Perfil, Procesos y Factores formadores de Suelo

parte de lo que vimos en clases… Perfil, procesos y factores del Suelo

El Suelo y Algunos Modelos Conceptuales

Desde el punto de vista agronómico, el suelo es el sitio donde viven y crecen las plantas y animales, las cuales son altamente importantes, en el mantenimiento de la vida humana. Este debe ser el concepto que predomine para los estudiantes de pedología así como también para agricultores.

La Pedología nace como ciencia solo cuando se pudo saber qué era un suelo, cuando se tuvo conciencia de su objeto de conocimiento, porque no siempre el suelo fue el objeto de este saber. Actualmente coexisten diferentes ideas sobre el suelo; entre ellas que es un medio para el crecimiento de las plantas, que es la parte superficial de la roca meteorizada, que es un cuerpo natural organizado. Con esta ultima definición de suelo, se obtuvo conciencia del objeto de conocimiento de la Pedología y es precisamente esta definición la que le da el carácter de ciencia.

Para entender tanto la Ciencia del Suelo, como su relación con las principales preocupaciones ambientales y socioeconómicas es ideal acudir al auxilio de varios modelos conceptuales del sistema suelo:

1. El suelo como cuerpo natural.

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El suelo es un cuerpo natural que varía de modo continuo en el espacio y en el tiempo. Esta variabilidad está condicionada por la de otros recursos naturales (clima, organismos, relieve, litología, etc.).  Sin embargo, para el estudio de los suelos, el perfil  edáfico se ha venido dividiendo arbitrariamente en individuos-suelos conocidos como el pedón y asi se facilita el estudio. La suma de pedones se denomina Polipedon, ver figura 1. A su vez, los polipedones son agrupados en unidades de mapeo con la finalidad de elaborar representaciones cartográficas (Malango, 1998). Convencionalmente, las unidades de mapeo o coro petas son separadas mediante fronteras abruptas. No obstante el reconocedor o levantador de suelo reconoce que son continuas separadas según valores taxonómicos. Cada una de ellas se caracteriza por uno o varios individuos-suelo (Edafotaxa) con propiedades morfológicas, físicas, químicas y mineralógicas concretas.

Figura 1

2. El suelo como substrato del desarrollo vegetal

Este modelo hecho precede al nacimiento de la propia Pedología. Tradicionalmente se ha utilizado como la principal herramienta para la interpretación de los levantamientos de suelos en el campo agronómico. Pretende analizar, mejorar, organizar y predecir el desarrollo vegetal (cultivos, pastos, bosques), conceptuando sobre la aptitud y manejo de los suelos frente a diversos usos (dosis de fertilizantes, irrigación, etc.). Las propiedades de suelos más relevantes para este modelo (medidas directamente o inferidas mediante funciones de edafotransferencia, etc.) son: agua útil, nutrientes asimilables, conductividad del calor, posibilidad de expansión del sistema radicular etc.

También se presta cierta atención tanto a la actividad biológica, en cuanto afecta a la disponibilidad de nutrientes, como a los problemas de toxicidad, naturales o producidos por las intervenciones humanas. Los estudios de fertilidad de suelos, ensayos en parcelas experimentales, etc., son esenciales para el modelo. La escala temporal relevante para el estudio de los procesos considerados oscila entre unas semanas y varios miles de años. Los nuevos desarrollos tecnológicos están mejorando los enfoques tradicionales hacia aquellos de mayor precisión y sofisticación.

3. El suelo como entidad geológica

En la antigüedad, esta representación del sistema suelo tan solo ha sido precedida por el modelo anterior. Considera que el suelo es, esencialmente, una entidad geológica, originada por la alteración de los materiales litológicos de la superficie terrestre como consecuencia de la acción del clima y los organismos actuando en el tiempo. Por estas razones, durante el periodo de mayor apogeo de esta tesis (siglo XIX e inicios del XX), los suelos fueron clasificados atendiendo principalmente a la naturaleza de las rocas subyacentes y/o por las propiedades fisicoquímicas del regolito, permaneciendo los factores climáticos y biológicos en un segundo plano. Con el transcurso del tiempo, esta representación del suelo, es decir la alteración del material litológico y la constitución de regolitos y perfiles de meteorización, ha ido evolucionando dentro del ámbito de la Geología, asociándose a disciplinas tales como la Geomorfología y la geoquímica del paisaje. La escala temporal adecuada para el estudio de los procesos implicados cubre uno o más millones de años.

4. El suelo como manto estructural

Se trata de un modelo de gran importancia en lo que concierne a la interpretación de los datos de los levantamientos de suelos. Sin embargo, su uso es relativamente reciente. La aplicación de este tipo de representación ha sido llevada a cabo esencialmente por ingenieros y especialistas en geotecnia. A pesar de ello, los cartógrafos de suelos y otros pedólogos han realizado contribuciones relevantes a través del análisis de las relaciones Suelo-Geomorfología y del estudio de las propiedades mecánicas de los suelos. Este modelo utiliza como propiedades edáficas relevantes: la resistencia, la plasticidad, la consistencia, la infiltración, la compactación, la porosidad de los suelos, etc. La escala temporal para el estudio de los procesos implicados oscila entre varias semanas y cientos de años.

La perspectiva estructural, muy utilitarista, relacionada con la tecnología de suelos, tiene importantes aplicaciones en los estudios de desarrollo urbano, gestión de cuencas, estabilidad de laderas, transporte, colmatación de presas y lagunas, localización de vertederos, etc.  Actualmente, desde la perspectiva de los sistemas dinámicos no lineales, el suelo puede ser considerado como un medio poroso heterogéneo con sus propias leyes de auto-organización.

5. El suelo como manto transmisor de agua

Esta representación, también de naturaleza utilitarista o aplicada considera al suelo como un elemento del ciclo hidrológico (absorción, almacenamiento y transmisión de agua en el paisaje). Las propiedades físicas del suelo y sus relaciones con el sustrato, clima y vegetación son sus principales objetivos. Las herramientas básicas para interpretar los datos se sustentan en la aplicación de modelos matemáticos: empíricos, deterministas y/o estocásticos y fractales. Un ejemplo seria, como se ha visto en el modelo anterior, la utilización de modelos de flujo en medios porosos heterogéneos que hacen uso de los recientes progresos en física y matemáticas del caos. Las funciones de pedotransferencia de propiedades físicas son usadas, frecuentemente, para estimar algunos de los parámetros de los modelos. Esta representación tiene en los estudios de erosión, estabilidad de laderas, respuesta hidrológica de cuencas y parcelas experimentales, etc., sus principales campos de aplicación. Por tanto, mediante ella, pueden abordarse ciertos estudios de calidad ambiental, riesgos naturales, planificaciones agrícolas, forestales y urbanas, etc. La escala temporal adecuada para el análisis de los procesos considerados oscila desde unas pocas semanas a cientos de años.

6. El suelo como componente del ecosistema

El objetivo de la perspectiva eco-pedológica es la comprensión del suelo como un subsistema de los ecosistemas terrestres. Se trata de un modelo relativamente reciente y multidisciplinar. Aborda el estudio del suelo y sus interacciones con los restantes elementos de los ecosistemas. Sin embargo, el suelo, en sí mismo, también puede ser considerado como un ecosistema.

Esta representación se ha centrado preferentemente sobre los ciclos de nutrientes, las biocenosis edáficas, los flujos de energía y materia y las redes tróficas. Así, pues, se diferencia de los modelos anteriores por su énfasis sobre los aspectos biológicos y bioquímicos de los suelos, incorporando adicionalmente diversos conceptos originados en el ámbito de la Ecología. La escala temporal adecuada para el estudio de los procesos implicados es muy amplia, de un día a millones de años.

Esta perspectiva, aunque de indudable interés científico, posee actualmente ciertas dificultades para su aplicación en los levantamientos de suelos.  Debe tenerse en cuenta que, el suelo, es uno de los subsistemas de los ecosistemas terrestres cuya estructura y funcionalidad son menos conocidas. Así mismo una buena parte de sus propiedades son transitorias, es decir cambian rápidamente en el espacio y sobre todo en el tiempo, estando adicionalmente condicionadas por su ciclo anual.

7. Modelo holístico de la pedosfera

El concepto de pedósfera (edafósfera para Ibáñez y Alba, 2000) se ha venido utilizando más o menos regularmente en ciertos contextos. Sin embargo, los problemas ambientales de alcance planetario reclaman el interés de redefinirlo con mayor rigor (Ibanez y García Álvarez 1991). La necesidad de clarificar un patrón global de los paisajes de suelos del mundo, desde una perspectiva holística, es hoy más urgente que nunca.

El modelo fue propuesto por Ibáñez y García Álvarez (1991) e Ibáñez y otros (1995) y contempla una visión lo mas globalizadora (holística) posible del sistema suelo, considerando igualmente al regolito. Adicionalmente, intentan reconocer la naturaleza del continuum edáfico y plantean el uso de nuevas metodologías para su estudio. Por último, abordan el análisis simultáneo de la pedósfera (edafósfera) y el modelado terrestre (Geomorfología), por considerarlos elementos integrantes de una misma entidad básica: la geoderma.

La edafósfera es un sistema auto-organizativo con las suficientes peculiaridades genéticas, estructurales, dinámicas y evolutivas para ser considerada como un subsistema susceptible de ser individualizado en el contexto del sistema biogeósferico (Ibáñez y García Álvarez, 1991). Sin embargo, también es cierto que se comporta mas como una «esfera» de frontera o interacción entre diversas esferas primarias (atmosfera, litosfera, hidrosfera, biosfera, etc.) que como una de estas últimas.

Una de las conceptualizaciones del sistema suelo de más amplia aceptación se remonta a la ecuación de los factores de estado de Jenny (1941). Según este autor, el estado de desarrollo de un suelo es función del clima, la litología, los organismos, el relieve y el tiempo, así como de ciertos factores de menor relevancia. Expresado axiomáticamente:

S =f (cl, li, bio, re, t) (1.1)

Si a continuación se sustituye al clima por atmosfera e hidrosfera (incluyendo también en esta ultima a la criósfera), organismos por biosfera,  litología por litosfera y se desplaza el relieve al primer término de la ecuación se obtiene la siguiente expresión:

Geoderma = f(sol, re) = f (at, hi, li, bio, t) (1.2)

Es decir, el suelo y el modelado terrestre son una misma esfera de frontera con propiedades auto-organizativas propias que proceden de la acción conjugada en el tiempo de las mencionadas esferas primarias (Ibanez y otros., 1994. Dentro de esta expresión  podría incluirse también la acción humana o tecnosfera, segregándose pues, por sus peculiaridades, del resto de los organismos vivos. Debe tenerse en cuenta que existen ciertas estimaciones que señalan que, actualmente, el hombre moviliza anualmente mas sedimentos superficiales (incluidos los suelos, por supuesto) que todos los restantes agentes morfogenéticos simultáneamente.

La edafósfera seria como una geoderma o geomembrana del modelado terrestre con ciertas analogías a las biomembranas de los seres vivos. No obstante posee rasgos organizativos propios. Adicionalmente, también cabe señalar que se trata de un sistema abierto, complejo, polifásico y polifuncional. Como geomembrana epi-litosferica, a través de la edafósfera se producen y regulan los flujos de energía y materia con aquellas esferas del sistema planetario con las que interactúa. Es decir afecta y es afectada por la litosfera, hidrosfera, biosfera, etc. Estas propiedades de la edafósfera provienen de su estructura: ligera, porosa, permeable a los gases atmosféricos y al agua, así como por constituir la habitación de las biocenosis terrestres e incluso acuáticas (la microflora y los taxones de menores dimensiones de la microfauna son organismos acuáticos).

Este nexo de unión entre edafósfera y modelado terrestre, o lo que es lo mismo entre las matrices disciplinarias de la Edafología, Geomorfología y Geoquímica de los procesos de alteración no debe contemplarse como un artilugio conceptual elaborado por los autores, sino como una propuesta reiterada en la bibliografía. De hecho, la cartografía de suelos suele hacer uso de las estrechas interconexiones existentes entre los paisajes de suelos (de difícil análisis desde la superficie terrestre) y los paisajes geomorfológicos (fácilmente diferenciables en el campo y mediante teledetección). Dicho de otro modo, gran parte de los modelos que se utilizan en los reconocimientos de suelos para la delimitación de las unidades de mapeo se basan en las mencionadas relaciones. Para ser más rigurosos, el concepto de geoderma debería incluir también, como se especifico con anterioridad, todo aquel material subsuperficial que, sin considerarse suelo, recubre las rocas inalteradas subyacentes. Se refiere más concretamente a los mantos o perfiles de alteración con sus correspondientes procesos de auto-organización.

8. El suelo como componente de los sistemas superficiales terrestres

El concepto de geosistema o geoecosistema como sinónimo de sistema superficial terrestre pretende abarcar a todas aquellas estructuras naturales que componen, e interactúan, en la superficie terrestre. De hecho, amplía la visión tradicional de la teoría ecológica al contemplar, con el mismo rigor y peso especifico, las estructuras bióticas y abióticas del paisaje. Básicamente, los geosistemas pueden ser entendidos como entidades dinámicas que responden tanto a sus propios cambios internos como del medio (externos), y cuyos componentes se encuentran estrechamente interrelacionados, organizándose jerárquicamente en el espacio y el tiempo. Se han elaborado diversas propuestas para la conceptualización de los geosistemas, partiendo de la teoría de los sistemas jerárquicos. Ya se ha comentado como, a partir de la ya descrita ecuación de los factores de estado de Jenny (1941), su formulación se ha generalizado a escala planetaria por introducir el concepto de esferas planetarias (Ibanez y otros., 1994, 1995). Nótese que esta alternativa sustituye la concepción atomista implícita en la versión tradicional a otra que, explícitamente, reconoce la naturaleza del continuum de los factores formadores.

Para estos autores no existe impedimento lógico y científico alguno para sustituir clima por atmosfera e hidrosfera (incluyendo también en esta ultima a la criósfera), organismos por biosfera, litología por litosfera y relieve por topósfera. Como se ha visto Ibáñez y otros. (1994, 1995), pero también con algunas modificaciones, Huggett (1975) y posteriormente Phillips (1989), con el fin de tratar el continuum suelo-regolito-modelado como una entidad única e indivisible, realizan esta operación, transfiriendo, además, la tropósfera al primer término de la ecuación (y considerando o no la tecnósfera), dando paso así de la ecuación (1.1) a la (1.2).

Cabe recordar que con posterioridad a su proposición inicial, el propio Jenny (1961 y 1980) modifico la ecuación (1.1) con objeto de formalizar el concepto de ecosistema, aunque de hecho, se trata más bien del geoecosistema. Más concretamente:

ec, s, v, a = f (cl, or, r, p, t,……) (1.3)

En donde ec puede ser cualquier propiedad del geoecosistema (p. ej. producción primaria), s seria una propiedad del suelo, v de la vegetación y a de los animales. Por su parte cl, or, r, p, t y (…) son equivalentes a las de la ecuación (1).

Ibáñez y otros. (1994, 1995) también intentaron unificar bajo una doctrina común dos concepciones del suelo tan distintas como las de Jenny (1941) y Simonson (1959). Estos autores consideran que los suelos (e implícitamente los geoecosistemas) son estructuras disipativas al borde del caos. En consecuencia, son susceptibles de estudio mediante disciplinas tales como la termodinámica del no equilibrio (Prigogine y Stengers 1983 y 1990; Huggett 1988; Ibáñez y otros. 1991) o la sinergética (Haken 1983).

Las Cubiertas Pedológicas

Lo que en Pedología se llama suelo, un cuerpo natural continuo y tridimensional, es llamado por Baize y otros (1995) Cubierta Pedológica. Las Cubiertas Pedológicas están formadas por constituyentes minerales y orgánicas, presentes en estado sólido, líquido o gaseoso. Estos constituyentes se organizan entre ellos, formando «estructuras» especificas del medio pedológico. Las Cubiertas Pedológicas están en perpetua evolución, lo que les confiere una dimensión suplementaria: el tiempo. Así, su estudio debe asentarse sobre tres series de datos:

1) datos de constitución

2) datos estructurales (organizaciones)

3) datos relativos a las dinámicas (funcionamiento, evolución)

Las Cubiertas Pedológicas son continuas en la mayoría de los casos pero a veces son muy reducidas, o están ausentes. Además, son frecuentemente modificadas por las actividades humanas. Son continuos heterogéneos, pero las variaciones que se observan de un lugar a otro no son aleatorias porque ellas mismas están estructuradas.

Los autores distinguen varios niveles de organización en una cubierta pedológica. Los niveles más finos («organizaciones elementales», «ensamblaje») se captan con ayuda de diversas herramientas, desde el microscopio electrónico hasta a simple vista. En los niveles más elevados se distinguen:

• Los horizontes: ellos resultan de la subdivisión de una cubierta pedológica en volúmenes considerados como homogéneos. Son directamente perceptibles a simple vista en el terreno por su dimensión vertical de centimétrica a métrica. El muestreo es posible, y se puede hacer a mano.
• Los sistemas pedológicos: en estos sistemas varios horizontes están asociados y ordenados en el espacio. La dimensión usual de esta organización es hectométrica o kilométrica, o más grande. No son perceptibles sobre el terreno, en un solo sitio. De ahí el interés de las prospecciones itinerantes, de las fotografías aéreas y de las imágenes por satélite.

Para estudiar las Cubiertas Pedológicas es indispensable efectuar sondeos, excavar calicatas y pozos, describirlos, y muestrearlos para análisis y exámenes complementarios. Estos puntos de observación y de muestreo deben ser localizados con criterio en función de un análisis previo del paisaje (geomorfología, hidrografía, vegetación, etc.) pero también teniendo en cuenta las informaciones adquiridas progresivamente.

Las Cubiertas Pedológicas, además, han sufrido en el curso del tiempo transformaciones seudo-ciclicas, reversibles o irreversibles. Las diferentes organizaciones y ciertos caracteres evolucionan con duración y según periodicidades diversas: diarias, estacionales, anuales. Las fechas de observación y de muestreo constituyen informaciones necesarias.

Solum

Otros conceptos usados para observar y describir la Cubierta Pedológica son el Solum y el Perfil. El Solum es un corte vertical de una cubierta pedológica o polipedon observable en una calicata abarca los horizontes A y B. Si es posible, se integra en el solum un espesor suficiente de la roca subyacente para permitir su caracterización. Las dimensiones horizontales de un solum son decímetros de ancho y algunos centímetros de espesor suficientes para la exploración y la descripción de sus caracteres. La dimensión vertical del solum varía de algunos centímetros a varios metros.

Los «solum-conceptos» son abstracciones que se constituyen en el consciente colectivo de un grupo de pedólogos por generalización de las observaciones repetidas. Esta conceptualización, hablaría del estado de adelanto de las ciencias y de la experiencia de cada uno asocia una cierta morfología, un cierto funcionamiento, un conjunto de propiedades y un modo de evolución con la finalidad de definir categorías: categorías morfológicas, pedogenéticas u otras.

Bibliografía

Casanova, Eduardo. Introducción a la Ciencia de los Suelos. Universidad Central de Venezuela. Caracas, 1991

Zapata, Raul. Química de los Procesos Pedogenéticos.  Universidad Nacional de Colombia. Medellin, 2006