El efecto de las micelas sobre la formación y estabilidad de la estructura se debe a la alta superficie específica y presencia de carga, que permite la formación de puentes órgano-minerales (Six et al., 2000). En un estudio del efecto de la mineralogía sobre la resistencia de los agregados (Barzegar et al., 1995b) y, utilizando suelos con contenidos de arcilla de 9 a 60%, se determinó que la resistencia mecánica depende del tipo, cantidad y tamaño de la arcilla. En general, los minerales 2:1 (esmectitas) presentaron la mayor resistencia, seguidos de suelos con materiales illíticos y caoliníticos; además, a mayor contenido de arcilla coloidal y mayor variación de tamaños de arcillas, la resistencia también se vio incrementada.
Existen muchos estudios en relación al efecto de la mineralogía sobre la estabilidad y la resistencia (Kemper y Koch, 1966; Arduino et al., 1989; Barberis et al., 1991; Bartoli et al., 1992; Six et al., 2000), pero casi siempre en suelos con minerales cristalinos. En suelos con minerales no cristalinos existen estudios del comportamiento mecánico y de transmisión de tensiones en el volumen suelo (Ellies, 1988; Ellies, 1995; Ellies et al., 1996; Ellies et al., 2000), mientras que la relación entre los agregados y su contenido de materia orgánica ha sido estudiado sólo desde el punto de vista de la hidrofobia del suelo (Ellies et al., 1995a, Ellies et al., 1995b; Ellies et al., 2003; Ellies et al., 2005).
En suelos con aplicaciones crecientes de materia orgánica, el cambio en la resistencia obedece a varios factores (Zhang et al., 1997). Por una parte, existe un cambio en la densidad aparente, que afecta la cohesión y el ángulo de fricción de las partículas, pero también existe un cambio en el sistema poroso, que afecta el potencial mátrico y el grado de saturación del suelo. Así, en suelos arenosos, el aumento en la estabilidad de las uniones entre partículas prevalece por sobre la disminución de la densidad aparente, mientras que en suelos arcillosos el efecto es contrario, existiendo una disminución en la resistencia al aumentar el contenido de materia orgánica del suelo. Los efectos mecánicos que se traducen en un aumento de la resistencia, están relacionados con la formación de uniones órgano minerales, la disminución de la distancia entre partículas por efecto de relleno, con el consecuente aumento en los puntos de contacto, y el aumento del área del menisco de agua (Horn, 1993).
Los efectos de la materia orgánica sobre las propiedades del suelo también dependen del tipo de material, pudiendo tener un rol en el aumento de la resistencia de las uniones entre partículas como una disminución en la tasa de humedecimiento (Capriel et al., 1990; Chenu y
Guérif, 1991; Czarnes et al., 2000). El resultado final depende en gran parte de la ubicación de la materia orgánica, asociada a la dinámica de formación de agregados, pues su funcionalidad y composición no es la misma al interior del agregado que entre éstos (Six et al., 1999; Balesdent
et al., 2000).
Los diversos estudios en el tema han recurrido a incorporaciones e incubaciones de suelos con materiales orgánicos en proporciones que no han superado el 8% (Chenu y Guérif, 1991; Zhang y Hartge, 1995). Al respecto, los Andisoles del sur de Chile presentan un atractivo especial, debido a que los contenidos de materia orgánica como condición normal superan el 8%, por lo que se podría esperar una fuerte relación entre el comportamiento mecánico y la materia orgánica íntimamente asociada a los micro agregados. Sin embargo, tal como se discute en el Artículo III y como se muestra en la Figura 5, no existe una clara relación entre los contenidos de materia orgánica y la resistencia mecánica del suelo.
FIGURA 5. Relación entre los parámetros de resistencia mecánica y el contenido de materia orgánica de los suelos de la FIGURA 4.
La información presentada en la Figura 5 corresponde a los mismos suelos de la Figura 4. Complementando a la Figura III.1 del Artículo III, dentro de un mismo suelo, las propiedades mecánicas de los Andisoles no presentan una dependencia única y directa con los indicadores de porosidad o los contenidos de materia orgánica, siendo la respuesta a los ciclos de secado y humectación un proceso complejo que depende de varios factores. El Cuadro 1 presenta los contenidos de carbono orgánico de los dos Andisoles de este estudio según el rango de tamaño de agregados considerado. 0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 MO (%) P re con so li da ci ón ( kP a
) Serie BramaderoSerie Osorno
Serie Pemehue 0 10 20 30 40 0 10 20 30 MO (%) C o h e si ó n i n te rn a (k P a
) Serie BramaderoSerie Osorno
CUADRO 1. Contenido de Carbono orgánico (%) según tamaño de agregados.
Serie Tamaño Carbono Orgánico (%)
(mm) 0-10 cm 40-60 cm Osorno <0,63 6,2 0,51 0,63 - 2 6,1 0,79 2 – 6,3 6,3 0,70 matriz 5,9 0,54 Pemehue <0,63 14,7 5,5 0,63 - 2 16,1 2,9 2 – 6,3 16,0 4,5 matriz 13,1 5,0
Tal como era de esperar, existe una tendencia a presentar niveles mayores de Carbono orgánico en los agregados respecto a la matriz del suelo, ya que los agregados cumplen una función de protección física, dada su menor porosidad y las condiciones de menor aireación, lo que restringe el acceso y la actividad de los microorganismos. Esta mayor distribución de carbono orgánico dentro de los agregados no se cumple en las muestras de 40-60 cm de profundidad de la Serie Pemehue ni en algunas muestras de tamaño inferior a 0,63mm, debido al menor desarrollo estructural, que provoca una heterogeneidad en la distribución del carbono orgánico, o bien porque en vez de tomar microagregados, se están tomando partículas minerales no estructuradas. La misma falta de relación entre materia orgánica y parámetros mecánicos de la Figura 5 ocurre en los datos específicos de esta investigación, tanto para muestras no alteradas como para las camas de semilla.