La capa arcillosa es una capa densa, compacta y de permeabilidad lenta en el subsuelo . [1] Tiene un contenido de arcilla mucho mayor que el material suprayacente, del cual está separada por un límite claramente definido. La estructura densa restringe el crecimiento de las raíces y la infiltración de agua. Por lo tanto, se podría formar un nivel freático suspendido sobre la capa arcillosa. [2] En el sistema de clasificación canadiense, la capa arcillosa se define como un horizonte iluvial B (Bt) enriquecido con arcilla. [3]
Claypan está presente en una amplia zona del centro de los Estados Unidos (alrededor de 4 millones de ha) en varios estados como Kansas , Oklahoma e Illinois . [2] También se puede encontrar en Australia en todo el suroeste de Queensland . [4]
La capa de arcilla se forma en diferentes materiales parentales según las ubicaciones geológicas, como las llanuras aluviales. La formación de la capa de arcilla se relaciona con la falta de cobertura vegetal, la distribución del tamaño de las partículas del suelo y las altas precipitaciones. La falta de cobertura vegetal hace que el suelo se vuelva más susceptible a los ataques de las gotas de lluvia. Cuando las gotas de lluvia golpean el suelo desnudo con alta energía, las partículas finas de arena, limo y arcilla se reorganizan para taponar todos los espacios porosos. Cuando todos los poros están llenos, se forma una capa compacta para limitar la infiltración de agua. [4]
El material dominante es la arcilla montmorillonita , que tiene características de hinchamiento y contracción altas según el contenido de agua del suelo. En la estación seca, la evaporación mueve el agua desde el horizonte profundo hacia la superficie del suelo a través de la acción capilar. La eliminación de agua da como resultado la contracción de la arcilla y el suelo se seca y se endurece. En la estación húmeda, la alta precipitación conduce a un hinchamiento de la arcilla para absorber agua. El alto contenido de humedad da como resultado una textura de arcilla húmeda y pegajosa. Cuando la arcilla se hincha, la baja conductividad hidráulica saturada impide la infiltración vertical de agua al horizonte más profundo del suelo. Esto conduce a que el agua se pose sobre la capa de arcilla. [5]
La permeabilidad del agua es limitada en la capa arcillosa, lo que da como resultado una baja aireación del suelo. La capacidad de retención de agua de la capa arcillosa es alta. Sin embargo, la mayor parte del agua almacenada no está disponible para la planta, ya que el agua se evapora con frecuencia y el tamaño de los poros del suelo es minúsculo. [6]
Dado que la capa arcillosa es ácida y rica en arcilla, existe una alta sorción de óxidos de Al, K y Fe en los minerales arcillosos. Por lo tanto, la capa arcillosa contiene una zona dominada por cationes que conduce a una capacidad de intercambio catiónico (CIC) relativamente alta para absorber y retener nutrientes. [7]
La concentración de potasio extraíble se relaciona positivamente con el contenido de arcilla. Existe un contenido relativamente alto de potasio extraíble en la capa arcillosa debido a la acumulación de cationes. El alto contenido de oxidatos de aluminio y de hierro atrae el fósforo a las partículas de arcilla, lo que aumenta el contenido de fósforo en el suelo. [8]
Las principales influencias negativas de la capa arcillosa sobre las plantas son la restricción de las raíces, la limitación del agua disponible y la limitación de nutrientes. La estructura densa de la capa arcillosa restringe el desarrollo de las raíces.
Las plantas con raíces poco profundas pueden no soportar las fuerzas de contracción del suelo debido a la contracción de la arcilla en la estación seca. La baja tasa de infiltración de agua y la conductividad hidráulica pueden dar lugar a la formación de un nivel freático elevado sobre la capa de arcilla. El agua en el nivel freático elevado se evapora en lugar de ser absorbida por las plantas, especialmente en la estación seca. En la estación húmeda con alta precipitación, el agua puede penetrar en todo el suelo. Sin embargo, la baja aireación en el suelo saturado puede dar lugar a pudriciones de las raíces que reducen la estabilidad de las plantas. [9]
Las características ácidas y ricas en arcilla de la capa arcillosa conducen a la sorción de fósforo (P) en los minerales arcillosos. Aunque el contenido total de P en la capa arcillosa es relativamente alto, las partículas de arcilla que no están disponibles para el uso de las plantas atraen fuertemente a este fósforo. Por lo tanto, se requiere una gran cantidad de fertilizante de P para aumentar el P disponible para la absorción de las plantas. A diferencia del P, el alto contenido de potasio (K) en la capa arcillosa está disponible para el uso de las plantas, lo que reduce la aplicación de fertilizante de potasio. [7]
El suelo con una capa arcillosa es muy vulnerable a la erosión . La baja tasa de infiltración de agua y la capa freática suspendida sobre la capa arcillosa aumentan en gran medida la escorrentía superficial durante las precipitaciones de larga duración o alta intensidad. El agua de escorrentía puede eliminar la capa superficial del suelo con materia orgánica principalmente, lo que reducirá aún más la disponibilidad de nutrientes para las plantas. [1]