En ingeniería geotécnica , la estructura del suelo describe la disposición de las partes sólidas del suelo y del espacio poroso situado entre ellas. Está determinado por cómo los gránulos individuales del suelo se agrupan, se unen y se agregan , lo que resulta en la disposición de los poros del suelo entre ellos. El suelo tiene una influencia importante en el movimiento del agua y el aire, la actividad biológica , el crecimiento de las raíces y la emergencia de las plántulas . Hay 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 mediante reordenamiento, floculación y cementación. Se ve potenciado por: [1] [2] la precipitación de óxidos, hidróxidos, carbonatos y silicatos; los productos de la actividad biológica (como biopelículas , hifas fúngicas y glicoproteínas ); puente iónico entre partículas cargadas negativamente (tanto minerales arcillosos como compuestos orgánicos) mediante cationes multivalentes; e interacciones entre compuestos orgánicos ( enlaces de hidrógeno y enlaces hidrofóbicos ).
La calidad de la estructura del suelo disminuirá en 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 compactadas e impermeables o 'pans' dentro del perfil.
La disminución de la estructura del suelo bajo riego generalmente está relacionada con la descomposición de los agregados y la dispersión del material arcilloso como resultado de la rápida humectación. Esto es particularmente cierto si los suelos son sódicos ; es decir, tener un alto porcentaje de sodio intercambiable (ESP) de los cationes unidos a las arcillas. Los niveles altos de sodio (en comparación con los niveles altos de calcio ) hacen que las partículas se repelan entre sí cuando están mojadas y que los agregados asociados se desagregen y dispersen. El ESP aumentará si el riego hace que agua salada (incluso en baja concentración) acceda 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 Agua de Nueva Gales del Sur aboga por: aumentar el contenido orgánico mediante la incorporación de fases de pasto en las rotaciones de cultivos ; reducir o eliminar la labranza y el cultivo en actividades agrícolas y de pastoreo; evitar perturbar el suelo durante períodos de excesiva sequía o humedad cuando, en consecuencia, los suelos pueden tender a romperse o mancharse; y garantizar una cobertura suficiente del suelo para protegerlo del impacto de las gotas de lluvia. En la agricultura de riego, se puede recomendar: aplicar yeso ( sulfato de calcio ) para desplazar los cationes de sodio con calcio y así reducir el ESP o la sodicidad, evitar la humectación rápida y evitar perturbar los suelos cuando estén demasiado húmedos o secos. [4]
Platy : las unidades son planas y en forma de placa. Generalmente están orientados horizontalmente. [5]
Prismático : las unidades individuales están delimitadas por caras verticales planas o redondeadas. Las unidades son claramente más largas verticalmente y las caras suelen ser vaciados o moldes de unidades contiguas. Los vértices son angulares o subredondeados; las partes superiores de los prismas son algo confusas y normalmente planas. [5]
Columnares : las unidades son similares a prismas y están delimitadas por caras verticales planas o ligeramente redondeadas. Las cimas de las columnas, a diferencia de las de los prismas, son muy distintas y normalmente redondeadas. [5]
Bloques : las unidades son en forma de bloques o poliédricas. Están delimitados por superficies planas o ligeramente redondeadas que son moldes de las caras de los peds circundantes. Por lo general, las unidades estructurales en bloques son casi equidimensionales, pero se clasifican en prismas y placas. La estructura se describe como en bloques angulares si las caras se cruzan en ángulos relativamente agudos y como en bloques subangulares si las caras son una mezcla de caras redondeadas y planas y las esquinas son en su mayoría redondeadas. [5]
Granular : las unidades son aproximadamente esféricas o poliédricas. Están delimitadas por caras curvas o muy irregulares que no son moldes de peds contiguos. [5]
Cuña : las unidades son aproximadamente elípticas con lentes entrelazadas que terminan en ángulos agudos. Por lo general, están delimitados por pequeños lados lisos. [5]
Lenticular : las unidades son lentes superpuestas paralelas a la superficie del suelo. Son más gruesos en el medio y delgados hacia los bordes. La estructura lenticular se asocia comúnmente con suelos húmedos, clases de textura con alto contenido de limo o arena muy fina (p. ej., franco limoso) y un alto potencial de acción de las heladas. [5]
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 aparición de plántulas debido a la reducción de la formación de costras en la superficie; y mayor infiltración, retención y disponibilidad de agua debido a una mejor porosidad.
La productividad del manejo del suelo con labranza cero o labranza mínima en la horticultura generalmente disminuye 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 algunas excepciones; se desconoce por qué campos tan excepcionales conservan la estructura, pero está asociado con un alto contenido de materia orgánica. Mejorar la estructura del suelo en tales entornos puede aumentar significativamente los rendimientos. [6] El Departamento de Conservación de Tierras y Agua de Nueva Gales del Sur sugiere que en los sistemas de cultivo, los rendimientos del trigo se pueden aumentar 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 a medida que se secan para formar una masa sin estructura que es muy difícil de cultivar. Sólo se pueden labrar cuando su contenido de humedad se encuentra dentro de un rango limitado. Cuando se labran, el resultado suele ser una superficie muy terrosa ( labranza deficiente ). 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 el escurrimiento de la lluvia y el riego limitan la productividad de muchos suelos endurecidos. [7]
El endurecimiento se ha definido de esta manera: "Un suelo endurecido es aquel que fragua hasta formar una masa casi homogénea al secarse. Puede tener grietas ocasionales, generalmente a una distancia de >0,1 m. El suelo endurecido secado al aire es duro y quebradizo, y es No es posible empujar un dedo índice en la cara del perfil. Normalmente, tiene una resistencia a la tracción de 90 kN –2 . Los suelos con costras no son necesariamente endurecidos ya que un horizonte endurecido es más grueso que una costra. (En suelos cultivados, el espesor de la corteza endurecida (El horizonte es frecuentemente igual o mayor que el de la capa cultivada.) El suelo endurecido no está cementado permanentemente y es blando cuando está mojado. Los terrones en un horizonte endurecido que ha sido cultivado se desintegrarán parcial o totalmente al mojarse. Si el suelo ha sido "Si está suficientemente humedecido, volverá a su estado duro al secarse. Esto puede suceder después de un riego por inundación o de un único 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, las lluvias, la erosión eólica , la contracción, la hinchazón, el congelamiento y el deshielo. A su vez, la estructura del suelo interactúa recíprocamente y afecta el crecimiento y 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 eléctrica , la capacidad de carga de tráfico y muchos otros aspectos relacionados con el suelo. Ignorar la estructura del suelo o verla como "estática" puede llevar a predicciones deficientes de las propiedades del suelo y podría afectar significativamente su manejo . [9]
Este artículo incorpora material de dominio público del gobierno de los Estados Unidos.