formada principalmente por aire y vapor de agua, ocupa poros del suelo que no están con agua y tiene una composición que puede variar en intervalos de tiempo cortos.

Es necesaria para: Respiración Actividad de los microorganismos Condiciones de óxido-reducción

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o Suelos están compuestos de partículas; las más pequeñas son arcillas, las intermedias son limos y las más grandes, arenas. Mezcla de estos tres tipos de partículas, define textura del suelo.

Textura del Textura del suelosuelo

o Según tipo de partículas que predominen, se distinguen suelos arenosos (gruesos o livianos), suelos limosos y suelos arcillosos (finos o pesados). Suelos francos son los que tienen una proporción equilibrada de los tres tipos de partículas.

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Determinación de textura al Determinación de textura al tactotacto

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Triangulo texturalTriangulo textural

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Clases texturales según el contenido de arena, limo y arcillas

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Estructura Estructura del suelodel suelo

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Estructura del Estructura del suelosueloEstructuraEstructura es manera como se unen partículas del

suelo (arena, limo y arcilla) para formar terrones o agregados.

Se observa en el perfil del suelo y se clasifica por: Tipo de estructura: forma y disposición de

agregados Clase de estructura: tamaño de agregados Grado de estructura: durabilidad y desarrollo de

agregadosCapacidad del suelo para crecimiento de plantas y su respuesta a manejo depende de estructura y contenido de nutrientes.

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Estructura …Estructura …

LaminaLaminarr

PrismáticaPrismática

GranularGranular

Estructura granular es más adecuada para cultivos, por contener mayor cantidad de materia orgánica y mejor retención de agua.

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Estructura del Estructura del suelo…suelo…

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Granular Bloque

Prismática

Columnar

laminar

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Suelo bien estructurado

Al secarse se desmenuza fácilmente de forma espontánea.

Puede labrarse con facilidad cuando está relativamente seco.

Cuando está húmedo no se adhiere a los implementos.

Los agregados se mantienen después de haberse humedecido.

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Suelos de igual clase textural pueden presentar propiedades físicas muy diferentes, según sea su estructura.

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Densidad aparenteDensidad aparente Varía según estado de agregación del suelo,

contenido de agua y proporción del volumen ocupado por espacios intersticiales, que existen incluso en suelos compactos.

Es afectada por porosidad e influye en elasticidad,  conductividad eléctrica, conductividad térmica, capacidad calorífica a volumen constante y dureza.

Su valor se determina dividiendo masa (g) de una muestra de suelo secada en estufa entre su volumen (ml).

DDaa ==MMss

VVtt

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Densidad aparenteDensidad aparente Relación de masa de partículas de suelo seco con volumen

total (partículas y poros). Se expresa en g/cm3 ó t/m3. Está relacionada con otras características del suelo. Por

ejemplo, suelos arenosos, de baja porosidad, tienen una mayor densidad (1,2 a 1,8 g/cm3) que los arcillosos (1,0 a 1,6 g/cm3) que tienen un mayor volumen de espacio poroso.

Materia orgánica tiende a reducir densidad del suelo debido a su baja densidad y a estabilización de estructura del suelo que origina mayor porosidad.

Compactación causada por mal uso o manejo del suelo aumenta densidad de horizontes superficiales (hasta 2 g/cm3).

Densidad del suelo a menudo es usada como un indicador de compactación.

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Densidad realDensidad real

Depende principalmente de composición y cantidad de minerales y proporción de materia orgánica e inorgánica que contiene.

Densidad de parte mineral de un suelo es mayor que materia orgánica porque contiene cuarzo, feldespatos, mica y óxidos de fierro, como la magnetita y hematita.

Generalmente se usa un valor promedio de 2,65 g/cm3.

DDrr ==MMss

VVss

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PorosidadPorosidad

PorosidadPorosidad se refiere al número y tamaño de espacios vacíos o poros, que son ocupados por agua y aire. En suelos arenosos, poros son grandes y en los arcillosos, pequeños; por ello, agua circula más fácilmente en suelos arenosos.

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PorosidadPorosidad

Representa parte de suelo ocupada por aire y vapor de agua;

Está dada por relación del volumen total de poros entre volumen total de muestra de suelo.

Porcentaje de humedad es igual masa de agua entre masa de suelo seco multiplicado por cien.

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ConsistenciaConsistencia

Expresa la resistencia mecánica de un suelo a la deformación y a fluir bajo la acción de fuerzas mecánicas, que dependen de su contenido de humedad. Se debe a las fuerzas de cohesión y adhesión y es consecuencia de la estructuración.

Manejo de movimientos de tierra.

Determinación del momento óptimo para el laboreo.

Evaluación del desencadenamiento de movimientos en masa.

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ColorColor

oColores oscuros pueden indicar mucho contenido orgánico;

oColor gris indicaría condiciones de reducción (sin oxígeno);

oColores rojos indicaría oxidación (hay oxígeno).

Muchas veces más útil que pruebas de laboratorio.

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Color del sueloColor del suelo

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Color del Color del suelosuelo

Propiedad del suelo que se puede observar a simple vista. Se utiliza para diferenciar horizontes y para clasificar los diferentes tipos de suelos.

Suelos de colores oscuros absorben más calor mientras que los de colores claros lo reflejan.

Color de suelos está relacionado con absorción (albedo y capacidad calorífica) y conservación del calor y por lo tanto con capacidad de retención de humedad.

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Otras características Otras características importantesimportantes Profundidad efectiva del suelo (influye en

reservas hídricas, en tolerancia a erosión, infiltración); contenido en carbonatos (influye en reacción del suelo, estructura y disponibilidad de nutrientes) y cohesión (muy ligada a niveles de humedad).

También se pueden señalar: permeabilidad, plasticidad, drenaje interno y presencia de pedregosidad y afloramientos rocosos.

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