Criterios de estudio de suelos para zonas Altoandinas

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(1)Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MATERIALES. “CRITERIOS DE ESTUDIO DE SUELOS PARA ZONAS ALTOANDINAS”. TRABAJO PRESENTADO POR :. BRUCE NEAIKER CCAPA CALLA PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO DE MATERIALES.. AREQUIPA – PERU 2014 1.

(2) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. Dedicatoria:. Gracias a mi Dios:. Mi padre celestial por ser mi guía, mi mejor amigo, mi fuerza, quien me dio absolutamente todo lo que tengo y por quien soy lo que soy, porque siempre estás conmigo, gracias por todo mi papá Dios.. Gracias a mis padres:. Nestor Ccapa Ito Yudy Calla Madariaga Fuente y soporte de todos mis logros por su incondicional apoyo y su recompensa a sus esfuerzos especialmente a mi mamita linda por ser esa gran motivación en mi vida y ese ejemplo a seguir.. Gracias a mis hermanos:. Roy Ccapa Calla Gary Ccapa Calla Por ser las personas que me apoyan y me guían cada día y por ser ese gran equipo unido apoyándonos. Gracias a mi novia:. incondicionalmente.. Carolina del Carmen Sihuen Quispe Por haberme acompañado en esta etapa muy importante. de. mi. vida. por. haber. sido. mi. compañera, mi amiga, mi hermana, mi novia, mi gran apoyo, por todo lo que me enseñaste, por nuestros sueños para seguir luchando y seguir adelante y a su mamita linda: Dominga Quispe Mamani por su gran cariño y ese gran apoyo incondicional en esta etapa muy linda de mi vida y a toda su linda familia. Gracias a mis amigos:. Con mucho aprecio.. 2.

(3) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. ÍNDICE. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 7 PROBLEMA A ABORDAR ................................................................................................ 8 OBJETIVO GENERAL .................................................................................................... 10 JUSTIFICACION............................................................................................................. 10 1.1. EL SUELO ............................................................................................................ 12 1.2. FORMACIÓN DEL SUELO ................................................................................... 13 1.2.1. LA ROCA COMO FACTOR FORMADOR ...................................................... 15 1.2.2. EL CLIMA COMO FACTOR FORMADOR ..................................................... 16 1.2.3. EL RELIEVE COMO FACTOR FORMADOR ................................................. 18 1.2.4. LOS ORGANISMOS COMO FACTOR FORMADOR ..................................... 19 1.2.5. EL TIEMPO COMO FACTOR FORMADOR ................................................... 20 1.3. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS ..................................................................... 21 1.4. POTENCIAL DE LOS SUELOS ............................................................................ 22 1.4.1. TIERRAS APTAS PARA CULTIVOS EN LIMPIO........................................... 23 1.4.2. TIERRAS APTAS PARA CULTIVOS PERMANENTES.................................. 23 1.4.3. TIERRAS APTAS PARA PASTOS ................................................................. 24 1.4.4. TIERRAS APTAS PARA PRODUCCIÓN FORESTAL ................................... 24 1.4.5. TIERRAS APTAS PARA PROTECCIÓN ....................................................... 24 2.1. COMPOSICIÓN FÍSICA DEL SUELO ................................................................... 26 2.1.1. LA FASE SÓLIDA .......................................................................................... 27 2.1.2. COMPOSICIÓN Y CONSTITUCIÓN DE LOS MINERALES DEL SUELO ...... 28 2.1.3. LA ARCILLA .................................................................................................. 29 2.1.4. EL HUMUS .................................................................................................... 29 2.2. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS SUELOS ........................................................ 29 2.2.1. TEXTURA ...................................................................................................... 30 2.2.2. ESTRUCTURA DEL SUELO.......................................................................... 30 2.2.2.1. ESTRUCTURA MOLECULAR DEL SUELO ............................................ 32 2.2.3. COLOR DEL SUELO ..................................................................................... 33 2.2.4. CONSISTENCIA DEL SUELO ....................................................................... 34 2.2.5. POROSIDAD DEL SUELO ............................................................................ 34 2.2.6. LA PROFUNDIDAD DEL SUELO .................................................................. 34 2.3. PROPIEDADES QUÍMICAS ................................................................................. 35 2.3.1. CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIÓNICO (CIC)..................................... 35 2.3.2. EL PH DEL SUELO ....................................................................................... 35 3.

(4) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 2.3.3. PORCENTAJE DE SATURACIÓN DE BASES .............................................. 36 2.3.4. NUTRIENTES PARA LAS PLANTAS............................................................. 36 2.3.5. CARBONO ORGÁNICO DEL SUELO............................................................ 36 2.3.6. NITRÓGENO DEL SUELO ............................................................................ 37 2.3.7. LA SALINIZACIÓN DEL SUELO .................................................................... 38 2.3.8. LA ALCALINIZACIÓN DEL SUELO ............................................................... 38 2.3.9. CONTENIDO DE CARBONATO DE CALCIO EN EL SUELO ........................ 38 2.3.10. CONTENIDO DE CARBONATO DE SODIO (YESO) EN EL SUELO ........... 39 3. CALIDAD DEL SUELO ............................................................................................... 41 3.1. CALIDAD DEL SUELO ......................................................................................... 41 3.1.1. DEGRADACIÓN DE LA CALIDAD DEL SUELO ............................................ 41 3.1.2. INDICADORES DE CALIDAD DEL SUELO ................................................... 42 3.2. SUELOS ÁCIDOS ................................................................................................ 43 3.2.1. FUENTES DE ACIDEZ EN EL SUELO .......................................................... 43 3.2.2. FORMACIÓN DE SUELOS ÁCIDOS ............................................................. 43 3.2.3. TIPOS DE ACIDEZ EN EL SUELO ................................................................ 43 3.2.4. GRUPOS Y PROPIEDADES DE SUELOS ÁCIDOS ...................................... 44 3.2.5. REACCIÓN DEL SUELO (PH) ....................................................................... 44 3.2.6. FUENTES DE ACIDEZ O ALCALINIDAD EN LOS SUELOS: ........................ 45 3.3. ENCALADO.......................................................................................................... 46 3.3.1. EL ENCALADO .............................................................................................. 46 3.3.2. REACCIONES DE LA CAL EN EL SUELO .................................................... 46 3.3.3. EFECTOS DE LA APLICACIÓN DE CAL ...................................................... 47 3.3.3.1. TOXICIDAD DE ALUMINIO .................................................................... 47 3.3.3.2. DISPONIBILIDAD DE FOSFORO ........................................................... 48 3.3.3.3. FIJACIÓN DE NITRÓGENO ................................................................... 48 3.3.3.4. FÍSICA DE SUELOS ............................................................................... 48 CONCLUSIONES ........................................................................................................... 49 RECOMENDACIONES ................................................................................................... 50 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................... 51 A. ANÁLISIS DE SUELO ................................................................................................ 53 B. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS ..................................................................... 54 B.1. PH…………………………………………………………………………………………....54 B.2. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA (C.E.) 1:5 EN MMHOS/CM ................................... 54 4.

(5) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. B.3. MATERIA ORGÁNICA OXIDABLE (%) ................................................................... 55 B.4. CARBONATES (%) ................................................................................................. 55 B.5. FÓSFORO ASIMILABLE (MÉTODO OTEEN) EN PPM........................................... 55 B.6. SODIO DE CAMBIO (MEQ/100GR) ........................................................................ 56 B.7. POTASIO DE CAMBIO (MEQ/100GR) .................................................................... 56 B.8. CALCIO (MEQ/100GR) ........................................................................................... 56 B.9. MAGNESIO (MEQ/100GR) ..................................................................................... 57 B.10. CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIÓNICO (MEQ/100GR) .............................. 57. 5.

(6) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. PRESENTACIÓN. Dando cumplimiento a las disposiciones del reglamento de grados y títulos de la Universidad Nacional de San Agustín, pongo a vuestra consideración el presente trabajo titulado: “CRITERIOS DE ESTUDIO DE SUELOS PARA ZONAS ALTOANDINAS”, que de ser aprobado me permitirá optar el título profesional de Ingeniero de Materiales.. 6.

(7) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. INTRODUCCIÓN. Desde el punto de vista científico el suelo constituye el objeto de estudio de la Edafología, la cual se define como "Ente natural organizado e independiente, con unos constituyentes, propiedades y génesis que son el resultado de la actuación de una serie de factores activos (Clima, organismos, relieve y tiempo) sobre un material pasivo (La roca madre)".. La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es probablemente la propiedad de mayor importancia en los suelos, y puede definirse como el proceso físicoquímico, por el cual el complejo coloidal adsorbe o expulsa cantidades equivalentes de cationes de la fase liquida. Para su mejor comprensión se ha separado la CIC en dos diferentes componentes, La CIC de carga permanente originada por la substitución isomorfa en la red y la CIC de carga variable que es dependiente del PH; ambos juegan un rol fundamental en los distintos componentes del suelo. Los suelos de origen volcánico o con influencia de materiales piroclasticos, se caracterizan por tener una gran cantidad de materiales amorfos y elevado contenido de materia orgánica. Los procesos de intercambio iónico son de particular importancia, ya que prácticamente controlan los nutrimentos disponibles para las plantas.. 7.

(8) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. PROBLEMA A ABORDAR. Las áreas con terrenos agrícolas en los andes son muy dispersas y diferentes, variando según su altitud, condiciones de los suelos y su exposición hacia el oeste o el este, y la cantidad de horas de sol. Por ello, los ecosistemas de alta montaña requieren de una zonificación que permita reconocer esas diferencias que ocurren en pequeños espacios. Los mapas ecológicos actuales pueden confundir porque la escala a la que están elaborados no permite reconocer y valorar esas diferencias. Pulgar Vidal (1987) definió y describió la existencia de ocho regiones naturales en el Perú; cinco de ellas corresponden a la región peruana denominada «Sierra» o alto andina. A esta clasificación en regiones naturales que se basa en la ubicación geográfica y la vegetación indicadora natural, Tapia (1995) ha añadido las variables agronómicas y propone una clasificación en zonas agroecológicas que se basa en la nomenclatura utilizada por Pulgar Vidal y la complementa con el conocimiento campesino l ocal, la información sobre la estrecha relación entre el clima (temperatura, humedad, altura), la vegetación natural, los cultivos, las variedades y las prácticas de cultivo. La zonificación agroecológica permite explicar mejor porque existen las variaciones en el uso de la tierra, incluso dentro de una misma comunidad. La agricultura de los cultivos andinos en condiciones de montañas no puede compararse con la de los cultivos comerciales, practicada en zonas planas, a nivel del mar y en otras latitudes. En ese sentido, la agricultura de la región andina tiene similitud con la de otras regiones de montaña como son las ubicadas en los Himalayas asiáticos, o en la región de montañas africanas, por ejemplo Etiopía. En los Andes Centrales (Ecuador, Perú y Bolivia), la agricultura de 8.

(9) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. montaña se ubica desde los 1 500 hasta más de 4 000 msnm, con presencia de campesinos, sus conocimientos tradicionales y con una alta diversidad de cultivos y alternativas tecnológicas. Esas características en cierta manera la hacen única. Se debe tener en cuenta tanto los aspectos de la topografía del terreno, como los climáticos y los aspectos culturales de la población que los mantiene.. A continuación. se. presentan las. principales. características. agronómicas de estos sistemas agrícolas de los Andes. El empobrecimiento del suelo por explotación agrícola, causado por cultivos intensivos, como las variedades de productos, está generando la degradación de la calidad del suelo por uso indebido de fertilizantes que generan contaminación química del suelo, salinización y pérdida de la fertilidad.. 9.

(10) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. OBJETIVO GENERAL Evaluar la capacidad de intercambio catiónico (CIC) del suelo como indicador base para mejoramiento de suelos de alta fertilidad en zonas alto andinas.. JUSTIFICACION Considerando la importancia del suelo en el ecosistema, ya que este brinda soporte, retiene la humedad y los nutrientes necesarios para que las plantas y microorganismos se desarrollen, es necesario determinar y controlar la calidad del este, durante las actividades agrícolas, para asegurar su productividad en el futuro. Entre los principales productos exportados están el banano, el café, la maca, el cacao, el mango y la quinua, productos que han demostrado una excelente aceptación en el exterior y que tienen potencial para seguir incrementando. sus. volúmenes.. La. Asociación. de. Exportadores. del. Perú (ÁDEX) detalló que la Unión Europea concentra el 61% de las exportaciones. totales,. siendo. los. principales. destinos Holanda (50%), Alemania (21%), Bélgica e Italia. Por estas razones es importante determinar los efectos del uso de fertilizantes químicos sobre la calidad del suelo, cuantificada a través del Índice de Calidad del Suelo (ICS), y comparándolo con suelos no explotados de similares características, de esta manera podemos determinar las diferencias que presenta el suelo altamente explotado por cultivos. El Perú posee condiciones ambientales favorables (temperatura, humedad, luz solar, etc.) y es uno de los 10 países con mayor proporción de áreas destinadas a los cultivos orgánicos. En el Perú se desarrolla una agricultura heredada de nuestros ancestros que fomentaron prácticas que ahora son compatibles con las exigencias orgánicas y que prescinde del uso de agroquímicos y fertilizantes sintéticos.. 10.

(11) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. CAPITULO 1: MARCO TEÓRICO.. 11.

(12) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 1.1.- EL SUELO El suelo es la parte más superficial de la litósf era y está constituido por una mezcla de partículas minerales, materia orgánica, aire y una disolución acuosa que rodea las partículas edáficas. La composición media del suelo, en porcentaje en volumen, es 50% de materia sólida, 20-30% de disolución acuosa y 20-30% de aire. El suelo constituye el objeto de estudio de la Edafología, la cual lo define como "ente natural organizado e independiente, con unos constituyentes, propiedades y génesis que son el resultado de la actuación de una serie de factores activos (clima, organismos, relieve y tiempo) sobre un material pasivo (la roca madre).. Figura 1. Muestra de suelo. 12.

(13) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 1.2. FORMACIÓN DEL SUELO El suelo, base esencial de toda producción agrícola, constituye para la planta un soporte, una reserva de agua y de elementos nutritivos. Hay que estudiarlo desde al menos dos campos: el medio físico y el medio químico. La formación del suelo tiene lugar como consecuencia de la actuación de cinco factores formadores, tal como se observa en la figura 2.. Figura 2. Formación del suelo. 13.

(14) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. La Etapa Inicial. Comienza, lógicamente, con la fragmentación de las rocas originales y también de los restos de los organismos que poco a poco han ido colonizando el material. La desagregación del material facilitará la circulación del aire y del agua, y también favorecerá la actividad biótica, todo lo cual conducirá a la subsiguiente alteración química del material.. Los minerales de las rocas originales, dependiendo de la estabilidad, se alteran en mayor o menor medida, apareciendo en el suelo más o menos transformados. Los iones liberados en la alteración mineral pasarán a la solución del suelo formando geles o se recombinarán para dar lugar a nuevos minerales. Por otra parte, los vegetales y animales sufren al morir unas intensas transformaciones químicas, desarrollándose un nuevo material orgánico que evoluciona para alcanzar un equilibrio en las condiciones edáficas, llamado humus. Durante estos procesos de transformación del material orgánico se desprenderán compuestos sencillos que irán a engrosar la solución del suelo y también se pueden desprender como consecuencia de estas reacciones determinados gases, además de agua, pero el agua y los gases del suelo proceden fundamentalmente de la atmósfera. La Etapa Final. Todos los constituyentes formados o liberados en la etapa inicial (minerales, humus, geles, gases, agua y soluciones) sufren una serie de procesos de mezcla y diferenciaciones que si evolucionan in situ conducen a la formación del suelo, mientras que si son arrastrados a otros lugares, dan lugar a los sedimentos (Los cuales pueden edafizarse posteriormente para dar suelos).. El suelo procede de la roca madre, la cual se altera por la acción de los factores ambientales y en su formación se desarrollan una serie de procesos que transforman el material original hasta darle una morfología y propiedades propias. La intensidad de los cambios que se desarrollan en el paso de roca a suelo podemos intuirlos si comparamos la morfología de una roca granítica y del suelo que a partir de ella se forma. Los cambios se producen tanto a nivel de alteración de los granos de los minerales como en lo referente a su organización.. 14.

(15) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. La alteración del material original comienza por un cambio en la coloración, aparecen coloraciones amarillas y pardas, muy tenues al principio y luego se van acentuando. A nivel de alteración mineral la transformación comienza afectando a los minerales más inestables (Piroxenos, anfiboles y plagioclasas). El material se vuelve deleznable, más o menos suelto, de aspecto pulverulento. Se produce la desagregación de la roca, los cristales se separan unos de otros, pero conservando en gran medida el volumen inicial y manteniendo en cierta medida, la organización primitiva de roca. A este estado de alteración se le llama saprolita. En la fase final la transformación es tan intensa que el material adquiere una morfología propia. Se forma el suelo. A nivel de organización los cambios conducen a la pérdida total de la estructura de roca. Los minerales que en las etapas anteriores se habían fragmentado pero que permanecían insitu, formando entidades individuales, ahora se han movilizado y desplazado a distancias variables. Los minerales se reorganizan, se unen entre sí y a la fracción orgánica y forman nuevos agregados estructurales.. 1.2.1. LA ROCA COMO FACTOR FORMADOR 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, tal como se observa en la figura 3.. Figura 3. Algunas formas de erosión de las rocas 15.

(16) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 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. Se denomina granulometría, a la medición y graduación que se lleva a cabo de los granos de una formación sedimentaria, de los materiales sedimentarios, así como de los suelos, con fines de análisis, tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas, y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica. 1.2.2. EL CLIMA COMO FACTOR FORMADOR El clima regula no solo la temperatura en el ambiente y en el suelo sino también la humedad relativa, la precipitación y por lo tanto el aporte de agua al suelo. Humedad y temperatura son determinantes en la formación del suelo. La figura 4 muestra la intemperización de la roca en función de la precipitación y la temperatura.. Figura 4. Formación de suelo en función del Clima. 16.

(17) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. El contenido de materia orgánica y las diferentes fracciones presentes también varían de acuerdo al clima. En general, a mayor humedad y mayor temperatura, mayor grado de mineralización. A menor temperatura menor mineralización. En ambientes totalmente inundados, no hay mineralización y por el contrario se suceden procesos de acumulación y putrefacción, ver figura 5.. Figura 5. Mineralización de materia orgánica en función del clima y de la cobertura vegetal. Las propiedades químicas del suelo dependen también de la humedad. La C.I.C y la concentración de iones en el complejo de cambio varían en la medida en que las condiciones son más o menos oxidadas y en que hay un mayor lavado de bases que son sustituidas por iones H+, ver figura 6.. Figura 6. Cambios de las propiedades químicas del suelo en función de la Precipitación.. 17.

(18) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 1.2.3. EL RELIEVE COMO FACTOR FORMADOR 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. El relieve también modifica las características del clima edáfico, al influir en la temperatura y en la humedad en función de la inclinación. De acuerdo a la posición fisiográfica de las vertientes montañosas, la incidencia de los rayos solares varía en intensidad y duración a lo largo del año. Mientras que determinadas áreas de las laderas montañosas pueden recibir luz durante todo el día, otras, las que quedan al interior, pueden quedar sombreadas dependiendo de su orientación con respecto a la salida y puesta del sol. En la misma medida la temperatura del suelo varía al recibir mayor o menor energía radiante, ver figura 7.. Figura 7.- Proceso de erosión en una montaña. 18.

(19) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 1.2.4. LOS ORGANISMOS COMO FACTOR FORMADOR Básicamente los organismos ejercen tres acciones fundamentales: . Constituyen las fuentes del 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.. Animales N2 Atmosférico. Despojos Orgánico. Planta. 3. Fijación Biológica Humus. M.O. Fresca 1. Humificación Absorción de Nutrientes. 2. Mineralización Directa. Iones y Moléculas Sencillas. 5. Síntesis 4. Mineralización Progresiva. Figura 8. Ciclo de la materia orgánica y papel de los organismos del suelo. 19.

(20) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 1.2.5. EL TIEMPO COMO FACTOR FORMADOR. 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. Los suelos jóvenes e inmaduros son aquellos que han desarrollado pocas propiedades y que sus horizontes están poco desarrollados. A medida que van evolucionando, sus características se desarrollan más rápidamente originando suelos más profundos y también más diferenciados los unos de los otros. La antigüedad de un suelo puede valorarse de manera indirecta por la edad de la superficie geomorfológica sobre la que se desarrolla. Las superficies pueden estar datadas por métodos geológicos pero también se puede evaluar que superficie es más antigua que otra dada en base a criterios de campo. Así como se indica en la figura 9.. Figura 9. Evolución a lo largo del tiempo de suelos En los estudios de suelos es interesante valorar su antigüedad relativa (mejor aún es calcular la edad absoluta pero esta datación es muy difícil de realizar). 20.

(21) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. Los suelos se ordenan en una secuencia de edad creciente y se analiza cómo han ido cambiando con el tiempo su tipología y sus propiedades.. Figura 10. Principales factores 1.3. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS La acción conjunta de los factores que condicionan la formación y evolución del suelo conduce al desarrollo de diferentes perfiles o tipos de suelos. La clasificación de los mismos puede basarse en criterios diversos.. 21.

(22) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. Entre otros, podemos citar: características intrínsecas del suelo, dependientes de los procesos genéticos que los desarrollan propiedades del suelo como permeabilidad, salinidad, composición, etc. y que se relacionan estrechamente con los factores de formación. Según su aptitud para diferentes usos, fundamentalmente agrícola. Es frecuente realizar una primera agrupación en función del factor o factores predominantes en su desarrollo. Así, se distingue entre: Suelos Azonales: Corresponden a suelos inmaduros, que se encuentran en las primeras etapas de su desarrollo por no haber actuado los factores edafogeneticos durante el tiempo suficiente (Aclimácicos), en los que los caracteres predominantes son los debidos al tipo de roca madre. Son los presentes por ejemplo sobre sedimentos recientes (Alóctonos), desiertos, suelos helados. Suelos intrazonales: Son los desarrollados bajo condiciones en que predominan los factores edafogeneticos pasivos, como roca madre, pendiente, acción humana. Son suelos aclimáticos, ya que el factor clima no es determinante en su formación. Suelos zonales: Desarrollados bajo la acción de los factores activos de formación del suelo, en especial el clima, durante el tiempo suficiente. Son, por tanto, climácicos y climáticos. Se trata de suelos maduros y bien evolucionados. 1.4. POTENCIAL DE LOS SUELOS El recurso suelo con potencial de ser utilizado es relativamente escaso en el Perú. Más del 42% son suelos de protección y el suelo aprovechable para la agricultura es muy limitado. El potencial de los suelos puede ir variando, de acuerdo a la tecnología disponible, por ejemplo últimamente en la costa se han ampliado muchas zonas eriazas para cultivos, gracias al riego tecnificado y transvases de agua. La clasificación que veremos a continuación es la única de alcance nacional, pero es antigua, por lo cual hay que tener criterio para evaluar estos datos.. 22.

(23) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. La clasificación de las tierras del Perú según su capacidad de uso mayor, se basa en las limitaciones permanentes de los suelos para poder mantener actividades agrícolas, pecuarias ó forestales dentro de márgenes económicos y sin degradar el recurso. Los factores que influyen en esta clasificación son: el clima, el riesgo de erosión, las características propias del suelo que afectan la productividad y las condiciones de humedad. 1.4.1. TIERRAS APTAS PARA CULTIVOS EN LIMPIO. Son tierras aptas para agricultura arable e intensiva y apropiada para cultivos diversificados, como las hortalizas, que tienen una o más cosechas al año. Estas tierras son las de mayor calidad agrológica, es decir con condiciones físicas del suelo, hídricas y climáticas muy apropiadas para la agricultura, y sin mayores limitaciones. Asimismo, son tierras muy escasas (3.8% del territorio nacional). En la Costa se ubican principalmente en los valles irrigados. En la Sierra, en zonas de topografía suave y fondos de valles abrigados: y en la Selva, en las terrazas de formación reciente a lo largo de los ríos. 1.4.2. TIERRAS APTAS PARA CULTIVOS PERMANENTES Son las tierras con condiciones ecológicas no adecuadas para la remoción periódica del suelo ó para un desarrollo económico con cultivos en limpio, pero que permiten el manejo de cultivos perennes, como los frutales. Estas plantas son improductivas en los primeros años para luego brindar valiosas cosechas durante varios años, con un pequeño costo de mantenimiento. También son tierras muy escasas (2.1% del territorio nacional) y junto con las tierras aptas para cultivo en limpio, constituyen el potencial agrícola del país. En la Costa se ubican principalmente en las cabeceras de los valles irrigados y en algunas pampas o desiertos. En la Sierra, se encuentran en algunos valles de topografía relativamente suave; y en la Selva, en ciertos valles de la Selva Alta y en lomadas y terrazas de los valles del llano amazónico.. 23.

(24) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 1.4.3. TIERRAS APTAS PARA PASTOS Suelos que no presentan características requeridas para fines agrícolas pero presentan vocación para el uso de pastos naturales y para la propagación de forrajes cultivados y por ende el desarrollo de la actividad pecuaria. Son tierras con una superficie intermedia (14% del territorio nacional), cuya mayor expresión se da en la Sierra, especialmente en la zona alto Andina por encima de los 3900 m.s.n.m.. En la Costa se distribuyen asociadas a los bosques secos del noroeste y en las lomas estacionales. 1.4.4. TIERRAS APTAS PARA PRODUCCIÓN FORESTAL Las tierras aptas para producción forestal tienen la capacidad de ser usadas para aprovechar los recursos maderables y no maderables del bosque. Son las tierras potencialmente productivas con mayor representatividad en el país, con 38% de su superficie. Lógicamente, el 90% de las tierras forestales se encuentran en el territorio Amazónico, el 8% en la Sierra y una mínima parte en la Costa.. 1.4.5. TIERRAS APTAS PARA PROTECCIÓN Son aquellas que no reúnen las condiciones ecológicas mínimas requeridas para los otros usos descritos, y que por sus características y ubicación sirven fundamentalmente para conservar el equilibrio ecológico, los suelos y las aguas, con el objeto de proteger tierras agrícolas, infraestructura vial o de otra índole y centros poblados, así como garantizar el aprovisionamiento de agua para consumo humano, agrícola e industrial, teniendo carácter de intangible.. 24.

(25) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. CAPITULO 2: PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL SUELO.. 25.

(26) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 2.1. COMPOSICIÓN FÍSICA DEL SUELO.  FASE SOLIDA . S U E L O. FASE LIQUIDA. FASE GASEOSA. INORGANICA (MINERALES PRIMARIOS, ARCILLAS, OXIDOS HIDRATADOS, OTROS) ORGANICA (PRODUCTOS ORGANICOS, MICOORGANISMOS). . AGUA. . SOLUCIÓN. . ATMOSFERA DEL SUELO. 26.

(27) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 2.1.1. LA FASE SÓLIDA. Como resultado de la actuación de los factores formadores se desarrollan unos procesos de formación que conducen a la aparición de los suelos, los cuales están constituidos por tres fases: fase sólida, fase líquida y fase gaseosa. Como consecuencia de estas tres fases el suelo presenta unas determinadas propiedades que dependen de la composición y constitución de sus componentes. La fase líquida constituye el medio ideal que facilita la reacción entre las tres fases, pero también se producen reacciones dentro de cada fase. Los minerales constituyen la base del armazón sólido que soporta al suelo, ver figura 11. Cuantitativamente en un suelo normal la fracción mineral representa de un 45-49% del volumen del suelo. Pero dentro de la fase sólida constituyen, para un suelo representativo, del orden del 90- 99% (el 10-1% restante corresponde a la materia orgánica). La fase sólida representa la fase más estable del suelo y por tanto es la más representativa y la más ampliamente estudi ada. Es una fase muy heterogénea, formada por constituyentes inorgánico y orgánico.. Figura 11. Los minerales es el soporte del suelo. 27.

(28) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 2.1.2. 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, ver figura 12.. Figura 12. Unidad estructural de todos los silicatos. 28.

(29) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 2.1.3. LA ARCILLA. Es un coloide electronegativo dotado de propiedades de absorción propias, por lo que es capaz de retener en su superficie los cationes de las sustancias ionizadas. Las arcillas absorben agua, aumentando su volumen y por lo tanto su capacidad de intercambio iónico. En los suelos con exceso de sodio, este elemento deflocula o dispersa las arcillas, rompiendo el C.A.H. La arcilla es un suelo o roca sedimentaria constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratados, procedentes de la descomposición de rocas que contienen feldespato, como el granito. Presenta diversas coloraciones según las impurezas que contiene, desde el rojo anaranjado hasta el blanco cuando es pura. 2.1.4. EL HUMUS. El humus es la sustancia compuesta por ciertos productos orgánicos de naturaleza coloidal, que proviene de la descomposición de los restos orgánicos por organismos y microorganismos benéficos (Hongos y bacterias). Se caracteriza por su color negruzco debido a la gran cantidad de carbono que contiene. Se encuentra principalmente en las partes altas de los suelos con actividad orgánica. También es un coloide electronegativo, e igual que las arcillas, atrae a los cationes constituyendo humatos, siendo el más frecuente el humato cálcico. El humus es hidrófilo (Que retiene mucha agua) y desempeña una importante función en la economía del agua. 2.2. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS SUELOS. Como se ha explicado, el suelo es una mezcla de materiales sólidos, líquidos (agua) y gaseosos (aire). La adecuada relación entre estos componentes determina la capacidad de hacer crecer las plantas y la disponibilidad de suficientes nutrientes para ellas. La proporción de los componentes determina una serie de propiedades que se conocen como propiedades físicas o mecánicas 29.

(30) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. del suelo: textura, estructura, color, porosidad, consistencia, profundidad efectiva. 2.2.1. TEXTURA. La textura de un suelo es la proporción de los tamaños de los grupos de partículas que lo constituyen y está relacionada con el tamaño de las partículas de los minerales que lo forman y se refiere a la proporción relativa de los tamaños de varios grupos de partículas de un suelo. Esta propiedad ayuda a determinar la facilidad de abastecimiento de los nutrientes, agua y aire que son fundamentales para la vida de las plantas. Para el estudio de la textura del suelo, éste se considera formado por tres fases: sólida, líquida y gaseosa. La fase sólida constituye cerca del 50 % del volumen de la mayor parte de los suelos superficiales y consta de una mezcla de partículas. inorgánicas. y. orgánicas. cuyo. tamaño. y. forma. varían. considerablemente. La distribución proporcional de los diferentes tamaños de partículas de los minerales determina la textura de un determinado suelo. La textura del suelo se considera una propiedad básica porque los tamaños de las partículas minerales y la proporción relativa de los grupos por tamaños varían considerablemente entre los suelos, pero no se alteran fácilmente en un determinado suelo. Los nombres de las clases de textura se utilizan para identificar grupos de suelos con mezclas parecidas de partículas minerales. Los suelos minerales pueden agruparse de manera general en tres clases texturales que son: las arenas, las margas y las arcillas, y se utiliza una combinación de estos nombres para indicar los grados intermedios. 2.2.2. ESTRUCTURA DEL SUELO La estructura del suelo es como el estado del mismo, que resulta de la granulometría de los elementos que lo componen y del modo como se hallan éstos dispuestos. La evolución natural del suelo produce una estructura vertical. 30.

(31) estratificada (no en el sentido que tiene estratificación en ecología) a la que se conoce como perfil. Las capas que se observan se llaman horizontes y su diferenciación se debe tanto a su dinámica interna como al transporte vertical. El transporte vertical tiene dos dimensiones con distinta influencia según los suelos. La lixiviación o lavado la produce el agua que se infiltra y penetra verticalmente desde la superficie, arrastrando sustancias que se depositan sobre todo por adsorción. La otra dimensión es el ascenso vertical por capilaridad, importante sobre todo en los climas donde alternan estaciones húmedas con estaciones secas. Se llama roca madre a la que proporciona su matriz mineral al suelo. Se distinguen suelos autóctonos, que se asientan sobre su roca madre y representan la situación más común. Debemos de tener en cuenta que el suelo es parte de nuestra vida Horizontes del suelo Se llama horizontes del suelo a una serie de estratos horizontales que se desarrollan en el interior del mismo y que presentan diferentes caracteres de composición, textura, adherencia, etc. El perfil del suelo es la ordenación vertical de todos estos horizontes. Clásicamente, se distingue en los suelos completos o evolucionados tres horizontes fundamentales que desde la superficie hacia abajo son: Horizonte O, o capa superficial del horizonte A: Es la parte más superficial del suelo, formado por hojas, ramas y restos vegetales. Horizonte A, o zona de lavado vertical: Es el más superficial y en él enraíza la vegetación herbácea. Su color es generalmente oscuro por la abundancia de materia orgánica descompuesta o humus elaborado, determinando el paso del agua arrastrándola hacia abajo, de fragmentos de tamaño fino y de compuestos solubles. Horizonte B o zona de precipitado: Carece prácticamente de humus, por lo que su color es más claro (pardo o rojo), en él se depositan los materiales arrastrados desde arriba, principalmente, materiales arcillosos, óxidos e 31.

(32) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. hidróxidos metálicos, etc., situándose en este nivel los encortamientos calcáreos áridos y las corazas literaticas tropicales. Horizonte C o subsuelo: Está constituido por la parte más alta del material rocoso in situ, sobre el que se apoya el suelo, más o menos fragmentado por la alteración mecánica y la química (la alteración química es casi inexistente ya que en las primeras etapas de formación de un suelo no suele existir colonización orgánica), pero en él aún puede reconocerse las características originales del mismo. Horizonte D, horizonte R, roca madre o material rocoso: Es el material rocoso subyacente que no ha sufrido ninguna alteración química o física significativa. Algunos distinguen entre D, cuando el suelo es autóctono y el horizonte representa a la roca madre, y R, cuando el suelo es alóctono y la roca representa sólo una base física sin una relación especial con la composición mineral del suelo que tiene encima.. 2.2.2.1. ESTRUCTURA MOLECULAR DEL SUELO El modo en el cual se disponen las partículas terrosas en conjunto determina la estructura del suelo. Las partículas arcillosas tienen forma laminar y al depositarse, tienden a colocarse tocándose por los bordes o con la cara de una lámina y el borde de la otra. Esto ocurre por la carga negativa de las caras, que da lugar también al fenómeno de la capa doble. El resultado de esto es la conocida "estructura floculada". Si las cargas negativas son compensadas (como ocurre en los depósitos marinos), obtendremos una estructura "dispersa" mucho más compacta al poder ponerse las caras contiguas en contacto. Si en el complejo arcilloso existen coloides orgánicos, el floculado que deriva de estos presenta las partículas minerales distanciadas entre sí por las moléculas orgánicas, las que siendo de notables dimensiones, provocan la formación de amplios espacios vacíos que dan al suelo una estructura de tipo lacunar. El floculado por lo tanto puede estar constituido por gránulos y por grumos más o menos complejos, es decir de aglomerados de diámetros más o menos grandes que dan lugar a una estructura tipo granular o de grumos bastante rica en espacios vacíos entre las zonas de contacto entre los aglomerados mismos. 32.

(33) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. Según estudios recientes (1965), estos aglomerados estarían consolidados por la lignina, producida por la descomposición de las sustancias orgánicas, la que daría una cierta estabilidad a los grumos y un cierto grado de resistencia frente a los agentes disgregantes. La estructura del suelo es una propiedad que está mudando continuamente, en función de un complejo de factores físicos, químicos y biológicos. Podemos resumirla en: rocoso, arenoso, limoso, arcilloso, franco y humífero. Como agentes o factores que favorecen una buena estructura de los grumos, desde el punto de vista de la utilización agronómica del suelo, se puede recordar: Las operaciones de labranza de la tierra que introducen sustancias orgánicas, o la formación de espacios vacíos, la acción mecánica ejercida por las raíces de las plantas, la variación climática, variación entre hielo y deshielo, o entre períodos secos y períodos húmedos, las acciones químicas y coagulantes de ciertos iones como el calcio, el óxido de hierro, etc. Algunos factores, por otra parte, tienden a destruir la estructura de grumos arriba mencionada. El agua proveniente de la lluvia o del riego, puede comportarse como agente disgregante, por su acción mecánica, o diluyente de sales minerales solubles; Algunos cationes como el Na+ actúan como demoledores de la estructura en el suelo alcalino, por su efecto destructor de los coloides.. 2.2.3. COLOR DEL SUELO El color del suelo depende de sus componentes y varía con el contenido de humedad, materia orgánica presente y grado de oxidación de minerales presentes. Se puede evaluar como una medida indirecta ciertas propiedades del suelo. Se usa para distinguir las secuencias en un perfil del suelo, determinar el origen de materia parental, presencia de materia orgánica, estado de drenaje y la presencia de sales y carbonato.. 33.

(34) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 2.2.4. CONSISTENCIA DEL SUELO La consistencia es la propiedad que define la resistencia del suelo a la deformación o ruptura que pueden aplicar sobre él. Según su contenido de humedad la consistencia del suelo puede ser dura, muy dura y suave .Se mide mediante tres niveles de humedad; aire-seco, húmedo y mojado. Para la construcción sobre él se requiere medidas más precisas de resistencia del suelo antes de la obra.. 2.2.5. POROSIDAD DEL SUELO El espacio poroso del suelo se refiere al porcentaje del volumen del suelo no ocupado por sólidos. En general el volumen del suelo está constituido por 50% materiales sólidos (45% minerales y 5% materia orgánica) y 50% de espacio poroso. Dentro del espacio poroso se pueden distinguir macro poros y micro poros donde agua, nutrientes, aire y gases pueden circular o retenerse. Los macro poros no retienen agua contra la fuerza de la gravedad, son responsables del drenaje, aireación del suelo y constituyen el espacio donde se forman las raíces. Los microporos retienen agua y parte de la cual es disponible para las plantas.. 2.2.6. LA PROFUNDIDAD DEL SUELO La definición original del solum se denominaba como la capa superficial del suelo (horizonte A) junto con el subsuelo (E y B).. El horizonte C se definía como. estratos con poca formación edafogénetica. De este modo la profundidad efectiva del suelo fue considerada como la espesura del suelo. Sin embargo, la presencia de raíces y la actividad biológica que frecuenta a menudo en horizonte C realza la importancia de incluir este horizonte en la definición de profundidad del suelo. En la práctica los estudios con levantamiento de suelos utilizan límites de profundidad arbitrarios (200 cm).. 34.

(35) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 2.3. PROPIEDADES QUÍMICAS 2.3.1. CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIÓNICO (CIC) La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es una medida de un material (Coloide) para retener cationes intercambiables. La Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) es una medida de cantidad de cargas negativas presentes en las superficies de los minerales y componentes orgánicos del suelo (arcilla, materia orgánica o sustancias húmicas) y representa la cantidad de cationes que las superficies pueden retener (Ca, Mg, Na, K, NH4 etc.). Estos serán intercambiados por otros cationes o iones de hidrogeno presentes en la solución del suelo y liberados por las raíces. El nivel de CIC indica la habilidad de suelos a retener cationes, disponibilidad y cantidad de nutrientes a la planta, su pH potencial entre otras. Un suelo con bajo CIC indica baja habilidad de retener nutrientes, arenoso o pobre en materia orgánica. La unidad de medición de CIC es en centimoles de carga por kg de suelo cmol/kg o meq/ 100g de suelo. La capacidad de intercambio generalmente se expresa en términos de miligramos equivalentes de hidrógeno por 100 g de coloide, cuya denominación abreviada es mili equivalente por 100 gramos o meq/100 g. Por definición, se convierte en el peso de un elemento que desplaza un peso atómico de hidrógeno. Un peso equivalente es igual al peso atómico dividido entre la valencia: 2.3.2. EL PH DEL SUELO El pH (potencial de hidrógeno) determina el grado de adsorción de iones (H +) por las partículas del suelo e indica si un suelo está acido o alcalino. Es el indicador principal en la disponibilidad de nutrientes para las plantas, influyendo en la solubilidad, movilidad, disponibilidad y de otros constituyentes y contaminantes inorgánicos presentes en el suelo. El valor del pH en el suelo oscila entre 3,5(muy ácido) a 9,5 (muy alcalino).Los suelos muy ácidos (<5,5) tienden presentar cantidades elevadas y tóxicas de aluminio y manganeso. Los suelos muy alcalinos (>8,5) tienden a dispersarse. La actividad de los organismos del. 35.

(36) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. suelo es inhibida en suelos muy ácidos y para los cultivos agrícolas el valor del pH ideal se encuentra en 6,5. 2.3.3. PORCENTAJE DE SATURACIÓN DE BASES En el suelo se encuentran los cationes ácidos (hidrógeno y aluminio) y los cationes básicos (calcio, magnesio, potasio y sodio). La fracción de los cationes básicos que ocupan posiciones en los coloides del suelo de refiere al porcentaje de saturación de bases. Cuando el pH del suelo indica 7 (estado neutral) su saturación de bases llega a un 100 por ciento y significa que no se encuentran iones de hidrógeno en los coloides. La saturación de bases se relaciona con el pH del suelo. Se utiliza únicamente para calcular la cantidad de limo requerida en un suelo acido para neutralizarlo. 2.3.4. NUTRIENTES PARA LAS PLANTAS La cantidad de nutrientes presente en el suelo determina su potencial para alimentar organismos vivos. Los 16 nutrientes esenciales para el desarrollo y crecimiento de las plantas se suelen clasificar entre macro y micro nutrientes dependiendo de su requerimiento para el desarrollo de las plantas. Los micronutrientes se requieren en grandes cantidades e incluyen Carbono(C), Hidrógeno (H), Nitrógeno(N), Fósforo (P), Potasio (K), Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Azufre(S). Los micronutrientes por otro lado se requieren en pequeñas, su insuficiencia puede dar lugar a carencia y su exceso a toxicidad, se refieren a Hierro (Fe), Zinc (Zn), Manganeso (Mn), Boro (B), Cobre (Cu), Molibdeno (Mo), Cloro (Cl). 2.3.5. CARBONO ORGÁNICO DEL SUELO La vegetación fija el carbono de la atmosfera por fotosíntesis transportándolo a materia viva y muerta de las plantas. Los organismos del suelo descomponen esta materia transformándola a Materia Orgánica del Suelo (MOS). El carbono se libera de la biomasa para la MOS, en organismos vivos por un cierto tiempo o se vuelve a emitir para la atmosfera por respiración de los organismos (organismos del suelo y raíces) en forma de dióxido carbono, CO 2, o metano CH4, en condiciones de encharcamiento en el suelo. La MOS se encuentra en. 36.

(37) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. diferentes grados de descomposición y se distingue en distintas fracciones como lábiles (compuestas de hidratos de carbono, ligninas, proteínas, taninos, ácidos grasos). o fracciones húmicas (ácidos húmicos y huminas).Las fracciones. lábiles resultan más rápidas en digerir para los microorganismos resultando en respiración de carbono y plazo de permanencia más corto en el suelo. Las fracciones húmicas se encapsulan en los agregados del suelo y son más difíciles para acceder. Además, su composición es más estable con químicos más complejos de descomponer y permanecen por periodos muy largos en el suelo. El Carbono Orgánico del Suelo (COS) mejora las propiedades físicas del suelo, aumenta la Capacidad de Intercambio Cationico, la retención de humedad y contribuye con estabilidad de suelos arcillosos al ayudar a aglutinar las partículas para formar agregados. La MOS está compuesta en mayoría de carbono, tiene una capacidad de retener una gran proporción de nutrientes, cationes y oligoelementos esenciales para el crecimiento de las plantas. Gracias a la MOS la lixiviación de nutrientes se inhibe y es integral a los ácidos orgánicos que disponibilizan los minerales para las plantas y regulador del pH del suelo. Se reconoce globalmente que el tenor de carbono orgánico en el suelo sea un factor fundamental para la salud del suelo, forma parte fundamental del Ciclo de Carbono y tiene gran importancia en la mitigación a los efectos del cambio climático. 2.3.6 NITRÓGENO DEL SUELO El nitrógeno del suelo es uno de los elementos de mayor importancia para la nutrición de las plantas y más ampliamente distribuido en la naturaleza. Se asimila por las plantas en forma catiónica de amonio NH4+ o aniónica de nitrato NO3-. A pesar de su amplia distribución en la naturaleza se encuentra en forma inorgánica por lo que no se pueden asimilar directamente. Además existen las formas gaseosas del N pero son muy pequeñas y difíciles de detectar como óxido nitroso (N2O), óxido nítrico (NO), dióxido de nitrógeno (NO2), amoníaco (NH3) y nitrógeno molecular presente en la atmósfera del suelo (N2).. 37.

(38) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 2.3.7. LA SALINIZACIÓN DEL SUELO Se refiere a la acumulación de sales solubles en agua en el suelo. Las sales que se pueden encontrar en un nivel freático salino se transportan con el agua a la superficies del suelo mediante ascenso capilar y una vez que el agua se evapore se acumulan en la superficie del suelo. La salinización suele ocurrir con manejo de riego inapropiado sin tomar en consideración el drenaje e lixiviación de los sales por fuera de los suelos. Las sales también se pueden acumular naturalmente o por la intrusión de agua marina. La salinización elevada en el suelo lleva a la degradación de los suelos y la vegetación. Las sales más comunes se encuentran en combinaciones de los cationes de sodio, calcio, de magnesio y de potasio con los aniones de cloro, sulfato y carbonatos. 2.3.8. LA ALCALINIZACIÓN DEL SUELO La. alcalinización del. suelo,. se. define. como. el. exceso. de sodio. intercambiable en el suelo. A medida que su concentración incrementa en el suelo empieza a reemplazar otros cationes. Los suelos sódicos se frecuentan en regiones áridas y semiáridas y se encuentran muchas veces inestables con propiedades físicas y químicas muy pobres. Debido a ello el suelo se encuentra impermeable disminuyendo la infiltración, percolación, infiltración del agua por el suelo y por último el crecimiento de las plantas. 2.3.9. CONTENIDO DE CARBONATO DE CALCIO EN EL SUELO El carbonato de calcio, CaCO3, es una sal poco soluble que se encuentra naturalmente en varias formas y en varios grados de concentración en el suelo. Su presencia juega un papel fundamental en la estructura del suelo si se encuentra en concentraciones moderadas. Se utiliza como enmienda para neutralizar el pH de suelos ácidos y para suministrar el nivel de Calcio (Ca) para la nutrición de las plantas. Sin embargo, puede resultar problemático si su concentración llega a exceder la capacidad de adsorción en el suelo formando complejos insolubles con otros elementos. Estos componentes son difíciles de asimilar por las plantas llevando a su acumulación. Cantidades excesivas de calcio puede por ello restringir la disponibilidad de fósforo, boro y hierro para las plantas. 38.

(39) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 2.3.10. CONTENIDO DE CARBONATO DE SODIO (YESO) EN EL SUELO En los suelos puede ocurrir la presencia de la acumulación secundaria de yeso (CaSO4.2H2O) extendiéndose principalmente en regiones muy áridas o donde el lavabo del suelo esté restringido a causa de baja permeabilidad. Los suelos afectados por concentraciones elevadas de yeso se han desarrollado en gran mayoría en depósitos no consolidados aluviales, coluviales y eólicos de material meteorizado con alto contenido de bases. Existe una. vaga. vegetación natural que cubre los suelos con alto contenido de yeso, de hecho se encuentran apenas arbustos y árboles xerófilos y/o hierbas efímeras.. 39.

(40) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. CAPITULO 3: CALIDAD DEL SUELO.. 40.

(41) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 3. CALIDAD DEL SUELO 3.1. CALIDAD DEL SUELO. La calidad del suelo es un concepto con distintas denominaciones, ha sido utilizado desde la antigüedad para referirse a la percepción de diferentes cualidades en los suelos de cultivo. El concepto ha sido ligado con aspectos que tienen que ver con el uso, manejo y productividad de los suelos (suelos ricos, suelos ligeros, suelos pobres, son términos que hacen referencia a sus cualidades). Actualmente el concepto de calidad del suelo está relacionado con las funciones que este desempeña y se lo califica de acuerdo a indicadores adecuados que permiten identificar características físicas, químicas. (Tamayo, 2009). La calidad del suelo abarca los componentes físicos y químicos del suelo y sus interacciones. Por esto, para captar la naturaleza holística de la calidad, o salud, del suelo deberán ser medidos todos los parámetros. Existen dos formas básicas para evaluar la calidad del suelo: . Hacer mediciones periódicamente, a lo largo del tiempo, para monitorear cambios o tendencias en la calidad del suelo.. . Comparar valores medidos con los de una condición del suelo estándar o de referencia (Departamento de Agricultura de Estados Unidos USDA, 1999).. 3.1.1. DEGRADACIÓN DE LA CALIDAD DEL SUELO Según el Programa de la Organización de las Naciones Unidad para la Alimentación y la Agricultura (FAO), la degradación del suelo es el proceso que rebaja la capacidad actual y potencial de la tierra para producir, cuantitativa y cualitativamente, bienes y servicios. La degradación del suelo es un proceso que afecta negativamente las características físicas, químicas y biológicas del suelo incluyendo el almacenaje y reciclaje de agua, materia orgánica o nutriente. Ocurre cuando el suelo pierde importantes propiedades como consecuencia de una inadecuada utilización, o 41.

(42) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. por la presencia de un agente contaminante. El suelo puede ser degradad o por los siguientes fenómenos: - Degradación por Erosión: arrastre de materiales del suelo por el agua y el viento, lo cual genera la improductividad del suelo. - Degradación por Desertificación: es suelo fértil en zonas semiáridas pierde total o parcialmente su capacidad de producción, se pierde la cubierta vegetar y la tierra se vuelve árida e incapaz de retener agua y nutrientes. - Degradación por Salinización de los suelos: acumulación excesiva de sales. - Degradación por Compactación: se manifiesta con el aumento de la densidad aparente del suelo, en las capas superficiales, causa el deterioro de la materia orgánica y la actividad biológica. - Degradación por Contaminación química: uso de grandes cantidades de fertilizantes y plaguicidas, por encima de los requerimientos de los cultivos. - Degradación por Lavado de nutrientes: empobrecimiento del suelo por sobre explotación o monocultivos. - Degradación por Conflicto de usos del suelo: las tierras para obras de construcción perdiendo su capacidad agrícola (López, 2002). 3.1.2. INDICADORES DE CALIDAD DEL SUELO Los indicadores de calidad del suelo son parámetros medidos con valores numéricos y que han sido escogidos de las propiedades físicas, químicas, o procesos que ocurren en el suelo, los mismos que son cuantificados y se comparan con una tabla de valores comunes de acuerdo a cada tipo de suelo y a sus características intrínsecas. Estos indicadores permiten determinar el estado del suelo que vamos a estudiar comparado con los valores obtenidos en suelos que no tienen alteraciones y que prácticamente se encuentran en condiciones naturales, de esta manera establecer los mecanismos más adecuados para su cuidado y aprovechamiento.. 42.

(43) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 3.2. SUELOS ÁCIDOS - Suelos que presentan valores de pH menores a 6.5 - Más del 85 % del área del país está ocupada por suelos ácidos - Para su formación se requieren fuentes de protones 3.2.1. FUENTES DE ACIDEZ EN EL SUELO • Grupos ácidos de los coloides inorgánicos del suelo • Grupos ácidos de la materia orgánica • Ácidos solubles - Fertilizantes amoniacales y urea - Oxidación de pirita puede producir ácido sulfúrico - Mineralización de la materia orgánica 3.2.2. FORMACIÓN DE SUELOS ÁCIDOS • Clima húmedo • Material con mineralogía pobre en bases • Alto consumo de bases por la vegetación • Meteorización intensa • Drenaje excesivo • Manejo intensivo en uso de fertilizantes con efecto residual ácido 3.2.3. TIPOS DE ACIDEZ EN EL SUELO • Acidez activa: iones H3O+ disociados en la solución del suelo. • Acidez intercambiable: Aluminio intercambiable que tiene el suelo. La más Importante en suelos que tienen pH < 5.5. • Acidez potencial: Acidez dependiente del pH que se extrae con BaCl2. 43.

(44) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. • Acidez total: Acidez intercambiable más la acidez potencial. 3.2.4. GRUPOS Y PROPIEDADES DE SUELOS ÁCIDOS • Suelos minerales con pH < 4.5: Toxicidad con Al3+, H3O+ y Mn2+; deficiencias de: N, P, bases, Mo; buenas propiedades físicas. • Suelos minerales con pH entre 4.5 y 5.5: Toxicidad con Al (OH)2 y Al3+; deficiencias de N, P, bases, Mo; buenas propiedades físicas. • Suelos minerales con pH entre 5.5 y 6.5: No hay acidez intercambiable ni toxicidad con Al3+, H3O+y Mn2+; mejora suministro de N, bases, P y Mo; buenas propiedades físicas. • Suelos orgánicos: Alta acidez por ácidos orgánicos; alta CIC y contenidos bajos a medios de bases y de P. 3.2.5. REACCIÓN DEL SUELO (PH) La reacción del suelo (pH) es un índice de la acidez, neutralidad o alcalinidad del suelo. Se representa mediante el logaritmo negativo de la concentración de H+ expresada en moles por litro. Así en una solución neutra la concentración de H+ es 0,0000001 ó 10^7moles por litro, para una mayor simplicidad se utiliza: PH = -log [H+] Que genera una escala numérica que va desde el 0 al 14. Cuando en una solución predominan los cationes de H+ sobre los aniones OH-, se dice que es ácida, es básica cuando predominan los OH-, y es neutra cuando se encuentran en concentraciones iguales.. 44.

(45) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. CLASE. PH. Extremadamente Acida. Menor a 4,5. Muy fuertemente acido. 4,5-5,0. fuertemente acido. 5,1-5,5. Medianamente acido. 5,6-6,0. Ligeramente acido. 6,1-6,5. Neutro. 6,6-7,3. Ligeramente alcalino. 7,4- 7,8. Moderadamente alcalino. 7,9-8,4. Fuertemente alcalino. 8,5-9,0. Muy fuertemente alcalino. Mayor a 9,1. 3.2.6. FUENTES DE ACIDEZ O ALCALINIDAD EN LOS SUELOS: - Material parental. - Contaminación, fertilización -Precipitaciones . Lavado de bases . Formación de ácidos inorgánicos . Transporte de sales básicas por aguas de drenaje. - Vegetación .Respiración radicular .Descomposición y tipo de la materia orgánica. 45.

(46) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 3.3. ENCALADO 3.3.1. EL ENCALADO Consiste en la aplicación de materiales básicos al suelo (enmiendas calcáreas) que neutralizan la acidez. Los materiales que se utilizan son principalmente carbonatos, óxidos, hidróxidos y silicatos de calcio y/o magnesio. 3.3.2. REACCIONES DE LA CAL EN EL SUELO Por lo general, las enmiendas calcáreas tienen muy baja solubilidad y deben ser finamente molidas para facultar su hidrolisis. El uso eficiente de la cal requiere la observación de algunas normas o tecnologías de aplicación, dentro de la cual el más importante es el tiempo de incubación. El tiempo de incubación es el tiempo que debe transcurrir para que la enmienda reaccione con las partículas del suelo y actue su acción neutralizante. La velocidad de reacción por lo tanto depende del tamaño de las partículas de la enmienda, de la temperatura del suelo y de su humedad. Una vez aplicada la cal sobre la pradera se debe esperar un tiempo prudencial (4 a 6 meses) para que reaccione con el suelo antes de aplicar los fertilizantes fosfatados. El contacto de la cal con estos fertilizantes podría causar pérdidas de fosforo debido a la formación de fosfatos de calcio que son compuestos insolubles.. Figura 13. Hidrólisis del carbonato de calcio 46.

(47) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. El carbonato de calcio se hidroliza en presencia del agua y temperatura templada, disociando el ion calcio, el ion bicarbonato y el ion oxidrilo. La fuerte afinidad entre los iones bicarbonatos y los iones hidrógenos (H+) hace que estos sean atraídos desde el complejo coloidal (arcillas) formando acido carbónico (H2CO3) inestable que rápidamente disocian en anhídrido (gas) y agua. Los iones calcio producto de la hidrolisis se la cal pasan a ocupar los sitios liberados por los H+ y los iones (OH) se unen a los iones AL 3+ que provienen de complejo coloidal produciéndose un precipitado de hidróxido de aluminio (AL (OH)3), quedando de ese modo neutralizado el efecto toxico del AL. Ver figura 14.. Figura 14. Precipitado del hidróxido de aluminio 3.3.3. EFECTOS DE LA APLICACIÓN DE CAL En calado de los suelos ácidos produce efectos beneficiosos tanto en aspectos químicos como físicos. 3.3.3.1. TOXICIDAD DE ALUMINIO El mayor efecto beneficioso del encalado es la reducción en la solubilidad del Al y del Mn.. 47.

(48) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. 3.3.3.2. DISPONIBILIDAD DE FOSFORO La aplicación de cal no producen liberación de fosforo de formas retenidas o fijadas en el suelo, o de formas insolubles. Sin embargo, favorece la disponibilidad del fosforo aplicado. después del encalado. La cal bloquea. algunos sitios reactivos de complejo coloidal, impidiendo que estos atraigan los iones fosfato que están en la solución del suelo y los retengan o fijen. De este modo queda más fosforo disponible para ser absorbido por las plantas.. 3.3.3.3. FIJACIÓN DE NITRÓGENO Por lo general, la acidez restringe la actividad de la mayoría de los microorganismos del suelo. Por cual en el encalado se mejoran las condiciones para el adecuado desarrollo de la actividad microbiana. La fijación biológica de N es uno de los procesos que se ven favorecidos por el encalado. 3.3.3.4. FÍSICA DE SUELOS El encalado también tiene un efecto benéfico sobre algunas propiedades físicas del suelo, en especial en su estructura, debido al efecto floculante de la cal y de los óxidos e hidróxidos de hierro (Fe) y AL. Un efecto indirecto del encalado en las propiedades físicas del suelo es a través de favorecer el incremento de la población, tamaño y actividad de las lombrices de suelo. El incremento de la actividad de las lombrices afecta la estructura del suelo aumentando la presencia de macroporos. En general, el encalado mejora la respuesta de los cultivos y praderas a la aplicación de fertilizantes debido a las adecuadas condiciones físicas y químicas que promueve el desarrollo radicular, favoreciendo la absorción de agua y de nutrientes.. 48.

(49) Propiedad Intelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. CONCLUSIONES. 1.- El CIC es un indicador del potencial del suelo para retener e intercambiar nutrientes vegetales, mediante la estimación de su capacidad para retener cationes (cationes = sustancias que tienen carga positiva).. Por lo tanto, la. CIC del suelo afecta directamente a la cantidad y frecuencia de aplicación de fertilizantes.. 2.- Las partículas de arcilla del suelo y la materia orgánica tienen una carga negativa sobre su superficie. Los cationes se atraen a estas partículas por fuerzas electrostáticas. La carga neta del suelo, es por tanto, cero.. 3.- Los suelos con alta CIC suelen tener alto contenido de arcilla y/o materia orgánica. Estos suelos son considerados más fértiles, ya que pueden retener más nutrientes. La CIC, por lo tanto, proporciona una reserva de nutrientes para reponer los nutrientes que fueron absorbidos por las plantas o lixiviados fuera de la zona de la raíz.. 4.- La textura ligeramente arcillosa, contribuye que el suelo pueda retener agua y nutrientes de forma uniforme sin que este se sature fácilmente.. 5.- El encalado ayuda a regular el nivel de PH de los suelos.. 49.