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: