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martes, 3 de enero de 2012

Determinación de Tamaño de Muestras y Número de Muestras

Determinación de Tamaño de Muestras y Número de Muestras

1. Introducción

La presente práctica está basada en una población muestreada con N=1000 unidades elementales de muestreo (UEM) de tamaño 0.125Has cada uno, expresado en m³/UEM, realizándose una serie de muestreos con la finalidad de determinar el tamaño de muestras y número de muestras.

2. Objetivos

• Determinar el número óptimo de parcelas.

• Analizar la curva de muestras de igual número, diferente tamaño y las muestras de igual tamaño y diferente número.        
                                           
3. Revisión Bibliográfica

Muestra: Es una parte representativa de un agregad mayor, con la cual pueden hacerse inferencias correctas acerca de los valores de la población.

Las muestras están conformadas por dos variables que son: las unidades de muestreo y el número de unidades de muestreo.

Las unidades de muestreo son los valores de las características de un elemento de la población o de un grupo de ellos.

El tamaño total de la muestra está compuesto por la suma de las áreas de todas las unidades elementales que integran la muestra, el área de estas unidades varia considerablemente de acuerdo con el tipo de bosques y los objetivos del muestreo, de esta forma las muestras pueden ser desde unidades tan pequeñas como de 100m² o tan grandes como de 10 000 m² o más.

El número de unidades de muestreo es la cantidad de unidades que conforman la muestra.

Tamaño de muestra: Está compuesto por el número de unidades de muestreo y el tamaño de cada uno, a mayor tamaño de muestra se tiene un límite máximo a partir del cual las muestras pierden eficiencia.

Parcela: Son unidades que se caracterizan por su pica extensión, generalmente menor a 1Ha. Estas unidades pueden dividirse a su vez en:

Parcelas de dimensiones variables y parcela de dimensiones fijas.
Las parcelas de dimensiones variables, son parcelas de diferentes tamaños.

Las parcelas de dimensiones fijas son las que ocupan áreas determinadas por la forma de figuras geométricas regulares (Malleux O.1982).

Coeficiente de variabilidad

Es el cociente entre la desviación estándar sobre la media aritmética. Facilita la comparación de la variabilidad respecto a medias de diferentes tamaños. (Freese F.1978)

CV=(S/x).100

Desviación estándar

Es una medida de dispersión para variables de razón y de intervalo, Es una medida (cuadrática) que informa de la media de distancias que tienen los datos respecto de su media aritmética, expresada en las mismas unidades que la variable.

S= √﴾Σ(x-x) ²﴿/n-1

Error estándar de la media

Es la medida de variación entre las medias de las muestras.

Sxt95% =﴾ S/(√n.x)﴿.100.t²

Numero óptimo de parcelas

Número ideal de parcelas a levantar, de acuerdo al que presenta menor variabilidad del error. Se pretende que sea el menor posible para reducir los costos y facilitar el trabajo de campo.

4. Resultados

Muestras de Igual Tamaño y Diferente Número



Muestras de Igual Número y Diferente Tamaño



5. Discusiones

• Para ambos casos en las parcelas de igual tamaño y diferente número  de 5 en 5 y de 2 en 2, el número de parcelas a escoger es  40, porque posee el menor error.
• En las parcelas de igual número (grupos de 20) y diferente tamaño, se observa que el menor error se da cuando el área es de 1.75 ha.
• En las parcelas de igual número (grupos de 30) y diferente tamaño, el menor error se da cuando el área es de 1 ha.
• Se dice que por lo general a mayor área menor error, pero como podemos apreciar en los datos calculados no necesariamente es así.
• En los dos últimos cuadros, a mayor área el coeficiente de variabilidad tiende a disminuir.

6. Conclusiones

• Para los diferentes números de muestras pequeñas del mismo tamaño. se puede apreciar que a medida que se aumenta el número de muestras, el error de muestreo se reduce rápidamente. El coeficiente de variación se mantiene alto y se nota una ligera tendencia a subir a medida que aumenta n.

• A número igual de muestras de diferente tamaño, el error de muestro  el coeficiente de variación disminuye en la misma proporción, en forma rápida.
• Las muestras pequeñas aparte de tener desventaja de su alto costo de medición, no ofrecen confiabilidad suficiente sobre la representación florística de la población, ya que el reducido espacio que abarcan, no permite captar con fidelidad las interrelaciones y asociaciones florísticas presentes en un bosque.

7. Bibliografía

• FREESE, F. 1978. Métodos Estadísticos Elementales para Técnicos Forestales. Servicio Forestal Departamento de agricultura de los EE.UU. Manual de Agricultura. Nº 317. 102p.

• MALLEUX, O. Inventarios Forestales en Bosques Tropicales.414p.

EL SUELO

EL SUELO

La definición del suelo ha tenido varios matices, según quien trate de hacerla y según la época en que se haga.

• El suelo es, desde el punto de vista del agricultor, el sitio para ubicar sus semillas y producir sus cosechas
• Para un geólogo podría ser el recubrimiento terroso que hay sobre un cuerpo rocoso.
• Para un constructor, el suelo es el sitio sobre el cual colocará sus estructuras o el sustrato que le suministrará algunos de los materiales que requiere para hacerlas.
• Para un ecólogo es uno de los componentes del ecosistema que estudia.
• Para un químico, es el laboratorio donde se producen reacciones entre las fases sólida, líquida y gaseosa.
• Un antropólogo o un arqueólogo podrán ver el suelo como un tipo de registro del pasado.

En los tiempos en que los pueblos empezaron a asentarse en un sitio y abandonaron su sistema nómada, el suelo adquirió valor en la medida en que se fue requiriendo para producir alimentos.

En esta etapa el suelo se concebía como el sustrato indispensable para el suministro de nutrientes, de agua y de soporte para las plantas.

Ante la variedad de acepciones utilizadas para un mismo término, algunos autores trataron de acuñar definiciones que precisaran la aplicación del mismo. Aparecieron entonces los conceptos de:

Pedología, en donde se considera el suelo como un cuerpo natural cuyas propiedades interesan para establecer su origen y su clasificación, sin importar sus posibilidades de uso.

Edafología, en donde el suelo es tomado como el soporte para las plantas, es decir, se estudia desde un punto de vista netamente práctico, orientado a obtener los mejores endimientos agropecuarios posibles. (Lyttleton y Buckman, 1944).

LA GÉNESIS DEL SUELO

El suelo no nace con la Tierra sino que se forma a partir de la corteza terrestre una vez estabilizada la misma y tras su colonización por los primeros vegetales. Previa a la colonización vegetal es una fragmentación y alteración de las rocas desencadenada por la única fuerza presente, el clima.

El suelo no constituye un ente natural independiente sino que está entroncado con el paisaje de forma indisoluble.

Su formación está condicionada por una serie de factores externos, que tutelan su evolución a lo largo del tiempo, de forma que el cambio de alguno de ellos provoca una modificación en el estado final del mismo. Es, pues, como apuntó Jenny, una función cuyas variables independientes están constituidas por el material original (rm); el clima (cl); los organismos (or), fundamentalmente la vegetación; el relieve o topografía del terreno (re) y el tiempo (t).

S = f (rm, cl, or, re, t)

Los operadores que ligan a las variables para otorgar un valor a la función son los que se conocen como procesos edafogéneticos. Algunos son comunes a todos los suelos, como sucede con la alteración mineral del material original, la humificación o transformación de los restos orgánicos para convertirse en humus, y la formación de complejos órgano-minerales. Otros son específicos de determinado conjunto de factores formadores y conducen a tipos singulares de suelos.

1. La roca

La roca representa la fuente de los materiales sólidos. Generalmente, los minerales del suelo proceden directamente o indirectamente de la roca madre. El influjo de las rocas en los constituyentes y propiedades de los suelos es muy marcado para los suelos más jóvenes, pero esta relación se va volviendo cada vez menos patente conforme va transcurriendo el tiempo.

Son muchos los parámetros de la roca que inciden en la formación y evolución de los suelos, pero de ellos podemos destacar claramente a tres.

• Composición mineralógica. Aquellas rocas que contengan abundantes minerales inestables evolucionarán fácil y rápidamente para formar suelos, mientras que aquellas otras, como las arenas maduras, que sólo contienen minerales muy estables, como el cuarzo, apenas si llegan a edafizarse aunque estén expuestas durante largo tiempo a la meteorización.

• Permeabilidad. Regula la penetración y circulación del aire y del agua, lo que va a condicionar de un modo decisivo la fragmentación, alteración y translocación de los materiales.

• Granulometría. De los dos apartados anteriores se desprende el importante papel que el tamaño de las partículas de los constituyentes de la roca va a representar para la edafización de estos materiales.

Los materiales de granulometría grosera, los arenosos, van a presentar una gran estabilidad frente a la alteración. Cuanto mayor sea el tamaño del grano menos representará la superficie frente al volumen total del grano y por tanto menos superficie de ataque presentarán a la agresión del medio.

Por otro lado la granulometría gruesa da lugar a materiales muy porosos, con poros lo suficientemente grandes como para la rápida circulación del agua (al ser grandes los granos dejan al empaquetarse huecos de tamaño también grande).

Los materiales arcillosos ofrecen unos comportamientos opuestos, mientras que los materiales de granulometrías equilibradas dan resultados intermedios.

2. El clima

La decisiva acción del clima en la formación del suelo se desprende al considerar que el clima va a regular el aporte de agua al suelo, así como su temperatura. Como se muestra en la figura, ambos factores (humedad y temperatura) ejercen una influencia decisiva en los tres procesos básicos de formación de los suelos.

3. El relieve

Los procesos edáficos repercuten en el relieve y viceversa. Desde el punto de vista edáfico los elementos del relieve más importantes son la inclinación y longitud de las laderas, la posición fisiográfica y la orientación.

Acciones del relieve

• Transporte

Por la acción de la gravedad, en el relieve se produce el transporte de todo tipo de materiales que se trasladan pendiente abajo. Dependiendo de su posición en el paisaje, el suelo se ve sometido a la acción de erosión o por el contrario puede predominar la acumulación)
En las zonas altas, sobre todo en las áreas en que se presentan fuertes inclinaciones, el suelo está sometido a una intensa erosión, por lo que la posición se considera residual y estará conformada por suelos esqueléticos.

Características hídricas

El relieve también influye en la cantidad de agua que accede y pasa a través del suelo.

En relieves convexos el agua de precipitación circula por la superficie hacia las zonas más bajas del relieve y se crea un área de aridez local, mientras que lo contrario ocurre para las formas con relieve cóncavo.
También el drenaje del suelo se verá influenciado por el relieve, ya que este influye decisivamente en la textura, que a su vez condicionará en gran parte la permeabilidad. En las áreas altas tendremos un drenaje vertical rápido, que pasará a oblicuo en las laderas y quedará muy impedido en las depresiones.
Por otra parte la posibilidad de aporte de agua a través de niveles freáticos también estará condicionada a la posición del suelo en el relieve.

• Microclima

El relieve también modifica las características del clima edáfico, al influir en la temperatura y en la humedad en función de la inclinación (influirá en la intensidad calorífica de las radiaciones recibidas), orientación (que regulará el tiempo de incidencia de las radiaciones solares) y altitud (que influirá en los elementos climáticos generales).

Como consecuencia de todo ello también afectará al desarrollo de la vegetación y de la actividad microbiana.

4. Los organismos

Acciones de los organismos

Básicamente los organismos ejercen tres acciones fundamentales:

• Constituyen la fuente de material original para la fracción orgánica del suelo. Restos vegetales y animales que al morir se incorporan al suelo y sufren profundas transformaciones.

• Ejercen importantes acciones de alteración de los materiales edáficos. Los organismos transforman los constituyentes del suelo al extraer los nutrientes imprescindibles para su ciclo vital. El papel de los microorganismos en la transformación de la materia orgánica es tan importante como para que la humificación apenas se desarrolle en su ausencia.

• Producen una intensa mezcla de los materiales del suelo como resultado de su actividad biológica.

5. El tiempo

Como hemos visto el suelo, se origina por una serie de procesos y cada uno de ellos se desarrolla con muy diferente velocidad. Como consecuencia las propiedades del suelo, que son el resultado de la actuación de los procesos, se manifestaran también de un modo desigual.

Velocidad de formación del suelo

La velocidad de formación de un suelo es extraordinariamente lenta y depende del tipo de factores formadores de cada suelo. Así los suelos se desarrollaran mas fácilmente sobre materiales originales sueltos e inestables que a partir de rocas duras y constituidas por minerales estables. También es lógico esperar una mas rápida formación en los climas húmedos y cálidos que en climas secos y fríos.

LOS MINERALES DEL SUELO

Composición y constitución de los minerales del suelo.

El grupo más importante de los minerales del suelo es el de los silicatos.

Todos los silicatos están constituidos por una unidad estructural común, un tetraedro de coordinación Si-O. El silicio situado en el centro del tetraedro de coordinación y rodeado de 4 oxígenos situados en los vértices. Este grupo tetraédrico se encuentra descompensado eléctricamente (SiO4)4-, por lo que los oxígenos se coordinan a otros cationes para compensar sus cargas.

Dependiendo del número de oxígenos que se coordinen a otros silicios se originan los grandes grupos de silicatos (es decir, según el número de vértices compartidos por tetraedros, que pueden ser 0, 1, 2, 3, y 4):


 
La estructura de estos minerales se origina por repetición de una celdilla unidad constituida por la asociación de tetraedros (aislados, o parejas , etc) y por los cationes que se sitúan entre los grupos tetraédricos
Desde el punto de vista edáfico el gran grupo de los filo silicatos es la clase más importante, ya que a este grupo pertenecen la mayoría de los minerales de la fracción arcilla.

Los filo silicatos están constituidos por el agrupamiento de los tetraedros compartiendo entre sí tres vértices (los tres del plano basal) formando planos.

PROPIEDADES FISICAS DEL SUELO

1.Textura

El suelo está constituido por partículas de muy diferente tamaño.

Conocer esta granulometría es esencial para cualquier estudio del suelo (ya sea desde un punto de vista genético como aplicado). Para clasificar a los constituyentes del suelo según su tamaño de partícula se han establecido muchas clasificaciones granulométricas. Básicamente todas aceptan los términos de grava, arena, limo y arcilla, pero difieren en los valores de los límites establecidos para definir cada clase. De todas estas escalas granulométricas, son la de Atterberg o Internacional (llamada así por haber sido aceptada por la Sociedad Internacional de la Ciencia del Suelo) y la americana del USDA (Departamento de Agricultura de los Estados Unidos) las más ampliamente utilizadas. Ambas clasificaciones se reproducen en la siguiente figura.


 
El término textura se usa para representar la composición granulométrica del suelo. Cada termino textural corresponde con una determinada composición cuantitativa de arena, limo y arcilla. En los términos de textura se prescinde de los contenidos en gravas; se refieren a la fracción del suelo que se estudia en el laboratorio de análisis de suelos y que se conoce como tierra fina. Por ejemplo, un suelo que contiene un 25% de arena, 25% de limo y 50% de arcilla se dice que tiene una textura arcillosa. Los términos texturales se definen de una manera gráfica en un diagrama triangular que representa los valores de las tres fracciones.

• Determinación de la textura

Las partículas no están sueltas sino que forman agregados y hemos de destruir la agregación para separar las partículas individuales. Por ello antes de proceder a la extracción de las diferentes fracciones hay una fase previa de preparación de la muestra.

En esta fase previa existen diversos métodos para separar a las partículas del suelo, unos son métodos físicos (trituración suave, agitación lenta, agitación rápida, ultrasonidos, lavado y cocción) y otros son técnicas químicas (oxidación de la materia orgánica con agua oxigenada, ataque ácido de los carbonatos y compuestos de Fe con ClH, dispersión de las arcillas con hexametafosfato sódico o amoníaco). Como los agentes agregantes pueden ser muy distintos, normalmente no sirve uno sólo de estos métodos sino que se monta una cadena de tratamientos.

La extracción final de las fracciones se realiza por tamizado para las arenas, mientras que la sedimentación en fase acuosa es el método normal de separación de los limos y de las arcillas. Si se necesita subfraccionar a la fracción arcilla se ha de recurrir a la centrifugación.

Existe un método para calcular la textura de una manera aproximada en base a la plasticidad que presenta la fracción arcilla al añadirle agua. Se toma una pequeña cantidad de muestra en la palma de la mano, se le añade agua hasta saturación. Se frotan las manos para hacer un cilindrito y en función de la facilidad de formar un tubito delgado y según que se pueda o no doblar se establecen las texturas arcillosas, francoarcillosas y francas. En función de la aspereza (se frota la muestra junto al oído y se escucha el chirrido de los granos) se determina la importancia de los contenidos en arena.

2. Estructura

Las partículas del suelo no se encuentran aisladas, forman unos agregados estructurales que se llaman peds, estos agregados (o terrones) por repetición dan el suelo. Es como un poco la celdilla unidad de los cristales que por repetición origina el mineral. Los agregados están formados por partículas individuales (minerales, materia orgánica y huecos) y le confieren al suelo una determinada estructura.

Se habla de estructura como una propiedad y es más bien un estado, ya que cuando el suelo está seco, se agrieta y se manifiesta la estructura, pero si está húmedo, el suelo se vuelve masivo, sin grietas y la estructura no se manifiesta.

Morfología

Se definen los siguientes tipos:

• Migajosa. Agregados porosos de forma redondeada (no se ajustan a los agregados vecinos). Típica de los horizontes A.
• Granular. Agregados sin apenas poros en su interior, de forma redondeada (no se ajustan a los agregados vecinos). Es similar a la migajosa pero con los agregados compactos. Típica de los horizontes A.
Angular (o en bloques angulares). Agregados de forma poliédrica, con superficies planas, de aristas vivas y con vértices. Las caras del agregado se ajustan muy bien a las de los agregados vecinos. Típicamente en los horizontes arcillosos, como son los hor. B.
Subangular (o en bloques subangulares). Agregados de forma poliédrica, con superficies no muy planas, de aristas romas y sin formación de vértices. Las caras del agregado se ajustan moderadamente a las de los agregados vecinos. Típicamente en los horizontes arcillosos, como son los hor. B.
Prismática. Cuando los bloques se desarrollan en una dirección (vertical) más que en las dos horizontales. Presente en los horizontes más arcillosos, a veces hor. B y en ocasiones hor. C.
Columnar. Prismas con su cara superior redondeada. Estructura muy rara.
Laminar. Cuando los agregados se desarrollan en dos direcciones (horizontales) más que en la tercera (vertical). Típica de los horizontes arenosos, como los hor. E.
Sin estructura. Cuando no hay desarrollo de agregados. Horizontes de partículas sueltas (pulverulentos) o masivos (endurecidos).

Estabilidad de la estructura

Representa la resistencia a toda modificación de los agregados. El agente destructor de la estructura es el agua. Hincha los materiales y dispersa los agregados.

Los agregados que están en la superficie del suelo, son dispersados por el impacto de las gotas de lluvia.
Por otra parte, al mojarse los peds el agua va entrando hacia el interior de los agregados, va comprimiendo el aire que había y llega un momento en el que el aire tiene que salir y resquebraja o rompe el agregado.

3. Porosidad

Representa el porcentaje total de huecos que hay entre el material sólido de un suelo.

Es un parámetro importante porque de él depende el comportamiento del suelo frente a las fases líquida y gaseosa, y por tanto vital para la actividad biológica que pueda soportar.

Se estudia con la técnica micromorfológica y se cuantifica de una manera indirecta en las medidas de pF y de densidad aparente.

4. Dinámica del agua

Movimientos del agua en el suelo

El suelo está sometida a dos tipos de fuerzas de acciones opuesta. Por un lado las fuerzas de succión tienden a retener el agua en los poros mientras que la fuerza de la gravedad tiende a desplazarla a capas cada vez más profundas. De esta manera si predominan las fuerzas de succión el agua queda retenida mientras que si la fuerza de la gravedad es más intensa el agua se mueve hacia abajo.

Pero también el agua asciende en el suelo. Esto se debe a la capilaridad (efecto especialmente intenso en los climas áridos) y por diferencia de humedad (los horizontes más profundos permanecen más húmedos al estar protegidos, por su lejanía de la superficie del suelo, a las pérdidas de agua debidas a la evaporación y a la absorción de las plantas.

Por otra parte el agua no sólo se mueve en sentido vertical sino que también lo hace en dirección lateral, movimiento generalizado en todos los relieves colinados y montañosos.
Permeabilidad

Representa la facilidad de circulación del agua en el suelo. Es un parámetro muy importante que influirá en la velocidad de edafización y en la actividad biológica que puede soportar un suelo.

Está condicionada fundamentalmente por la textura y la estructura.



Se evalúa por la velocidad de infiltración que representa el caudal de agua que puede pasar por unidad de tiempo. Valores de dm/hora corresponden a suelos muy permeables, cm/hora dan suelos permeables y mm/hora para suelos poco permeables.

La velocidad de infiltración no es siempre la misma para un mismo suelo, pues depende de las condiciones de humedad que presente. Cuando el suelo se encuentra seco la infiltración tiene sus máximos valores y luego conforme cada vez esta más húmedo su capacidad de admitir más agua es cada vez menor hasta que en condiciones de saturación total alcanza un valor constante.

Perfil hídrico

Normalmente en el suelo existe un gradiente de humedad, de forma que no todos los horizontes del suelo se presentan con el mismo grado de humedad en un momento determinado. A la curva que representa el estado de humedad del suelo con la profundidad se le llama perfil hídrico. Como es lógico el perfil hídrico de un suelo varia a lo largo del año.

5. Balance hídrico

Representa la valoración del agua en el suelo a través del año. Se valora, como en cualquier balance, por los aportes, pérdidas y retenciones.

AGUA RETENIDA = RECIBIDA- PERDIDA

Agua recibida: Precipitaciones atmosféricas y condensaciones.
Agua perdida: Evaporación, transpiración (o sea evapotranspiración) y escorrentía (superficial, hipodérmica y profunda).

De los aportes de agua que llegan al suelo procedente de las precipitaciones atmosféricas una parte penetra y otra parte no lo hace.

El agua que penetra en el suelo, parte se evapora, otra escurre, otra pasa a la capa freática, otra es consumida por las plantas y finalmente otra parte es retenida.

Se hace un balance anual partiendo de los datos climáticos mensuales de precipitación y temperatura. A partir de las temperaturas se calculan las evapotranspiraciones potenciales (cantidad de agua que se podría perder considerando las características climáticas) y reales (cantidad de agua que realmente se pierde teniendo en cuenta la que hay en el suelo en cada momento). Se calcula la reserva de agua en el suelo (agua útil por profundidad de enraizamiento en dm por la densidad aparente) para saber la cantidad de agua que puede almacenar el suelo (reserva de agua para los meses secos) y se mide como varía la reserva a lo largo del año .

La capacidad de reserva de agua de un suelo es fundamental para los suelos sometidos a pocas o medias precipitaciones

6. Densidad aparente

El suelo como todo cuerpo poroso tiene dos densidades. La densidad real (densidad media de sus partículas sólidas) y la densidad aparente (teniendo en cuenta el volumen de poros).

La densidad aparente refleja el contenido total de porosidad en un suelo y es importante para el manejo de los suelos (refleja la compactación y facilidad de circulación de agua y aire). También es un dato necesario para transformar muchos de los resultados de los análisis de los suelos en el laboratorio (expresados en % en peso) a valores de % en volumen en el campo.

7. Color

Es una propiedad muy utilizada al estudiar los suelos pues es fácilmente observable y a partir de él se pueden deducir rasgos importantes. Puede ser homogéneo para un horizonte o presentar manchas.

Se mide por comparación a unos colores estandar recogidos en las tablas Munsell.

Los agentes cromógenos son diversos, los colores más comunes son:

• Color oscuro o negro. Normalmente debido a la materia orgánica (cuanto más oscuro es el horizonte superficial más contenido en materia orgánica se le supone). Cuando esta localizado en nódulos y películas se le atribuye a los compuestos de hierro y, sobre todo, de manganeso.
• Color blancuzco. Debido a los carbonatos o al yeso o sales más solubles. En los horizontes eluviales es consecuencia del lavado de las arenas (constituidas por cuarzo y en menor proporción, por feldespatos).
• Colores pardos amarillentos. Oxidos de hierro hidratados y unidos a la arcilla y a la materia orgánica.
• Colores rojos. Oxidos férricos tipo hematites. Medios cálidos con estaciones de intensa y larga sequía.
• Colores abigarrados grises y rojos/pardos. Compuestos ferrosos y férricos. Característicos de los suelos pseudogley con condiciones alternantes de reducción y oxidación.
• Colores grises verdosos/azulados. Compuestos ferrosos, arcillas saturadas con Fe++. Indican intensa hidromorfía, suelos gley.

   
8. Calor

El suelo recibe las radiaciones procedentes del Sol y se calienta. Su temperatura depende de como lleguen las radiaciones a la superficie (humedad atmosférica, transparencia, nubosidad, precipitaciones, vientos, topografía, cobertera vegetal, etc) y de como el suelo las asimile (humedad, color, calor específico, conductividad, etc).

La temperatura del suelo está directamente relacionada con la temperatura del aire atmosférico de las capas próximas al suelo. La temperatura del suelo, como la del aire, está sometido a cambios estacionales y diurnos. Estas oscilaciones se van amortiguando hacia los horizontes profundos. La distribución de la temperatura con la profundidad constituye el perfil térmico.

La temperatura del suelo es un medida de la que se dispone de muy pocos datos. Se acepta que la temperatura del suelo a 50 centímetros de profundidad es equivalente a la del aire atmosférico mas 1 grado centigrado.

FASE LÍQUIDA DEL SUELO

1. Constituyentes, origen y localización

La fase líquida del suelo está constituida por el agua y las soluciones del suelo.

El agua procede de la atmósfera (lluvia, nieve, granizo, humedad atmosférica). Otras fuentes son infiltraciones laterales, capas freáticas etc.

El agua ejerce importantes acciones, tanto para la formación del suelo (interviene decisivamente en la meteorización física y química, y translocación de sustancias) como desde el punto de la fertilidad .

La fase líquida circula a través del espacio poroso, queda retenida en los huecos del suelo y está en constante competencia con la fase gaseosa. Los cambios climáticos estacionales, y concretamente las precipitaciones atmosféricas, hacen variar los porcentajes de cada fase en cada momento.

2. Estado energético

El concepto de estado energético es tan importante o más que la cantidad de agua del suelo, pues predice el comportamiento, ya que el movimiento del agua está regulado por su energía.

El agua en el suelo tiene varias energías y su medida se expresa en unidades de potencial (energía por unidad de masa). Los tipos de energía más importantes son: energía potencial (es la que tiene un cuerpo por su posición en un campo de fuerza), energía gravitacional (es la que tiene un cuerpo en función de su posición en el campo gravitacional), energía cinética (debida al movimiento), energía calorífica, energía química, energía atómica, energía eléctrica... La energía libre será la suma de todas estas energías.

E. libre = Ep + Eg + Ec + Ecal + Eq + Ea + Ee

Como resultado de esa energía un cuerpo se puede desplazar o queda en reposo. El grado de energía de una sustancia representa una medida de la tendencia al cambio de ese cuerpo. Las sustancias sufren cambios para liberar y disminuir su energía.

Al conjunto de fuerzas que retienen el agua del suelo se llama potencial de succión. Tiene un sentido negativo y es el responsable de las fuerzas de retención del agua dentro del suelo, es igual al potencial matricial más el osmótico. Frente a él está el potencial gravitacional que tiene un signo positivo y tiende a desplazar el agua a capas cada vez más profundas.

Cuando el potencial de succión es mayor que el potencial gravitacional, el agua queda retenida en los poros, y cuando el potencial de succión es menor que el gravitacional, el agua se desplaza hacia abajo.

Potencial matricial es debido a dos fuerzas, adsorción y capilaridad. La atracción por adsorción se origina como consecuencia de superficie de sólidos descompensados eléctricamente. Las moléculas del agua actúan como dipolos y son atraídas, por fuerzas electrostáticas, sobre la superficie de las partículas de los constituyentes del suelo.

Por otra parte en los microporos del suelo queda retenida el agua por fuerzas capilares.

Potencial osmótico es debido a las sales. Cuando se ponen en contacto dos líquidos de diferente concentración la disolución más concentrada atrae al agua para diluirse. Sólo es importante en el caso de suelos salinos.

3. Tipos de agua en el suelo

El agua del suelo puede clasificarse en una serie de términos diferentes, ya sea desde un punto de vista físico o desde el punto de vista agronómico.

Desde el punto de vista físico

Agua higroscópica. Absorbida directamente de la humedad atmosférica, forma una fina película que recubre a las partículas del suelo. No está sometida a movimiento, no es asimilable por las plantas (no absorbible). Está fuertemente retenida a fuerzas superiores a 31 atmósferas, que equivale a pF de 4,5.

Agua capilar. Contenida en los tubos capilares del suelo. Dentro de ella distinguimos el agua capilar absorbible y la no absorbible.

i) Agua capilar no absorbible. Se introduce en los tubos capilares más pequeños <0.2 micras. Está muy fuertemente retenida y no es absorbible por las plantas; la fuerza de succión es de 31-15 atmósferas, que corresponde a pF de 4,5 a 4,2.

ii) Agua capilar absorbible. Es la que se encuentra en tubos capilares de 0.2-8 micras. Es un agua absorbible por las plantas. Es un agua útil para la vegetación, constituye la reserva durante los períodos secos. Está fuertemente absorbida; la fuerza de retención varia entre 15 a 1 atmósfera y se extrae a pF de 4.2 a 3.

Agua gravitacional. No está retenida en el suelo.

Se habla de agua gravitacional de flujo lento y agua gravitacional de flujo rápido en función de su velocidad de circulación.

De flujo lento. La que circula por poros comprendidos entre 8 y 30 micras de diámetro, se admite que está retenida a un pF que varia desde 3 a un valor que varia entre 1,8 y 2,5. Tarda de 10 a 30 días en atravesar el suelo y en esos días es utilizable por las plantas.

De flujo rápido. La que circula por poros mayores de 30 micras. Es un agua que no queda retenida en el suelo y es eliminada al subsuelo, pudiendo alcanzar el nivel freático. Es un agua inútil, ya que cuando está presente en el suelo los poros se encuentran totalmente saturados de agua, el medio es asfixiante y las raíces de las plantas no la pueden tomar.

4. Desde el punto de vista agronómico

Capacidad máxima. Momento en el que todos los poros están saturados de agua. No existe fase gaseosa. La porosidad total del suelo es igual al volumen total de agua en el suelo.

Capacidad de retención. Cantidad máxima de agua que el suelo puede retener. Representa el almacenaje de agua del suelo. Se produce después de las precipitaciones atmosféricas cuando el agua gravitacional abandona el suelo; no obstante, durante ese período se producen pérdidas por evaporación, absorción de las plantas, etc. Por ello es muy difícil de medir. Hay una medida equivalente que se realiza en el laboratorio a un pF=3. Corresponde al agua higroscópica más la capilar, es decir el agua que ocupa los poros <8 micras.

Capacidad de campo. Surge este término para paliar la dificultad de medida de la capacidad de retención. Representa un concepto más practico, que trata de reflejar la cantidad de agua que puede tener un suelo cuando se pierde el agua gravitacional de flujo rápido, después de pasados unos dos dias de las lluvias (se habrá perdido algo de agua por evaporación). La fuerza de retención del agua variará para cada suelo, pero se admite generalmente una fuerza de succión de 1/3 de atmósfera o pF=2,5 y corresponde a poros <30 micras (para algunos suelos el pF de 1,8 es más representativo).

Punto de marchitamiento. Representa cuando el suelo se deseca a un nivel tal que el agua que queda está retenida con una fuerza de succión mayor que las de absorción de las raíces de las plantas. Es el agua que queda a una presión de 15 atmósferas o pF=4,2. El agua contenida corresponde al agua higroscópica más el agua capilar no absorbible.

Agua útil. Es el agua de flujo lento más la absorbible menos la no absorbible e higroscópica. Representa el agua en capacidad de campo menos la que hay en el punto de marchitamiento.

Suelos arenosos, muy baja capacidad de campo, pero casi toda su humedad es agua útil pues la cantidad de agua en punto de marchitamiento es muy pequeña.

Suelos arcillosos, muy alta capacidad de campo, pero con gran cantidad de agua inútil en punto de marchitamiento.

Suelos de granulometrías equilibradas, buenas características al compensarse los efectos de las arenas y de las arcillas.

FASE GASEOSA DEL SUELO

Es la menos estudiada, debido a que cambia fácilmente y es muy difícil de muestrear y estudiar. Sin embargo es una fase muy importante para la respiración de los organismos y responsable de las reacciones de oxidación.

1. Localización

Se sitúa en los poros del suelo, en ellos las fases líquida y gaseosa están en mutua competencia, variando sus contenidos a lo largo del año. Un suelo en capacidad máxima no contendrá fase gaseosa mientras que otro en punto de marchitamiento presentará valores muy altos. En condiciones ideales la fase atmosférica representa un 25%, otro 25% para el agua y un 50% para la fase sólida. Se admite que un porcentaje de aire del 10% es insuficiente.

2. Composición

Se supone que tiene una composición parecida a la del aire atmosférico, pero mucho menos constante.

Esta composición media del aire del suelo varía no solo con la profundidad del aire sino con los cambios estacionales. En los períodos de mayor actividad biológica (primavera y otoño), hay menos O2 y más CO2.

El aire del suelo muestra variaciones locales principalmente en los contenidos de O2 y CO2. En el suelo hay menos O2 que en el aire y más CO2. Esto se explica por todos los procesos que tienen lugar en el suelo y que implican el consumo de O2 y el desprendimiento de CO2, es decir aquellas reacciones en las que estén implicados todos los organismos del suelo: respiración de las plantas, actividad de microorganismos, procesos de mineralización y procesos de oxidación.

3. Dinámica

El aire del suelo está en continuo intercambio con el aire atmosférico y gracias a esta constante renovación la atmósfera del suelo no se vuelve irrespirable. Este movimiento puede realizarse por movimiento en masa o por difusión.

4. Movimiento en masa.

Se produce debido a variaciones de temperatura y de presión entre las distintas capas del suelo y entre este y la atmósfera. Estos gradientes hacen que entre y salga aire del suelo. El viento impulsa el aire dentro del suelo y succiona aire de la atmósfera. También la lluvia al penetrar dentro de los poros expulsa al aire del suelo.

5. Difusión

 
La difusión depende de cada tipo de gas y de la porosidad del suelo.

La cantidad de gas transferido de un medio a otro se puede expresar como:

Q = -DA c/x
D= Coeficiente de difusión
A= superficie a través de la cual se produce la difusión
c= Incremento de concentración
x= Distancia entre la cual se produce la difusión.

El signo negativo de la difusión se debe a que en realidad representa una pérdida de un medio concentrado a otro menos concentrado.

PROPIEDADES FISICO -  QUIMICAS DEL SUELO

INTERCAMBIO IÓNICO

Desde muy antiguo se sabía que al pasar un disolución a través de un material pulverulento se perdía parte de la concentración de la disolución. Por ejemplo era muy conocido el hecho de que los suelos pueden extraer sales y colorantes de una solución. Hoy día estas reacciones se justifican por un intercambio de iones entre la solución y el material sólido.

Se define el cambio iónico como los procesos reversibles por los cuales las partículas sólidas del suelo adsorben iones de la fase acuosa liberando al mismo tiempo otros iones en cantidades equivalentes, estableciéndose el equilibrio entre ambas fases.


Según el tipo de iones que se intercambien,
Cambio de cationes: Suelo-M   +   X+   ----->   Suelo-X   +   M+
Cambio de aniones: Suelo-N   +   Y-    ----->    Suelo-Y   +   N-

Es proceso dinámico que se desarrolla en la superficie de las partículas. Como los iones adsorbidos quedan en posición asimilable constituyen la reserva de nutrientes para las plantas.

Las causas que originan el intercambio iónico son los desequilibrios eléctricos de las partículas del suelo. Para neutralizar las cargas se adsorben iones, que se pegan a la superficie de las partículas. Quedan débilmente retenidos sobre las partículas del suelo y se pueden intercambiar con la solución del suelo.

 
Cuanto más superficie tenga el material y más desequilibrada se encuentre, más iones se fijaran.

TEORÍAS DEL INTERCAMBIO IÓNICO

Existen tres teorías que tratan de explicar el porqué de este proceso.

Red cristalina. Considera las partículas de los minerales como sólidos iónicos. Los iones de los bordes están débilmente retenidos por lo que pueden abandonar la estructura y pueden cambiarse con los de la solución del suelo.


Doble capa eléctrica. Considera el contacto entre el sólido y la fase líquida como un condensador plano. Entre el metal (el sólido) y el electrólito (la disolución) existe una diferencia de potencial que atrae a los iones de la solución del suelo. Se forma una doble capa eléctrica formada por los iones del sólido y los atraídos en la solución.


Membrana semipermeable. La interfase sólido-líquido actúa como una membrana semipermeable que deja pasar los iones de la solución y a los de la superficie de las partículas pero no a los del interior de los materiales.

CAPACIDAD DE CAMBIO DE CATIONES

Es el más importante, y mejor conocido.
En el suelo son varios los materiales que pueden cambiar cationes. Los principales cambiadores son las arcillas y la materia orgánica (los dos materiales presentan propiedades coloidales).
Las causas de la capacidad de cambio de cationes de las arcillas son:
Sustituciones atómicas dentro de la red.

Existencia de bordes (superficies descompensadas).
• Disociación de los OH de las capas basales.
• Enlaces de Van der Waals.
En las arcillas, además de en su superficie, los iones pueden entrar entre las láminas.
Las causas de la capacidad de cambio de materia orgánica son
CAPACIDAD DE CAMBIO DE CATIONES
Es el más importante, y mejor conocido.
En el suelo son varios los materiales que pueden cambiar cationes. Los principales cambiadores son las arcillas y la materia orgánica (los dos materiales presentan propiedades coloidales).
Las causas de la capacidad de cambio de cationes de las arcillas son:
Sustituciones atómicas dentro de la red.
• Existencia de bordes (superficies descompensadas).
• Disociación de los OH de las capas basales.
• Enlaces de Van der Waals.
En las arcillas, además de en su superficie, los iones pueden entrar entre las láminas.
Las causas de la capacidad de cambio de materia orgánica son:
• Disociación de los OH.
• Disociación de los COOH.
En cuanto a los factores que hacen que un suelo tengan una determinada capacidad de cambio de cationes son varios.
• Tamaño de las partículas. Cuanto más pequeña sea la partícula, mas grande será la capacidad de cambio.
• Naturaleza de las partículas. La composición y estructura de las partículas influirá en las posibilidades de cambio de sus cationes. Así la capacidad de cambio catiónico (CCC) de algunos de los materiales más comunes en los suelos los representamos en la siguiente tabla.



• pH. Los suelos presentan distinta capacidad de cambio en función del pH. A pH bajos los hidrogeniones están fuertemente retenidos en las superficies de las partículas, pero a pH altos los H de los grupos carboxílicos primero y de los OH después, se disocian y los H+ pueden ser intercambiados por cationes.
Importancia de la capacidad de cambio
• Controla la disponibilidad de nutrientes para las plantas: K+, Mg++, Ca++, entre otros.
• Interviene en los procesos de floculación - dispersión de arcilla y por consiguiente en el desarrollo de la estructura y estabilidad de los agregados.
Determina el papel del suelo como depurador natural al permitir la retención de elementos contaminantes incorporados al suelo.

ACIDEZ DEL SUELO

La acidez del suelo mide la concentración en hidrogeniones.

En los suelos los hidrogeniones están en la solución, pero también existen en el complejo de cambio, o sea hay dos tipos de acidez, activa o real (en solución) y de cambio o de reserva (para los adsorbidos). Ambas están en equilibrio dinámico. Si se eliminan H+ de la solución se liberan otros tantos H+ adsorbidos. Como consecuencia el suelo muestra una fuerte resistencia a cualquier modificación de su pH, está fuertemente tamponado.

Los factores que hacen que el suelo tenga un determinado valor de pH son diversos, fundamentalmente:

• Naturaleza del material original. Según que la roca sea de reacción ácida o básica.
• Factor biótico. Los residuos de la actividad orgánica son de naturaleza ácida.
• Precipitaciones. Tienden a acidificar al suelo y desaturarlo al intercambiar los H+ del agua de lluvia por los Ca++, Mg++, K+, Na+... de los cambiadores.
• Complejo adsorbente. Según que esta saturado con cationes de reacción básica (Ca++, Mg++...) o de reacción ácida (H+ o Al+++). También dependiendo de la naturaleza del cambiador variará la facilidad de liberar los iones adsorbidos.

IMPORTANCIA DEL PH

Influye en las propiedades físicas y químicas.

Propiedades físicas. Los pH neutros son los mejores para las propiedades físicas de los suelos. A pH muy ácidos hay una intensa alteración de minerales y la estructura se vuelve inestable. En pH alcalino, la arcilla se dispersa, se destruye la estructura y existen malas condiciones desde el punto de vista físico.
Propiedades químicas y fertilidad. La asimilación de nutrientes del suelo está influenciada por el pH, ya que determinados nutrientes se pueden bloquear en determinadas condiciones de pH y no son asimilable para las plantas (figura 1).

Alrededor de pH 6-7,5 son las mejores condiciones para el desarrollo de las plantas

POTENCIAL DE OXIDACIÓN - REDUCCIÓN

Las condiciones de oxidación-reducción del suelo son de gran importancia para procesos de meteorización, formación de diversos suelos y procesos biológicos, también están relacionadas con la disponibilidad de ciertos elementos nutritivos.

La formulación química de las reacciones de oxidación-reducción es la siguiente:

ESTADO OXIDADO + ELECTRONES <=> ESTADO REDUCIDO

En el suelo existe un equilibrio entre los agentes oxidantes y reductores.

MATERIA ORGÁNICA

1. Constituyentes orgánicos.

Son un conjunto complejo de sustancias constituidas por restos vegetales y organismos que están sometidos a un constante proceso de transformación y síntesis. Normalmente se presenta en cantidades muy inferiores a la fracción mineral, no obstante su papel es tan importante o más para la evolución y propiedades de los suelos.

Se pueden agrupar en dos grupos.

• Grupo de materiales vivientes.
Microbiota: microorganismos: algas, bacterias, hongos, protozoos.
Mesobiota: nematodos, gusanos.
Macrobiota: raíces vegetales, lombrices.
Representa un grupo enormemente diverso, tanto desde el punto de vista cualitativo como cuantitativo. Valores usuales son de 10.000 a 10.000.000 de organísmos por gramo de suelo para la microflora y de 1.000 a 100.000 para la microfauna.
• Grupo de materiales no vivientes.

Está constituido por restos orgánicos frescos (tejidos vegetales y animales), productos excretados por los organismos, productos de descomposición y compuestos de síntesis.

Dentro de este grupo tenemos el humus. Se define como materia orgánica transformada y alterada. Constituye un conjunto muy complejo de compuestos orgánicos coloidales de color oscuro sometidos a un constante proceso de transformación. Dentro de él se definen un grupo de sustancias llamadas sustancias húmicas.

El concepto de materia orgánica del suelo se refiere a la fase muerta, pero en la práctica se incluyen también a los microorganismos vivos dada la imposibilidad de separarlos del resto de material orgánico transformado.

2. Evolución de los constituyentes orgánicos

La humificación es el proceso de formación del humus (es decir, conjunto de procesos responsables de la transformación de la materia orgánica). La transformación de la materia orgánica puede llegar a la destrucción total de los compuestos orgánicos dando lugar a productos inorgánicos sencillos como CO2, NH3, H20 etc y se habla, en este caso, del proceso de mineralización.

Dependiendo de las características del suelo y de la naturaleza de los restos vegetales aportados dominará la humificación o la mineralización aunque siempre se dan las dos procesos con mayor o menor intensidad.
La humificación es responsable de la acumulación de la materia orgánica en el suelo mientras que la mineralización conduce a su destrucción.

3. Relación C/N. Es un parámetro que evalua la calidad de los restos orgánicos de los suelos.

Cuando los restos orgánicos tienen una relación C/N de alrededor de 100 se dice que la razón es alta. Es el caso de las espículas de los pinos. Como contienen poco nitrógeno la actividad biológica es limitada. Se trata de una vegetación acidificante.

Cuando C/N vale 30 los restos contienen suficiente nitrógeno para soportar una intensa actividad microbiana. En este caso la vegetación es mejorante.

Cuando se incorporan los resto orgánicos al suelo se produce un intensa actividad microbiana, debido a la abundancia de restos fácilmente atacables. Después disminuye la actividad al ir quedando los restos más estables que sólo pueden ser descompuestos por los organismos más agresivos. Al principio actúan hongos, después las bacterias y por último los actinomicetos.

Los restos orgánicos se transforman muy rápidamente comparados con la fracción mineral, por ello la velocidad de formación del horizonte A es mayor que la del horizonte Bw. La velocidad de descomposición depende del tipo de resto vegetal aportado y del medio.

El fin inexorable de todos los compuestos orgánicos del suelo es su mineralización, por tanto sus destrucción. Pero muchos compuestos son lo suficientemente estables como para permanecer en cantidades suficientes en los suelos (su descomposición se compensa con los aportes). Los compuestos húmicos pueden tener una vida media de cientos a miles de años.

La humificación, enormemente compleja, se desarrolla en tres fases fundamentales.

i) Degradación de la moléculas
ii) Oxidación de los compuestos aromáticos con formación de quinonas.
iii) Condensación, polimerización y fijación de nitrógeno

4. Sustancias húmicas

Constituyen grupos heterogéneos que no están definidos por una composición determinada (como seria lo ideal) sino que se establecen en base a su comportamiento frente a determinados reactivos (según sean solubles o precipiten). El humus al tratarlo con una serie de reactivos extractantes se separa en una serie de fracciones. A cada fracción extraída se le da un nombre.

Mediante los reactivos alcalinos, como la NaOH, se separan las huminas (que son insolubles) de los ácidos fúlvicos y húmicos, que son solubles. Estos últimos se separan mediante tratamiento ácido, generalmente ClH; los ácidos fúlvicos son solubles en ClH mientras que los húmicos son insolubles.



5. Acidos Fúlvicos

Constituyen una serie de compuestos sólidos o semisólidos, amorfos, de color amarillento y naturaleza coloidal, fácilmente dispersables en agua y no precipitables por los ácidos, susceptibles en cambio de experimentar floculación en determinadas condiciones de pH y concentración de las soluciones de cationes no alcalinos.

6. Acidos húmicos

Se presentan como sólidos amorfos de color marrón oscuro, generalmente insolubles en agua y en casi todos los disolventes no polares, pero fácilmente dispersables en las soluciones acuosas de los hidróxidos y sales básicas de los metales alcalinos, constituyendo un hidrosol que puede experimentar floculación mediante el tratamiento de los ácidos o los demás cationes.

7. Huminas

Los compuestos húmicos no extraibles con reactivos alcalinos o huminas, constituyen un grupo de sustancias relativamente diferentes entre sí, cuyo origen puede tener lugar mediante la vía de herencia o la de neoformación. En el primer caso se encuentra la humina heredada.

8. Propiedades de la materia orgánica

La materia orgánica tiene una gran importancia en la génesis y fertilidad del suelo.

Propiedades físicas.

• Confiere al suelo un determinado color oscuro
• Estructura. Da lugar a una buena estructura, estable. Las sustancias húmicas tienen un poder aglomerante, las cuales se unen a la fracción mineral y dan buenos flóculos en el suelo originando una estructura grumosa estable, de elevada porosidad, lo que implica que la permeabilidad del suelo sea mayor.
• Tiene una gran capacidad de retención de agua lo que facilita el asentamiento de la vegetación, dificultando la acción de los agentes erosivos
• La temperatura del suelo es mayor debido a que los colores oscuros absorben más radiaciones que los claros.
• Protege al suelo de la erosión. Los restos vegetales y animales depositados sobre la superficie del suelo lo protegen de la erosión hídrica y eólica. Por otra parte, como ya hemos mencionado, el humus tiene un poder aglomerante y da agregados que protegen a sus partículas elementales de la erosión.
• Protege al suelo de la contaminación. La materia orgánica adsorbe plaguicidas y otros contaminantes y evita que estos percolen hacia los acuíferos.

Propiedades químicas y fisicoquímicas.

Las sustancias húmicas tienen propiedades coloidales, debido a su tamaño y carga (retienen agua, hinchan, contraen, fijan soluciones en superficie, dispersan y floculan).

• La materia orgánica es por tanto una fase que reacciona con la solución del suelo y con las raíces.Capacidad de cambio. La materia orgánica fija iones de la solución del suelo, los cuales quedan débilmente retenidos, están en posición de cambio, evita por tanto que se produzcan pérdidas de nutrientes en el suelo. La capacidad de cambio es de 3 a 5 veces superior a la de las arcillas, es por tanto una buena reserva de nutrientes.
• Influye en el pH. Produce compuestos orgánicos que tienden a acidificar el suelo.
• Influye en el estado de dispersión/floculación del suelo.
• Es un agente de alteración por su carácter ácido. Descompone los minerales.
Propiedades biológicas
• Aporte de nutrientes a los microorganismos y fuente de energía.

9. Cantidad y distribución de la materia orgánica en el suelo

Los contenidos son muy variables. Valores usuales 0.5 - 10%.
En los suelos de pradera el contenido en materia orgánica es mayor que en los de bosque y alcanza niveles más profundos (figura).

EL SUELO Y LA NUTRICION DE LAS PLANTAS

Las plantas requieren unos elementos esenciales inorgánicos, la mayoría de los cuales se obtienen a partir del suelo: C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn,Cu, Mo, Cl, y sólo necesarios para algunas plantas son N, Ni, Co, Si. Estos elementos esenciales se llaman así porque sin ellos la planta no puede completar su ciclo biológico y estos elementos no pueden ser sustituidos por ningún otro elemento. Estos elementos son requeridos en diferentes concentraciones, así se dividen en macroelementos y microelementos , esto no significa que en las plantas los micronutrientes estén en baja concentración, podemos encontrar niveles elevados de micronutrientes como el Cl-, ya que el suelo tiene mucho y las raíces lo absorben. Sí hay una selección de los elementos pero si hay un exceso de algún elemento se ve reflejado en la planta, la planta refleja la composición del suelo aunque hay otros elementos que que la planta almacena en mayor concentración que la del suelo.

Las plantas pueden absorber los elementos del suelo y tambien en los lugares de intercambioiónico. A medida que crece la planta y absorbe los nutrientes, la concentración de éstos alrededor de la raíz va decreciendo, como es el caso del K y del P y su concentración en el suelo y lugares de intercambio iónico, se agotan, por esto, no es de extrañar que alrededor de las raíces hay una zona de agotamiento de K y P y es importante que en zonas + alejadas del suelo, estos elementos pueden moverse a favor de gradiente hacia la raíz, para esto se utiliza la corriente de agua.

Por todo esto en caso de déficit hídrico, además de déficit de agua hay también déficit de nutrientes. Esto indica que las concentraciones de nutrientes en un volumen determinado de suelo no son homogéneas, sinó que hay gradientes de concentraciones entre el suelo que rodea a las raíces ó rizosfera y el resto.
Hiliner observó que la rizosfera tiene diferentes propiedades que el suelo “normal” porque en el primero hay más microrganismos simbiontes.

Rizosfera

Es la porción de suelo directamente influenciada por las raíces. Este suelo será el que queda adherido a las raíces cuando éstas se sacan del suelo. Suele tener un grosor de 1 a 4mm y se puede diferenciar por sus propiedades químicas del resto del suelo.

Sustancias inorgánicas: Los H+ y HCO3- influyen en el pH de la rizosfera. Si secreta H+ acidificará el suelo y con HCO3- lo alcalinizará. Este fenómeno se da por un mecanismo para mantener el balance entre cationes/aniones de la celula. Imaginemos que una planta absorbe N en forma de nitrato ( NO3- ), la cantidad de aniones que absorbe es muy grande lo cual produce un desajuste cationes / aniones, produciendo, en este caso, un efecto alcalinizante del medio, ya que a medida que absorbe NO3- secreta HCO3- al medio. Si absorbe N en forma de NH4+ (amonio) captará muchos cationes y lo que hará la planta será secretar H+, cosa que acidificará el suelo. Así pues : Si abs NO3- secreta HCO3- al medio. Si absorbe NH4+ secretará H+. La planta deposita en la rizosfera muchos carbonos. Los mucílagos se secretan de forma activa y los azúcares por exudación pasiva ó activa.

La cantidad de material que hay en la rizosfera es elevada y por esto se da mucha actividad microbiana cuya densidad puede estar entre 5 a 50 veces por encima de la del suelo general, estos microorganismos utilizan las sust orgánicas como fuente de alimento. En principio, esta presencia de materia orgánica alrededor de las raíces es lo que hace que las raíces sean atractivas para los microorganismos y no a ningún mecanismo de atracción específica en general. Estos microorganismos pueden tener efectos beneficiosos perjudiciales ó neutros sobre el crecimiento de la planta.

Efectos beneficiosos: 1 Simbiosis con micorrizas. 2 Simbiosis con diazótrofos (fijadores del N). 3 Interaaciones positivas como secreción de antibióticos inhibiendo ell crecimiento de otros microorganismos = antibiosis.

Asociación con fijadores de N atmosférico

Determinadas especies pueden captar el N a través de organismos que captan el N atmosférico. Los organismos diazótrofos pueden reducir el N por la nitrogenasa, que tiene dos sistemas proteicos, es sensible al O2, es anaeróbico.

Plantas leguminosas: Rhizobium, Bradyrhizobium. Diazótrofo simbionte obligado. La simbiosis con las plantas se manifiesta por la formación de nódulos. Hay más organismos capaces de fijar N atmosférico como Cianoficeas, levadura, bacterias aeróbicas y anaeróbicas.

Frankia: simbiosis en plantas no leguminosas. Son actinomicetos, filamentosos, forman nódulos y realizan simbiosis con plantas no leguminosas. Es un diazótrofo simbionte facultativo ya que puede fijar el N sin estar en simbiosis, mientras que Rhizobium y Bradyrhizobium necesitan estar en simbiosis para fijar N. Pero Frankia puede fijar N cuando esta libre porque crea una envoltura que la protege del O2. Rhizobium sólo puede fijar N dentro del nódulo. Frankia puede vivir libremente en el suelo. En un estudio en el que quitaron al huésped a los 50 años quedaban formas infecciosas de Frankia.

BIBLIOGRAFÍA

http://edafologia.ugr.es/introeda
http://www.elergonomista.com/fisiologiavegetal/mineral.htm
http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/suelos.html
http://www.practiciencia.com.ar/ctierrayesp/tierra/superficie/xogenos/vegeta/suelos/formac/index.html


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