En ingeniería geotécnica , la estructura del suelo describe la disposición de las partes sólidas del suelo y del espacio poroso ubicado entre ellas. Está determinada por la forma en que los gránulos individuales del suelo se agrupan, se unen y se agregan , lo que da como resultado la disposición de los poros del suelo entre ellos. El suelo tiene una gran influencia en el movimiento del agua y el aire, la actividad biológica , el crecimiento de las raíces y la emergencia de las plántulas . Existen varios tipos diferentes de estructura del suelo. Es inherentemente un sistema dinámico y complejo que se ve afectado por diferentes factores.
La estructura del suelo describe la disposición de las partes sólidas del suelo y de los espacios porosos ubicados entre ellas (Marshall & Holmes, 1979). [1] La agregación es el resultado de la interacción de las partículas del suelo a través de la reorganización, floculación y cementación. Se mejora por: [1] [2] la precipitación de óxidos, hidróxidos, carbonatos y silicatos; los productos de la actividad biológica (como biopelículas , hifas fúngicas y glicoproteínas ); puentes iónicos entre partículas cargadas negativamente (tanto minerales arcillosos como compuestos orgánicos) por cationes multivalentes; e interacciones entre compuestos orgánicos ( enlace de hidrógeno y enlace hidrofóbico ).
La calidad de la estructura del suelo disminuirá bajo la mayoría de las formas de cultivo : la mezcla mecánica asociada del suelo compacta y corta los agregados y llena los espacios porosos; también expone la materia orgánica a una mayor tasa de descomposición y oxidación . [3] Otra consecuencia del cultivo y el tráfico continuos es el desarrollo de capas o "capas" compactadas e impermeables dentro del perfil.
La disminución de la estructura del suelo bajo riego suele estar relacionada con la descomposición de los agregados y la dispersión del material arcilloso como resultado de la rápida humectación. Esto es particularmente así si los suelos son sódicos ; es decir, tienen un alto porcentaje de sodio intercambiable (PSI) de los cationes unidos a las arcillas. Los altos niveles de sodio (en comparación con los altos niveles de calcio ) hacen que las partículas se repelan entre sí cuando están mojadas, y los agregados asociados se desagregan y se dispersan. El PSI aumentará si el riego hace que el agua salada (incluso de baja concentración) tenga acceso al suelo.
Se lleva a cabo una amplia gama de prácticas para preservar y mejorar la estructura del suelo. Por ejemplo, el Departamento de Conservación de Tierras y Aguas de Nueva Gales del Sur recomienda: aumentar el contenido orgánico incorporando fases de pastura en las rotaciones de cultivos ; reducir o eliminar la labranza y el cultivo en las actividades de cultivo y pastura; evitar la alteración del suelo durante períodos de excesiva sequedad o humedad, cuando los suelos pueden tender a romperse o mancharse; y asegurar una cobertura vegetal suficiente para proteger el suelo del impacto de las gotas de lluvia. En la agricultura de regadío, puede recomendarse: aplicar yeso ( sulfato de calcio ) para desplazar los cationes de sodio con calcio y así reducir la PES o la sodicidad, evitar la humectación rápida y evitar alterar los suelos cuando están demasiado húmedos o secos. [4]
Los beneficios de mejorar la estructura del suelo para el crecimiento de las plantas, particularmente en un entorno agrícola, incluyen: reducción de la erosión debido a una mayor resistencia de los agregados del suelo y una disminución del flujo superficial; mejor penetración de las raíces y acceso a la humedad y los nutrientes del suelo ; mejor emergencia de las plántulas debido a una menor formación de costras en la superficie; y mayor infiltración, retención y disponibilidad de agua debido a una mejor porosidad.
La productividad de los cultivos hortícolas con labranza cero o mínima en regadío suele disminuir con el tiempo debido a la degradación de la estructura del suelo, lo que inhibe el crecimiento de las raíces y la retención de agua. Hay unas pocas excepciones, pero se desconoce por qué estos campos excepcionales conservan la estructura, pero está asociada con un alto contenido de materia orgánica. Mejorar la estructura del suelo en estos entornos puede aumentar significativamente los rendimientos. [6] El Departamento de Conservación de Tierras y Aguas de Nueva Gales del Sur sugiere que en los sistemas de cultivo, los rendimientos del trigo pueden aumentarse en 10 kg/ha por cada milímetro adicional de lluvia que pueda infiltrarse debido a la estructura del suelo. [4]
Los suelos endurecidos pierden su estructura cuando están húmedos y luego se endurecen al secarse para formar una masa sin estructura que es muy difícil de cultivar. Solo se pueden labrar cuando su contenido de humedad está dentro de un rango limitado. Cuando se labran, el resultado es a menudo una superficie muy grumosa (mala labranza ). A medida que se secan, la alta resistencia del suelo a menudo restringe el crecimiento de las plántulas y las raíces. Las tasas de infiltración son bajas y la escorrentía de la lluvia y el riego limita la productividad de muchos suelos endurecidos. [7]
El endurecimiento se ha definido de esta manera: "Un suelo endurecido es aquel que se endurece hasta formar una masa casi homogénea al secarse. Puede tener grietas ocasionales, típicamente a un espaciamiento de >0,1 m. El suelo endurecido secado al aire es duro y quebradizo, y no es posible introducir un dedo índice en la cara del perfil. Típicamente, tiene una resistencia a la tracción de 90 kN –2 . Los suelos que forman costra no son necesariamente endurecidos ya que un horizonte endurecido es más grueso que una costra. (En suelos cultivados, el espesor del horizonte endurecido es frecuentemente igual o mayor que el de la capa cultivada.) El suelo endurecido no está cementado permanentemente y es blando cuando está húmedo. Los terrones en un horizonte endurecido que ha sido cultivado se desintegrarán parcial o totalmente al humedecerse. Si el suelo se ha humedecido lo suficiente, volverá a su estado endurecido al secarse. Esto puede suceder después de un riego por inundación o un solo evento de lluvia intensa". [8]
La estructura del suelo es inherentemente un sistema dinámico y complejo que se ve afectado por diferentes factores como la labranza , el tráfico de ruedas, las raíces , las actividades biológicas en el suelo, los eventos de lluvia, la erosión eólica , la contracción, la hinchazón, la congelación y la descongelación. A su vez, la estructura del suelo interactúa recíprocamente y afecta el crecimiento y la función de las raíces, la fauna y la biota del suelo, los procesos de transporte de agua y solutos, el intercambio de gases , la conductividad térmica y la conductividad eléctrica , la capacidad de soportar el tráfico y muchos otros aspectos relacionados con el suelo. Ignorar la estructura del suelo o considerarla "estática" puede conducir a predicciones deficientes de las propiedades del suelo y podría afectar significativamente el manejo del suelo . [9]
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