Propiedades fisicas de los suelos




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títuloPropiedades fisicas de los suelos
fecha de publicación18.01.2016
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PROPIEDADES FISICAS DE LOS SUELOS
EL SUELO COMO SISTEMA DISPERSO
Una vez formado el suelo por los agentes y procesos de edafización, se tiene una mezcla de materiales difícil de definir cuyas propiedades dependen de su composición y de la manera en que están ligados sus componen­tes. Nuestro primer objetivo en este caso es indicar cuáles son esos componentes.

Si al suelo se le considera como un sistema disperso se pueden diferenciar tres fases: una sólida, una líquida y una gaseosa; la primera considera a los componentes inorgánicos y orgánicos y la segunda el agua y la solución del suelo, la tercera la constituye el aire (oxígeno, CO2, NH3,etc.).
La fase sólida posee mayor estabilidad y de esa propiedad nos servimos para la caracterización del suelo. Las fases líquida y gaseosa, son extremadamente inestables. Se analizará dichas fases, respecto a su composición, constitución, propiedades y las relaciones que las ligan entre sí con el suelo que condicionan.

La fase sólida es muy heterogénea y está formada por una mezcla de materiales que se diferencian en su composición, constitución y propiedades. A todos estos fragmentos se les puede separar y caracterizar de acuerdo con su tamaño, origen y propiedades.
LA TEXTURA DEL SUELO.
Se refiere a la proporción relativa de arena, limo y arcilla en el suelo. Específicamente la clasificación de texturas se basa en la canti­dad de partículas menores de 2 mm de diámetro. Si las partículas mayores de 2 mm están presentes en cantidades significativas, al nombre de la textura se le agrega un adjetivo apropiado como gravoso o pedregoso. Las fracciones según tamaño (arena, limo y arcilla) se denominan sepa­rados del suelo. Los límites de tamaño, de acuerdo con los sistemas Americano e Internacional aparecen en el Cuadro 4.1.
Antes de 1947, el separado arena muy gruesa, en el Sistema Americano se llamó "grava fina", actualmente la grava fina incluye partículas entre 2 y 12.5 mm de diámetro y el "limo" a aquellas partículas de 0.05 a 0.002 mm.
La Clasificación Internacional se basa en la escala de Atterberg. Co­mo ventaja se considera su simplicidad y que la diferencia logarítmica en­tre los valores de las diferentes fracciones es un número entero, lo que ­supone una ventaja para las representaciones gráficas. Nosotros podremos usar indistintamente cualquiera de los dos sistemas.

Cuadro 4.1. Los separados del suelo y su variación en diámetro. Sistemas Americano e Internacional.

Fracciones

Límites de los diámetros en milímetros (mm)

Clasificación Americana

Clasificación Internacional

Arena muy gruesa

2.0 -

1.0







ARENA GRUESA

1.0 -

0.5

2.0 -

0.20

Arena media

0.5 -

0.25







ARENA FINA

0.25 -

0.10

0.20 -

0.02

Arena muy fina

0.10 -

0.05







LIMO

0.05 -

0.002

0.02 -

0.002

ARCILLA

Menos de 0.002

Menos de 0.002


La textura del suelo es una característica en extremo importante. Afecta las propiedades físicas, químicas y biológicas. En términos generales los suelos se dividen en suelos de textura gruesa y en suelos de textura fina.
En los suelos de textura fina predomina la arcilla y tienen una mayor superficie activa, que en los suelos arenosos; poseen mayor capacidad de adsorción de nutrientes; usualmente son más fértiles.
Los suelos arenosos son más porosos y permiten una más rápida infiltración del agua. Sin embargo, los suelos arcillosos son de mayor capaci­dad de retención de agua debido a su mayor área superficial; tienen un mayor espacio poroso (por su más alta cantidad de microporos) total que los suelos arenosos. Esta diferencia se debe al mayor número de microporos que funcionan reteniendo una mayor proporción de agua. En los suelos arenosos hay más macroporos que funcionan en el movimiento del aire y del agua.
EL TRIANGULO DE TEXTURAS Y SU USO
La textura del suelo se expresa por los nombres de las clases que se encuentran en el triángulo de texturas (Fig. 4.1). Los nombres de las cla­ses de suelos básicamente consisten de los términos: arena, limo, arcilla y migajón o franco, usados ya sea como nombres o adjetivos o ambos.
Si suficiente arcilla está presente el nombre de la clase textural del suelo simplemente sería "arcilla". Sin embargo, si el suelo contiene un porcentaje suficiente de arena apreciablemente modifica las propieda­des impartidas por la arcilla, entonces el nombre de la clase textural del suelo podría ser "arcilla arenosa". Cuando se conocen los porcentajes de arena, limo y arcilla, el nombre de la clase textural se determina fácilmente con el uso del triángulo.


Como una aplicación práctica para obtener la denominación de la clase de textura se dan las siguientes cifras de los separados arena, limo y arcilla. Nota: Primero encontrar el valor del porcentaje de arena, luego coincidir con el valor de limo e interceptarlos con el valor de arcilla.


Arena (%)

Limo (%)

Arcilla (%)

Clase de Textura

65

25

10

Migajón arenoso

20

20

60

Arcilla

20

70

10

Migajón limoso


Al observarse en el triángulo de texturas, las denominaciones en orden de finura creciente son:


1. Arena

5. Migajón limoso

9. Migajón arcillo arenoso

2. Arena migajonosa

6. Limo

10. Arcilla arenosa

3. Migajón arenoso

7. Migajón areno arcilloso

11. Arcilla limosa

4. Franco

8. Migajón arcilloso

12. Arcilla

100

---------- Porciento de arena--------------
Fig. 4.1. Triángulo de Texturas (para determinación de clase textural).

Pedregoso – Se denomina de esta forma a suelos que contienen suficientes piedras como para inter­ferir o impedir el laboreo o prácticas de cultivo. Para que un suelo sea clasificado como pedregoso debe tener un 0.01% de la superficie cubierta con piedras. Este término se utiliza para modificar las clases texturales del suelo como migajón arcillo-pedregoso o migajón arcilloso, fase pedregosa.

Terreno pedregoso - Areas que contienen suficientes piedras como pa­ra impedir el uso de la maquinaria; usualmente de 15 a 90% de la superfi­cie está cubierta de piedras. Es un tipo misceláneo de terreno.

ANALISIS MECANICO (DETERMINACION DE LA CLASE TEXTURAL).
A la determinación del porciento de arena, limo y arcilla se le deno­mina análisis mecánico. Existen varios métodos para hacer un análisis me­cánico, pero solamente dos han sido los más comúnmente aceptados; el método de la pipeta y el método del hidrómetro (de Bouyoucos y el modificado por Day, 1965)*. Ambos métodos se basan en la proporción diferencial de asentamiento de las partículas del suelo en el agua.

Las partículas suspendidas en el agua se asientan diferencialmente dependiendo de la cantidad de superficie por unidad volumen. Las partícu­las de arcilla tienen una gran área superficial por unidad volumen y se asientan lentamente, mientras que las partículas de arena se asientan rápidamente debido a su baja superficie específica.

Las muestras de suelo que se analizan se secan, muelen y tamizan en malla de 2 mm. A las partículas inferiores a 2 mm se les trata con agua oxigenada, calentando la mezcla a la plancha para eliminar la materia or­gánica. Una consideración importante radica en el hecho de que comúnmente las partículas mayores a 2 mm de diá metro se eliminan, es decir, no se cuantifican y esta medida es muy útil para la caracterización de la pedregosidad.

* Paul R. Day (1965) Particle Fraction and Particle-Size Analysis. In Black (editor) Methods of Soil Analysis Agronomy 9, Part 1 Pág: 545­567.

En el cuadro 4.2. se presentan los límites de los porcentajes de are­na, limo y arcilla de las diferentes clases texturales y sus respectivos símbolos.
Cuadro 4.2. Porcentajes de Arena, Limo y Arcilla en las Clases Texturales de Suelos.

CLASE TEXTURAL

LIMITES EN PORCENTAJES

Denominación

Símbolo

ARENA

LIMO

ARCILLA

Arena

A

85-100

0-15

0-10

Arena migajosa

Am

70-90

0-30

0-15

Migajón arenoso

Ma

43-80

O-50

0-20

Franco

F

23-52

28-50

7-27

Migajón 1imoso

MI

O-50

50-88

0-27

Limo

L

0-20

80-100

0-12

Migajón arcillo arenoso

Mra

45-80

0-28

20-35

Migajón arcilloso

Mr

20-45

15-53

27-40

Migajón arcilloso limoso

Mrl

0-20

40-73

27-40

Arcilla arenosa

Ra

45-65

0-20

35-45

Arcilla limosa

Rl

0-20

40-60

40-60

Arcilla

R

0-45

0-40

40-100

Otros términos relativos al esqueleto grueso en el suelo son los si­guientes:

Fragmentos gruesos.- Son partículas de rocas o minerales mayores de 2 mm de diámetro.

Piedras.- Son fragmentos de roca mayores de 25 cm de diámetro si son re­dondeadas y mayores de 35 cm a lo largo del eje mayor si son planos.

Pedregosidad.- Es el término que se usa en la clasificación de los suelos y que se refiere a la proporción relativa de las piedras en y sobre el suelo.

Una vez eliminada la materia orgánica, la muestra se dispersa con al­gún compuesto químico como el oxalato y el metasilicato de sodio o el cal­gón (Hexametafosfato de sodio). Este último ha sido considerado como el más efectivo.

Después de que los agregados del suelo han sido dispersados se efec­túa la separación de las partículas de arena, limo y arcilla. La propor­ción con la cual las partículas se asientan puede ser calculada usando la Ley de Stokes.
En el método de Bouyoucos y el de Day la cantidad de partículas en suspensión es determinada usando un hidrómetro para medir la densidad de la suspensión la diferencia entre métodos, son el tiempo de las lecturas del hidrómetro; el de Bouyoucos toma dos lecturas a los 40 seg y a las 2 horas y el de Day toma unas 9 lecturas a diferentes intervalos en un tiempo de 12 horas. Cabe aclarar que el método de Bouyoucos es un método calibrado y no sigue la Ley de Stokes, a diferencia del de Day que sí la considera siendo esto una explicación de los distintos números y tiempos de lecturas.

Otro método que también se basa en la Ley de Stokes es el método de la Pipeta, en el cual, una porción de la suspensión es sacada con una pipeta a un tiempo y profundidad definidos, se evapora y la cantidad del material del suelo se determina por pesada.
La Ley de Stokes en general considera entre otros parámetros la velocidad de caída de una partícula (expresada en cm/seg), radio de la partícula (cm),densidad de la partícula (g/cm3), densidad del líquido (g/cm3), coeficiente de viscosidad del agua (g/cm/seg) y aceleración de la gravedad (cm/seg2).
El método de Bouyoucos se recomienda actualmente, se lleva acabo como análisis de rutina en Laboratorios de suelo, ya que determina la textura en forma más rápida.
7.1.9. La determinación de la textura del suelo por el procedimiento de Bouyoucos se realizará a través del método AS-09. Según Norma Oficial Mexicana, NOM-023-RECNAT-2001.

Principio y aplicación

Método para la determinación de la textura del suelo por el procedimiento de Bouyoucos. La textura del suelo define como la proporción relativa de grupos dimensionales de partículas. Proporciona una idea general de las propiedades físicas del suelo. Su determinación es rápida y aproximada. En general el problema es separar los agregados y analizar sólo las partículas. En el presente método se elimina la agregación debida a materia orgánica y la floculación debida a los cationes calcio y magnesio. No se eliminan otros cementantes como carbonatos. El tiempo de lectura se ha escogido de 40 segundos para la separación de partículas mayores de 0.05 mm (arena) y de 2 horas para partículas de diámetro mayores de 0.002 mm (limo y arena). Estos límites han sido establecidos por el Departamento de Agricultura de Estados Unidos y se han usado para construir el triángulo de texturas.

Reactivos

1. Agua oxigenada al 30%.

2. Oxalato de sodio saturado. Disolver 30 g de oxalato de sodio en 1 litro de agua.

3. Metasilicato de sodio con 36 g L-1 de lectura con el hidrómetro. Disolver 50 g de matasilicato de sodio en 1 litro de agua ajustar la solución hasta que se obtenga una lectura de 36 con
el hidrómetro.

4. Hexametafosfato de sodio (calgón). Disolver 50 g de (Na3PO3)6 en agua destilada y aforar a un litro.

Material y equipo

1. Hidrómetro de Bouyoucos con escala de 0-60.

2. Probetas de 1000 cc.

3. Cilindro de Bouyoucos.

4. Agitador con motor para dispersión.

5. Agitador de mano.

6. Termómetro de -10 a 110°C.

Procedimiento

1. Pesar 60 g de suelo de textura fino o 120 g de suelo de textura gruesa en un vaso de precipitados de 500 ml agregar 40 ml de agua oxigenada y poner a evaporar hasta sequedad, agregar otros
40 ml y observar la reacción. Evaporar nuevamente a sequedad. Repetir hasta que no haya efervescencia al agua oxigenada.

2. En general dos ataques son suficientes para la mayoría de suelos. Después de eliminar la materia orgánica y llevar a sequedad el suelo, pesar 50 g de suelo de textura arcillosa o 100 g de suelo de textura arenosa y ponerlos en un vaso de precipitados de 250 ml. Adicionar agua hasta cubrir la superficie con una lámina de 2 cm. Agregar 5 ml de oxalato de sodio y 5 ml de metasilicato de sodio y dejar reposar durante 15 minutos. Si el suelo tiene mucha arcilla puede prolongarse el tiempo hasta media hora.

3. Pasar las muestras de los vasos de precipitado a las copas del agitador mecánico, pasando todo el material con la ayuda de una piceta. Activar los agitadores y proceder a dispersar cinco minutos. Al finalizar el tiempo de agitación, bajar la copa del dispersor y pasar el contenido a una probeta de 1000 ml o al cilindro de Bouyoucos enjuagando la copa con ayuda de una piceta.

4. Agregar agua destilada hasta completar un litro con el hidrómetro dentro de la suspensión en el caso de la probeta y si utiliza el cilindro de Bouyoucos llevar a la marca inferior (1113 ml) con el hidrómetro dentro de la suspensión. Sacar el hidrómetro y suspender el suelo con un agitador de mano operando durante un minuto.

5. Tomar las lecturas del hidrómetro a los 40 segundos y después de 2 horas de terminada la dispersión con el agitador de mano.

6. Para hacer una lectura, colocar el hidrómetro dentro de la probeta 20 segundos antes del momento de la determinación, cuidando de alterar lo menos posible la suspensión. Después de hacer la lectura se seca el hidrómetro, se lava, se seca y se toma la temperatura. Si por alguna razón al hacer la lectura se acumula espuma alrededor del hidrómetro, agregar unas gotas de alcohol etílico.

Cálculos

Corregir las lecturas del hidrómetro agregando 0.36 por cada grado centígrado arriba de 19.5°C restando la misma cantidad por cada grado abajo de dicha temperatura (tabla de corrección por temperatura). La lectura a los 40 segundos multiplicada por 2 es igual al porcentaje de arcilla más limo. Restando de 100 se obtiene el porcentaje de arena. La lectura obtenida a 2 horas multiplicadas por 2 es igual al porcentaje de arcilla. El porcentaje de limo se obtiene por diferencia. Cuando se usan 100 g no debe multiplicarse por 2 ya que el hidrómetro está calibrado en porcentajes considerando 100 g de suelo. Con los porcentajes de limo, arena y arcilla se determina la textura correspondiente con el triángulo de texturas.

TABLA DE CORRECCION POR TEMPERATURA

TEMP. °C

CORRECCION

TEMP. °C

CORRECCION

15.0

-

1.62

21.5

+

0.18

15.5

-

1.44

22.0

+

0.90

16.0

-

1.26

22.5

+

1.08

16.5

-

1.08

23.0

+

1.26

17.0

-

0.90

23.5

+

1.44

17.5

-

0.72

24.0

+

1.62

18.0

-

0.54

24.5

+

1.80

18.5

-

0.36

25.0

+

1.98

19.0

-

0.18

25.5

+

2.15

19.5

-

0

26.0

+

2.34

20.0

+

0.18

26.5

+

2.52

20.5

+

0.36

27.0

+

2.70

21.0

+

0.54

27.5

+

2.858










28.0

+

3.06

INTERPRETACION DE RESULTADOS

Clave

Clase de textura

R

Arcillosa

Rl

Arcillo limosa

Ra

Arcillo arenosa

Cr

Franco arcillosa

Crl

Franco arcillo limosa

Cra

Franco arcillo arenosa

C

Francosas

Cl

Franco limosa

L

Limosa

Ca

Franco arenosa

Ac

Areno francosa

A

Arenosa


DETERMINACION DE LA TEXTURA EN EL CAMPO.
La textura del suelo también puede determinarse directamente en el campo. En general debe considerarse como una estimación y el procedimien­to consiste en tomar entre los dedos una pequeña fracción de suelo, hume­decerlo y frotarlo o moldearlo. De acuerdo a la sensación o forma, se es­tablece la clase textural.
Las normas que tradicionalmente se siguen son: la dominancia de arena da una sensación como de lija (rasposo); la dominancia en limo produce una sensación a jabón y; la dominancia en arcilla origina un material pe­gajoso y moldeable. También es común diferenciar a los suelos arcillosos de los francos por las formas que pueden moldearse. Con ambos suelos es posible hacer cordones redondeados entre las manos, pero sólo con las arcillas pueden formarse anillos. En la figura 4.2 se ilustra lo anterior.

(PEGAJOSO)



(MOLDEABLE SE (JABONOSO)

HACEN CORDONES)
FIG. 4.2 PATRONES CARACTERISTICOS EN LA DETERMINACION DE LA TEXTURA EN EL CAMPO.
Es importante que los técnicos que traten de evaluar la textura en el campo efectúen comparaciones entre los resultados analíticos y su sensación al tacto.
--- aqui
USOS DE LOS DATOS DE LA TEXTURA
La textura es una de las propiedades morfológicas más importantes y de mayor utilidad en la caracterización de los suelos.

Los usos que pueden darse a la información sobre la textura es varia­ble, a continuación se mencionan algunas de ellas:
1. En la denominación y nomenclatura de horizontes, son empleados los datos de textura, por ejemplo cuando se hace referencia al horizonte B2t, significa que esta capa de suelo u horizonte presenta una acumulación de acumulación de arcilla. Dicho horizonte, puede catalogarse dentro de la Clasificación de Suelos (es una area de la Edafología que caracteriza morfológicamente, física, biológicamente y químicamente a las distintas clases de suelo) como Horizonte ARGILICO. Para su caracterización o denominación, se debe cumplir con la siguiente relación:
% Arcilla del Horizonte Subsuperficial (B2t) debe ser igual o mayor que (= ó >) 1.2

% Arcilla del Horizonte Superficial

Es decir, para que se considere un horizonte con acumulación de arci­lla (Argílico), éste deberá tener 1.2 veces más arcilla que el horizonte superior. Por tanto los datos generados por el análisis de textura nos sirven para determinar las proporciones de arcilla que tendremos en cada horizonte y podremos definir o clasificar a un horizonte como Argílico (con acumulación de arcilla).

2. En la Clasificación de Suelos, se caracteriza a un grupo de suelos con el nombre de VERTISOLES, siendo uno de sus atributos, el contar con 30% o más de ar­cilla hasta la profundidad de los 50 cm (para la “FAO”) ó de 1 m (para el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos “USDA”). Cabe indicar que para ser Vertisol no es suficiente que un suelo cumpla con la cantidad de arcilla; sino que, además, es importante el tipo de arcilla, requiriéndose arcillas expandible del tipo de la montmorillonita. Provocando que al humedecerse se hinchen y al secarse se contraigan, formando grietas de al menos 1 cm de anchura y 50 cm de profundidad. Cuando son de color negro, de acuerdo con la FAO, se les denomina Vertisoles pélicos y cuando son de color rojizo Vertisoles crómicos. Los Vertisoles pélicos constituyen a los suelos agrí­colas más importantes de México; Ortiz (1985) reporta que los vertisoles pélicos representan el 25% de los suelos agrícolas de riego y el 18% de temporal.

Los Vertisoles tienen la propiedad de fijar NH4+, sobre todo bajo condiciones de riego y con períodos continuos de humedecimiento y secado. De tal forma que el uso de fertilizantes con ese radical debe ser cuidadoso.

3. Con propósitos de cartografía, es decir elaboración de mapas (principalmente de suelos), la FAO considera únicamente tres clases texturales que son: las texturas gruesas, medias y finas respectivamente. Cuyos límites en el triángulo de texturas se indican en la figura 4.3. y en la figura 4.4 se muestra un mapa esquemático de la distribución de las Tex­turas de los suelos dominantes en México.





4. Un aspecto relacionado con la trabajabilidad del suelo está dado con las denominaciones de suelos LIGEROS y suelos PESADOS. En los prime­ros dominan las arenas y son fáciles de trabajar y en los segundos domi­nan las arcillas y ofrecen dificultades en sus labores.

Trabajos recientes han mostrado una estrecha relación entre la textu­ra y los implementos agrícolas. Particularmente con los tipos de arados. Un ejercicio muy adecuado, sería establecer los implementos que se utili­zan en una región en función de la textura de los suelos.
5. Una información que particularmente se tiene interés en mostrar en esta parte, es la relación textura - cultivos. En el cuadro 4.4 se presentan las clases texturales óptimas para algunos cultivos en condi­ciones de secano. En el cuadro 4.5 se reportan las tolerancias de dife­rentes cultivos a texturas pesadas (arcillosas) y en el cuadro 4.6 la re­lación cultivos-texturas con la nomenclatura de la FAO (gruesa, media y fina).

Otro aspecto relevante, es el relacionado con el conocimiento em­pírico; en diferentes áreas de nuestro país, existe el consenso que las "tierras arenosas" son las menos productivas, mientras que los "barros" son los mejores suelos. Además, las "lamas", limos o sedimentos de las corrientes de agua, se les atribuye propiedades de gran fertilidad consi­derándolos como abonos.





+ = Adecuado, (+) = Marginal.

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