En el suelo, los macroporos se definen como cavidades que son mayores de 75 μm. [1] Funcionalmente, los poros de este tamaño albergan un flujo preferencial de solución del suelo y un transporte rápido de solutos y coloides . Los macroporos aumentan la conductividad hidráulica del suelo, lo que permite que el agua se infiltre y drene rápidamente, y que el agua subterránea poco profunda se mueva relativamente rápido a través del flujo lateral. En el suelo, los macroporos son creados por las raíces de las plantas , las grietas del suelo, la fauna del suelo y por la agregación de partículas del suelo en peds . Los macroporos también se pueden encontrar en el suelo entre partículas minerales individuales más grandes, como arena o grava.
Los macroporos pueden definirse de manera diferente en otros contextos. En el contexto de los sólidos porosos (es decir, no de los agregados porosos como el suelo), los químicos de superficies y coloides definen los macroporos como cavidades de más de 50 nm. [2]
Las partículas primarias ( arena , limo y arcilla ) en el suelo se unen entre sí por varios agentes y bajo diferentes procesos para formar agregados de suelo ( peds ). Existen espacios de diferentes formas y tamaños dentro y entre estos agregados de suelo. Los espacios más grandes entre los agregados se denominan macroporos. Los macroporos pueden formarse bajo la influencia de procesos físicos como los ciclos húmedo/seco y congelación/descongelación, que dan lugar a grietas y fisuras en los suelos. También pueden formarse bajo procesos biológicos donde las raíces de las plantas y los organismos del suelo desempeñan un papel importante en su formación. [3] Los macroporos creados por actividades biológicas también se denominan bioporos. Por ejemplo, las raíces de las plantas crean grandes espacios entre los agregados del suelo con su crecimiento y descomposición. La fauna del suelo , especialmente las especies excavadoras como las lombrices de tierra , contribuyen a la formación de macroporos con su movimiento y actividades en los suelos. En general, la formación de macroporos está relacionada negativamente con la profundidad del suelo, ya que estos procesos físicos y biológicos disminuyen con la profundidad.
Como parte importante de la estructura del suelo , los macroporos son vitales para la prestación de muchos servicios ecosistémicos del suelo. Permiten el libre movimiento del agua y el aire, influyen en el transporte de sustancias químicas y proporcionan hábitats para los organismos del suelo. Por lo tanto, comprender la importancia de los macroporos del suelo también es fundamental para lograr una gestión sostenible de nuestros recursos edáficos.
El agua puede moverse libremente bajo la influencia de la gravedad en los macroporos del suelo en comparación con los microporos (poros mucho más pequeños en los suelos) donde el agua es retenida por fuerzas capilares . [4] El agua también tiende a moverse a lo largo de caminos de menor resistencia. Los macroporos conectados crean estos caminos y dan como resultado los llamados flujos preferenciales [5] en los suelos. Tales atributos de los macroporos permitirán un movimiento rápido del agua dentro y a través de los suelos, lo que puede mejorar significativamente la tasa de infiltración y la permeabilidad del suelo . Estos a su vez pueden ayudar a reducir la escorrentía superficial, la erosión del suelo y prevenir las inundaciones. También contribuye a la recarga de aguas subterráneas que reponen los recursos hídricos .
Por otro lado, estos poros se llenarán de aire cuando no retengan agua. Una red extendida de macroporos ayuda a mejorar el intercambio de gases entre el suelo y la atmósfera , [6] especialmente cuando estos macroporos están conectados a la superficie del suelo. Los gases del suelo, como el dióxido de carbono y el oxígeno, son elementos importantes de la respiración del suelo . El oxígeno es esencial para el crecimiento de las raíces de las plantas y los organismos del suelo, mientras que la liberación de dióxido de carbono a través de la respiración es una parte integral del ciclo global del carbono .
El movimiento óptimo del agua y el aire a través del suelo no sólo proporciona elementos esenciales para sustentar la vida, sino que también son fundamentales para diversos procesos del suelo, como el ciclo de nutrientes .
Como los macroporos facilitan el movimiento del agua en los suelos, inevitablemente también influyen en el transporte de sustancias químicas disueltas en el agua. Como resultado, los macroporos pueden desempeñar un papel importante al afectar el ciclo de los nutrientes del suelo y la distribución de los contaminantes del suelo . Por ejemplo, mientras que las vías de flujo preferenciales consisten en macroporos que mejoran el drenaje del agua del suelo, los nutrientes disueltos pueden ser arrastrados rápidamente y conducir a una distribución desigual del agua, así como de las sustancias químicas en los suelos. Cuando se liberan sustancias químicas o contaminantes en exceso en las aguas subterráneas, pueden causar contaminación del agua en los cuerpos de agua receptores . [7] Esto puede ser una preocupación especialmente para algunos usos de la tierra , como las actividades agrícolas, [8] ya que conduce a problemas relacionados con la eficacia del riego y la fertilización , así como a impactos de contaminación ambiental . Por ejemplo, el exceso de nitrato convertido a partir de fertilizantes nitrogenados puede ser arrastrado al agua subterránea bajo fuertes lluvias o riego. Posteriormente, un alto nivel de nitrato en el agua potable puede causar problemas de salud. [9]
Al ser poros grandes en los suelos, los macroporos permiten un fácil movimiento del agua y el aire, lo que proporciona espacios favorables para el crecimiento de las raíces de las plantas y hábitats para los organismos del suelo . [10] En consecuencia, estos poros, con varios organismos del suelo residentes, como lombrices de tierra y larvas, también se convierten en lugares importantes de procesos bioquímicos del suelo que afectan la calidad general del suelo.
Los macroporos del suelo no son uniformes, sino que tienen una geometría irregular . Varían en forma, tamaño e incluso en la rugosidad de la superficie . Cuando se conectan entre sí, forman redes específicas en los suelos. Por lo tanto, las características de estas redes de macroporos pueden tener influencias significativas en sus funciones en los suelos, especialmente en relación con el movimiento del agua, la aireación y el crecimiento de las raíces de las plantas.
La interconexión de los macroporos del suelo afecta la capacidad del suelo para conducir agua y, por lo tanto, controla su infiltración de agua y conductividad hidráulica . Una mayor conectividad de los macroporos del suelo generalmente se asocia con una mayor permeabilidad del suelo . [11] La conexión de los macroporos con la superficie del suelo y las aguas subterráneas también contribuye a la infiltración de agua en los suelos y a la reposición de las aguas subterráneas. La conectividad de los macroporos del suelo influye en el movimiento vertical y lateral tanto del agua como de los solutos en los suelos.
Los macroporos interconectados del suelo pueden no crear caminos continuos, especialmente a través de los límites del suelo. La existencia de poros sin salida puede bloquear o ralentizar el movimiento del agua y el aire. Por lo tanto, la continuidad de los macroporos del suelo también es un factor influyente en los procesos del suelo.
Por ejemplo, una mayor continuidad de los macroporos puede dar lugar a un mayor intercambio de gases entre el suelo y la atmósfera, lo que a su vez conduce a una mejor aireación del suelo. La conexión continua de los macroporos también proporcionará espacios más amplios en los que las plantas pueden hacer crecer fácilmente sus raíces, sin sacrificar la biomasa superficial al asignar recursos para que sus raíces busquen nuevos espacios en áreas discontinuas. [12]
Si bien los macroporos del suelo se pueden conectar de forma continua para formar canales largos entre dos puntos del suelo, estos canales son en su mayoría sinuosos en lugar de rectos. La tortuosidad es básicamente una relación entre la longitud real del camino y la distancia más corta entre dos puntos. [13] En esencia, la tortuosidad de los caminos de los macroporos indica su resistencia al flujo de agua. Cuanto más sinuosos sean los caminos, mayor será la resistencia. Esto afectará a la velocidad del movimiento y la distribución del agua en los suelos.
Los macroporos del suelo son una parte vital de la estructura del suelo y su conservación es fundamental para la gestión sostenible de nuestros recursos edáficos. Esto es particularmente cierto en el caso de los suelos que están constantemente sujetos a perturbaciones humanas, como los campos agrícolas cultivados, donde la forma y el tamaño de los macroporos pueden verse alterados por la labranza.
Los macroporos del suelo se ven fácilmente afectados por la compactación del suelo . [14] Los suelos compactados, por ejemplo en los terrenos forestales , suelen tener una baja proporción de macroporos (macroporosidad) con movimiento de agua impedido.
La materia orgánica se puede incorporar a suelos perturbados para mejorar su macroporosidad y las funciones del suelo relacionadas [15]