Temas 1-13 - Edafología PDF

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Apuntes Edafología de 3º de Biología...

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Edafología

3º Grado en Biología 2013/2014

TEMA 1. CONCEPTO DE SUELO El suelo es un cuerpo natural, tridimensional, abierto, dinámico, resultado de la interacción de una serie de factores formadores (litología, clima, geomorfología, organismos vivos, tiempo) mediante unos procesos. Resultado de la evolución o génesis del suelo, se diferencian unos horizontes a partir del material original, que se denominan horizontes genéticos. Se trata de capas de disposición horizontal o subhorizontal. Al corte vertical del terreno que permite estudiar el suelo en su conjunto, desde su superficie hasta el material originario se le denomina perfil. La calicata es una excavación de cierta profundidad que se realiza para el estudio edafológico o pedológico de un terreno. Los horizontes de un perfil se delimitan atendiendo a distintos aspectos. El suelo queda delimitado en su parte superior por la superficie de terreno, mientras que su límite inferior puede ser más difícil de determinar. La profundidad de la roca madre e interior puede ser mayor o menor según sea sierra, campiña… Para estudiar, describir y muestrear un suelo se delimita de forma arbitraria mediante un volumen mínimo. El soil survey staff utiliza como unidad mínima el pedión. El pedión es el volumen arbitrario de suelo, considerado como el más pequeño que puede reconocerse como suelo individual. El conjunto de pediones contiguos similares forma el polipedion, que constituye una unidad de suelo para la clasificación y cartografía. Descripción de suelos Uno de los primeros pasos en el estudio es su descripción. Existe una serie de características del suelo que pueden observarse directamente y medirse fácilmente en el campo. Las relaciones existentes entre estas características morfológicas y otras propiedades permiten a itinerancia. El límite entre horizontes está determinado por el espesor, profundidad, textura, color, manchas, elementos gruesos, textura, estructura, consistencia, acumulaciones y grietas. Metodología -

Información acerca del sitio de la muestra Información general acerca del suelo Descripción de los horizontes

El estudio morfológico de un suelo exige la apertura de una calicata, la cual es una excavación de mínimo 2 metros si se puede, dependiendo del terreno. Deben identificarse los horizontes y darles nombre, pasando a estudiar sus propiedades que serán anotados en una ficha. Tras la descripción se procede al muestreo empezando por la base para no contaminar. Funciones de un suelo -

Producción de biomasa Hábitat biológico y reserva genética Fuente de materias primas Medio histórico (fósiles) Filtración Medio físico

¿Por qué se estudia el suelo? Por su actuación como sustrato para el desarrollo vegetal. Es el fundamento de la vida en ecosistemas terrestres ¿Qué es el suelo? Medio para crecimiento de plantas, es una roca alterada, es un complejo dinámico, es el producto de interacciones con el medio ambiente, es un ente natural que evoluciona, es un sistema termodinámicamente abierto. Características que diferencian al suelo de otros recursos Su capacidad de almacenaje y amortiguación. Además es prácticamente no renovable, con una cinética de degradación relativamente rápida, y tasas de formación y regeneración extremadamente lentas. Aproximaciones conceptuales del suelo El suelo como substrato para el desarrollo vegetal, como cuerpo natural e independiente, como manto estructural, como manto transitor de agua, como ecosistema. TEMA 2. FORMACION DEL SUELO Factores formadores del suelo (condiciones ambientales) Estos factores controlan unos procesos. Dan lugar a un suelo con unas características determinadas por la secuencia de horizontes genéticos. Los factores definen al estado del suelo y su importancia es variable respecto al suelo que finalmente se desarrolla. Estos factores formadores son: clima, organismos vivos, relieve, tiempo y material parental.  CLIMA Componentes: humedad, temperatura, balance hídrico, viento. 

Precipitaciones La precipitación anual no siempre es el mejor indicador. Periodo en el que caen y con qué intensidad. El agua que penetra es menor que la precipitación que cae en ese lugar: - Escorrentía superficial - Evaporación de la superficie del suelo y vegetación - Evapotranspiración de las plantas Cuando en un suelo encharcado se acumula mucha materia orgánica hablamos de TURBAS.

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Humedad Cuando el contenido de humedad es alto hay más materia orgánica, un movimiento neto de agua y una solubilizacion de sales. En climas áridos varia el tiempo de vegetación, no hay migraciones.

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Balance hídrico Relación entre evaporación y precipitación: Si la precipitación es mayor que la evaporación, arrastra iones hacia horizontes profundos Si la precipitación es menor que la evaporación, hay un ascenso de agua por capilaridad, junto con las sales que contienen. Sales llamadas calientes.

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Viento Provoca un aumento de evaporación y de erosión, especialmente en zonas áridas

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Temperatura Dilataciones y contracciones que rompen la roca madre. Varía con la latitud, la altitud, el grado de absorción y reflexión de la radiación solar. La radiación solar se incrementa con la elevación, difiere estacionalmente, afectada por la nubosidad u otro disturbio atmosférico. Cuanto más oscuro sea el suelo, mas radiación solar absorbe y más bajo es el albedo. El efecto de la cubierta vegetal varía con la densidad, la altura y el color de la vegetación. La temperatura afecta a la alteración y síntesis mineral y a los procesos biológicos. La meteorización se intensifica a temperaturas altas. Por cada 10 º C de incremento de temperatura, aumenta la actividad biológica.

 Organismos vivos Microorganismos o macroorganismos (menor o mayor de 2 mm) -

Macrofauna edáfica: pequeños mamíferos, insectos, miriápodos, lombrices de tierra, babosas, ácaros, arañas. Mejoran la estructura por su movimiento en el mismo y la cantidad de materia orgánica que incorporan. Las lombrices de tierra son las más importantes (34 toneladas de suelo por año que pasa por el cuerpo de una lombriz) como consecuencia hay una mayor proporción de materia orgánica, una mayor cantidad de nitrógeno total y en forma nítrica, un pH más elevado y una mayor riqueza en Ca, Mg y P asimilables.

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Microfauna edáfica: rotíferos, nematodos y protozoos. Los rotíferos se encuentran en zonas pantanosas (turbas) en condiciones anaerobias. Los nematodos pueden ser predadores, saprofitos, etc. Los protozoos son bacteriófagos controladores de poblaciones bacterianas.

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Macroflora edáfica: se refiere a las raíces de plantas superiores. Su papel es: · Fuente de materia orgánica, sobre todo de en las capas inferiores · Tienden a mantener estructura grumosa por su efecto de malla · Contribuyen mecánicamente a la disgregación de las rocas · Evitan la erosión · Mediante la respiración influyen en la alteración química de los minerales · Favorecen, en sus proximidades, una microflora del suelo extremadamente rica como consecuencia de la secreción de productos fácilmente descomponibles. El número de microorganismos que viven en la zona inmediatamente a la raíz, la rizosfera, es muy elevado. · Reincorporan al suelo gran parte de los nutrientes que absorben; frenan los efectos de lavado

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Microflora edáfica: · Algas: al ser autótrofas, la mayor parte de las algas, su influencia en la descomposición de los residuos orgánicos es nula. Algunas cianofíceas, en

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terrenos encharcados y expuestos al sol, son fijadoras de nitrógeno atmosférico. Hongos: descomposición de los restos orgánicos y descomponen los productos originales (celulosas, lignina y resinas). Su papel en la mineralización progresiva de este humus es casi nula. Actinomicetos: descomponen los restos orgánicos e influyen en la síntesis de los productos descompuestos. Algunos producen sustancias probioticas o antibióticas, otras son parásitos. Bacterias: las aerobias intervienen en la humificación (descomposición y síntesis) y en la humificación progresiva. Muchos son autótrofos, obtienen su energía por oxidación de los constituyentes minerales. Realizan las siguientes transformaciones básicas: amonificacion y nitrificación, fijación del nitrógeno atmosférico y oxidación del azufre.

Hombre: provoca la destrucción y erosión del suelo y la recuperación de suelos tropicales.

 Material parental Material consolidado o no, a partir del cual comienza a desarrollarse un suelo. Elemento pasivo de la edafogenesis sobre el que actúan otros factores. Representa el estadio inicial del sistema suelo. Para establecer las relaciones entre la formación de suelo y el material de que procede debe tenerse en cuenta el tipo de roca, su comportamiento frente al agua, los productos que dan lugar su meteorización y las condiciones del medio (humedad, temperatura, drenaje) Dos grandes grupos de materiales originarios: - Material in situ consolidado (autóctono) - Material transportado y depositado (aloctono), no consolidado, transportado por el agua, la gravedad, el hielo, el viento, depositado recientemente por una erupción volcánica. El material originario influye en un suelo determinando en parte el color, la composición, la textura, la estructura, el pH, etc. Esta influencia depende de la susceptibilidad de la roca a meteorizarse, características físicas, etc.  Relieve La formación de suelo se ve afectada por: - Inclinación: afectan a la escorrentía y erupción. Una menor inclinación implica un mayor espesor. - Longitud - Orientación de las laderas: afectan al microclima (solana y umbría) - Posición: afecta el espesor, drenaje y presencia de sales El factor relieve actúa directamente e indirectamente: -

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Directa: erosión. Puede poner al descubierto horizontes profundos y la roca madre. Migraciones oblicuas que actúan empobreciendo las cumbres, acumulándose en el pie. Esta sucesión de suelos idénticos según curvas de nivel, pero variando de forma continua a lo largo de la pendiente es la llamada catena o cadena de suelos. Indirecta: hidromorfía.

 Tiempo Todos los demás factores actúan durante un tiempo. Provoca una evolución en el desarrollo de un suelo. Cuando un conjunto de suelos se cree que están relacionados por diferencias en un único factor se dice que forman una secuencia. Puede haber cinco secuencias, por los cinco factores: - Litosecuencias: suelos relacionados por diferencias en el material parental - Cronosecuencias: suelos relacionados por diferencias en la edad - Climosecuencias: suelos relacionados por diferencias climáticas - Biosecuencias: suelos relacionados por diferencias en organismos vivos - Toposecuencias: suelos relacionados por diferencias en el relieve Según estos factores formadores podemos diferenciar tres tipos de suelos: 

Suelos zonales Son suelos maduros, en cuya evolución predomina el clima, son suelos de carácter regional debido a la vegetación y las regiones climáticas. Suelos en zonas polares, suelos en latitudes medias cálidas (clima mediterráneo). Suelos de latitudes medias frías, suelos de latitudes bajas (climas tropicales y húmedos)

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Suelos intrazonales Suelos en los que hay alguna anomalía local del relieve, material parental o vegetación lo suficientemente fuerte para modificar la influencia del clima regional Reflejan la influencia dominante de un factor local sobre el efecto normal de clima y vegetación.

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Suelos azonales Suelos inmaduros, poco desarrollados. Está condicionado por un factor litológico o topográfico. Se encuentran tres grupos respecto al factor litológico: - Rendzina: formado sobre rocas calizas - Ranker: formado sobre rocas silicatadas - Chernozem: formado sobre el LOESS Se encuentran dos grupos respecto al factor topográfico -

Hidromorfos o gleys: zonas encharcadas Aluviales: sobre los sedimentos de llanuras de inundaciones de los ríos

TEMA 3. FORMACIÓN DEL SUELO. PROCESOS FORMADORES.  Procesos formadores generales:    

Ganancias Perdidas Transferencias intensidades Transformaciones

difieren en sus velocidades e

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Procesos básicos: - Transformaciones minerales - Eluviacion- iluviacion - Lixiviado - Edafoturbacion - Acumulación de materia orgánica

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Procesos compuestos: resultan de la actuación simultánea o en cadena, de varios procesos básicos. Según crean o destruyan horizontes: - Procesos de haploidizacion: destrucción - Procesos de horizonacion: creación

 Ganancias (adiciones):         

Agua (superficial y subterránea) Material disuelto y en suspensión en el agua Solidos transportados por el viento Gases de la atmosfera Energía del sol Restos de plantas y animales Carbono orgánico sintetizado por bacterias fotoautotrofas Carbono orgánico derivado de raíces de plantas Nitrógeno orgánico sintetizado por bacterias fijadoras de N

 Perdidas:       

Material superficial por acción eólica Material eliminado por erosión Lixiviado de material disuelto (por la parte inferior) Absorción de nutrientes por las plantas CO2 producido por plantas, animales, y microorganismos Gases producidos por bacterias desnitrificantes Gases, como el metano, producidos por bacterias anaerobias

 Transferencias (translocación):

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Por mezcla o edafoturbacion que tienden a destruir horizontes: -

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Faunaturbacion: animales Floraturbacion: caída de arboles Agiloturbacion: expansión y secado de suelos con arcillas esmeticas Crioturbación: hielo-deshielo Sismoturbacion: terremotos

Por eluviacion-iluviacion que tienen a crear horizontes: Gradientes de potencial hidráulico y de la concentración de solutos en los poros del suelo. Se pueden mover verticalmente dentro de un perfil: minerales solubles, coloides, compuestos orgánicos en respuesta a movimientos de agua. La actividad biológica también puede provocar gradientes en composición. Se distinguen dos fases: - Eluviacion: movilización, transporte y perdida. En horizontes superficiales E y A. - Iluviacion: inmovilización y acumulación con ganancia o enriquecimiento. En horizontes subsuperficiales, horizontes B.

 Transformaciones Los componentes del suelo son transformados por reacciones químicas. Los componentes orgánicos se descomponen, algunos minerales se disuelven, otros precipitan, otros se forman a partir de minerales primarios. Estas transformaciones dan lugar a la estructura del suelo, cambios de color y la formación de los horizontes (se cambia el perfil del suelo). 

Meteorización - Física: disgregación mecánica de la roca - Química: cambios en la composición química y mineralógica - Biológica: incluye los dos tipos, física y química (raíces de las plantas, galerías, madrigueras, etc.). La química es debido a las sustancias acidas que generan los microorganismos y por la captación diferencial de cationes por parte de la planta. La meteorización química presenta unas características de los compuestos intermedios y finales que dependerán de la roca originaria y estabilidad de sus minerales, y de las condiciones del medio. Las principales reacciones de la meteorización química son: o

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Hidratación: incorporación de moléculas de agua a la estructura cristalina del mineral, dando lugar a un mineral distinto (ej. Hidratación de anhidrita a yeso, o de oligisto a limonita) Hidrolisis: proceso por el que el agua, que contiene iones H+ y OH-, provoca la ruptura de la estructura interna de los minerales silicatados, liberando al menos dos compuestos, uno de carácter ácido y otro de carácter básico. Disolución: mezcla homogénea de una sustancia o compuesto de la roca en un líquido, generalmente agua. Aunque muchos minerales son insolubles en agua, en acido si lo son y puede provocar una disolución.

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Carbonatación: es un caso particular de disolución, que interviene también el ion HCO3- procedente de la disolución en el agua de CO2 atmosférico o del suelo. Así pueden ser atacadas rocas no solubles en agua. Los bicarbonatos migran dentro de un perfil hasta cierta profundidad donde precipitan en forma de carbonatos. La precipitación de carbonatos se da bajo diferentes morfologías: I. Acumulaciones filiformes: pseudomicelios II. Esféricas: nódulos III. Rellenando huecos de antiguas raíces: rizoconcreciones IV. Como cubierta bajo las rocas: cemento geopetal *blandas: horizontes cálcicos o hipercalcicos Acumulaciones *duras, cementadas: horizontes petrocalcicos generalizadas

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Oxidación: se produce por el contacto con el aire con las rocas en agua cuya composición entra en minerales ricos en elementos metálicos, especialmente hierro, formando oxido férrico, dando lugar a limonita o hematites. Rocas oxidadas presentan una patina superficial, del color de oxidación del mineral que favorece los mecanismos de degradación.

 Procesos compuestos 

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Argiluviacion: proceso por el cual las arcillas se mueven como una suspensión coloidal desde los horizontes superiores hacia los inferiores. Se produce en áreas con periodos alternantes húmedos y secos (forma agregados). Gypsificacion o yesificacion: se acumula el yeso en el perfil del suelo. Se produce en climas áridos. El yeso se produce en forma de acumulación. Si el yeso cementa por completo se habla de un horizonte petrogypsico. Salinización: acumulación de sales más solubles que el yeso de forma natural o artificial. En condiciones naturales se da en zonas más bajas (suelos salinos primarios). De forma artificial se denominan suelos salinos secundarios. Sodificacion: se elimina por completo el sodio del complejo de cambio del suelo quedando en solución. Se produce un lixiviado de sales. Suele ir acompañado de iluviacion de arcillas favoreciendo su dispersión (individualización de las partículas de arcilla que provoca la ruptura de los agregados) Ferralitizacion: formación de un suelo por pérdida neta de sílice, formación de caolinita y acumulación de óxidos, hidróxidos y oxi-hidroxidos de aluminio y hierro. Se da en regiones tropicales húmedas. Se acumula en horizontes inferiores. Podzolizacion: da lugar a suelos con buen desarrollo y vegetación acidificante. Si hay carbonatos en el suelo no se produce. Se da en regiones frías y húmedas. Los restos vegetales se descomponen muy lentamente dando lugar a horizontes O superficiales del tipo Oa. Estos horizontes son muy ácidos. Descompone los minerales de la arcilla liberando sílice, aluminio y hierro, provocando eluviacion. Da lugar a una capa enriquecida en cuarzo debajo del horizonte A, se trata de un horizonte E albico, de color gris y lixiviado. Sulfidizacion: se acumulan sulfuros normalmente de hierro en un suelo (piritizacion). El hierro se reduce a Fe2+, desde óxidos e hidróxidos.

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Sulfurizacion: oxidación de sulfuros en un suelo, con una disminución drástica de pH por formación de ácido sulfúrico (acidificación) Gleificacion o gleizacion: poros saturados, ambiente anaerobio. Asociado a un exceso de agua en el perfil. Los iones pasan de su forma oxidada su forma reducida (hierro férrico inmóvil a hierro ferroso móvil; el suelo también cambia su color). Estos iones inmóviles pueden ser transportados a un ambiente oxidante volviendo a las condiciones anteriores, por ejemplo a raíces. La gleificacion o hidromorfia temporal puede provocar la aparición de nódulos o manganeso (zonas de otro color) Empardecimiento o brunificacion: coloración parda debido a una alteración de los componentes del hierro. Se forman hidróxidos férricos más o menos hidratados y parcialmente cristalinos. Estos geles se unen a las arcillas formando unos compuestos de color pardo, debido a la unión con el humus (forma geles). En regio...