Química del suelo

Está constituida por parte mineral (principal reserva de nutrientes de las plantas) y orgánica. Existen partículas más o menos gruesas: piedras, gravas, arenas, limos, arcillas... A mayor tamaño, menor actividad físico-química, por lo que menor interés agronómico. El contenido total de materia orgánica que normalmente se encuentra en el suelo es pequeño, y normalmente solo en su capa superficial, con alrededor del 3-5% en peso, del cual, el 85-90% es humus.

La descomposición de residuos de plantas y animales en el suelo produce una recirculación del carbono hacia la atmósfera en forma de CO₂ y una asimilación dentro del tejido microbiano (biomasa del suelo) y parte es transformado en humus. En un sentido muy amplio, se entiende por humus a la totalidad de materias orgánicas que, por ser difícilmente degradables, se han acumulado en el mismo después de un conjunto de descomposiciones y transformaciones químicas y bioquímicas.

También denominada disolución del suelo, es el agua que queda retenida dentro del suelo con diferente intensidad, según lo permeable o no que sea el suelo. Esa agua es capaz de disolver los iones solubles que se encuentra en el suelo, que pueden ser una fuente de nutrientes o una fuente de contaminación del nivel freático, dependiendo de la textura del suelo.

También denominada atmósfera o aire del suelo. Está constituida principalmente por nitrógeno, oxígeno, vapor de agua y dióxido de carbono.

El intercambio iónico es el conjunto de procesos reversibles mediante los que las partículas coloidales del suelo, debido a la carga eléctrica que contienen, retienen los iones (cationes y aniones) de la disolución del suelo, liberando al mismo tiempo otros iones en cantidades equivalentes a las absorbidas, estableciéndose un equilibrio entre ambas fases. Cuando se libera un catión (K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Fe³⁺...) del suelo, se habla de intercambio catiónico; mientras que cuando se libera un anión (Cl^-, NO₃^-, SO₄^2-, PO₄^3-...) del suelo, se habla de intercambio aniónico.

Los suelos tienen mayor capacidad de adsorber cationes que aniones, por lo que es frecuente que se estudie más la capacidad de intercambio de cationes que la de aniones. La capacidad de intercambio de cationes (CIC) es la cantidad total de cationes adsorbidos de forma intercambiable que neutralizan la carga negativa de un determinado peso de suelo. Se expresa en centimoles de carga positiva por kilo de suelo (cmolc/kg):

CIC = S + H

donde S es la Suma de los cationes metálicos de intercambio alcalinos o alcalinotérreos retenidos sobre el complejo adsorbente del suelo: S = [Ca²⁺] + [Mg²⁺] + [Na⁺] + [K⁺]

H corresponde al resto de cationes que puede haber en el suelo en cantidades muy inferiores. Principalmente suele tratarse del H+.

La capacidad de intercambio aniónico es un fenómeno pH-dependiente, originado por:[3]

• El bloqueo de cargas de las arcillas.
• El bloqueo de cargas de los complejos arcillo-húmicos.
• Formación de hidróxidos de hierro y/o aluminio.

En la dinámica de intercambio catiónico de un suelo influyen distintos factores:

• La cantidad de cationes retenidos. En suelos muy pobres es preciso realizar inicialmente una elevada aportación de abonos, cuyos iones son retenidos fuertemente por el complejo arcillo-húmico, para permitir que abonados de mantenimiento, más modestos, puedan actuar.
• La fuerza de retención de los cationes de cambio. No todos los cationes son adsorbidos con la misma intensidad. La energía de fijación sigue el siguiente orden:

H⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > K⁺ > NH₄⁺ > Na⁺

• Los componentes coloidales del suelo. La capacidad de adsorción de las arcillas y el humus condiciona la intensidad del intercambio.

La reacción del suelo se debe al pH del mismo. Podemos estar ante suelos ácidos (llegándose a encontrar suelos a pH=3), suelos neutros o suelos alcalinos (de hasta pH=12).

1. Suelos neutros: son aquellos suelos en los que se presupone que las cargas negativas del suelo son compensadas por los iones alcalinos y alcalinotérreos.
2. Suelos ácidos: son aquellos suelos en los que se han perdido esos iones alcalinos y alcalinotérreos por lixiviación. También puede acidificarse el suelo por la acción de los microorganismos, la presencia de aluminio, el abuso de fertilizantes en base a nitrato de amonio, sulfato de amonio y urea, etc.
3. Suelos alcalinos o básicos: son aquellos suelos con un alto contenido en alcalinos y alcalinotérreos, y suelen producirse por la escasez de agua.
4. Suelos sódicos: son aquellos suelos con un elevado contenido en sodio. Son los suelos de mayor pH (pH > 8,5), y se debe al exceso de salinidad de estos suelos.

En función del pH del suelo, es necesario realizar un encalado del suelo (tanto para suelos ácidos como para suelos sódicos) o utilizar ciertos fertilizantes como el azufre elemental, o incluso ácido sulfúrico o ácido fosfórico (para suelos básicos). La acidificación del suelo solo es recomendable en ciertas producciones agrícolas intensivas.

La cantidad de sales contenidas en la solución del suelo se mide por la conductividad eléctrica del extracto de saturación (CEes). El sodio, que causa la dispersión de las arcillas, se valora por el Porcentaje de Sodio Intercambiable (PSI). En base a estos parámetros los suelos se clasifican en:

- Suelos salinos: CEes > 4 dS/m

- Suelos sódicos: CEes < 4 dS/m y PSI >15%

- Suelos salino-sódicos: CEes > 4 dS/m y PSI >15%

Para la recuperación de estos suelos debe procederse de la siguiente manera:

• En los suelos salinos, que frecuentemente presentan una costra blanca de sales en la superficie, pero cuya estructura no se ve afectada, se debe realizar un lavado de las sales que contiene. Los lavados sirven para reducir la salinidad inicial (lavados de recuperación) o impedir que el suelo se salinice de nuevo (lavados de mantenimiento).
• En los suelos sódicos, se debe aportar calcio en forma de yeso o fosfoyeso cuando sean suelos ácidos; pero si son básicos, primero se debe aportar azufre elemental ó ácido sulfúrico, y después una sal de calcio soluble. En el caso de suelos neutros, con aportar la sal de calcio soluble es suficiente.
• En los suelos salino-sódicos se realizarán dos operaciones: primero la adición de un mejorante, que aporte calcio para desplazar al sodio, y segundo un lavado para arrastrar al sodio a capas profundas del suelo.[4]

En el suelo viven, además de las plantas, micro y macroorganismos, tales como bacterias, algas, hongos, nematodos, lombrices, etc. La biomasa microbiana es muy relevante, estimándose que puede ascender a unos 1.000-3.000 kg de peso seco por hectárea, en los primeros 20 cm. La actividad y población de estos microorganismos varía en función de la textura del suelo, pH, temperatura y suministro de agua, oxígeno, carbono y nitrógeno.

• Las bacterias intervienen en las transformaciones que sufre el nitrógeno: amonización, nitrificación y desnitrificación. Las del género Rhizobium, que viven en simbiosis con las raíces de las leguminosas, fijan el nitrógeno del aire.
• Los hongos pueden degradar compuestos orgánicos muy resistentes y las micorrizas proporcionan, en simbiosis con las raíces de algunas plantas, un aumento de su capacidad de absorción de agua y nutrientes, principalmente del fósforo.

• Las lombrices, excavan galerías en el suelo y se alimentan de restos orgánicos descompuestos. Mejoran la estructura y solubilizan los elementos nutritivos.
• Los nematodos son especies fitoparásitas (parásitas de plantas) poseen un órgano denominado “estilete” con la cual puncionan y se alimentan frecuentemente del tejido de la raíz, particularmente de los vasos conductores, aunque algunos pueden alimentarse de otros tejidos de la planta.

Tiene su origen el la muerte de organismos vivos, que se incorporan al suelo, principalmente restos de vegetales. En los suelos cultivados puede haber, además, aportes de otras materias orgánicas. Sintéticamente, la materia orgánica fresca sufre una primera transformación, rápida, que la convierte en humus y el humus sufre una segunda descomposición, mucho más lenta, tras la que se liberan los nutrientes que contiene. El papel de la materia orgánica en el suelo es muy importante, ya que mejora las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos:

• Tiene un efecto positivo sobre la estructura del suelo, mejorando su permeabilidad, su capacidad de almacenar agua y el laboreo, y en consecuencia, reduce la erosión.
• Aporta elementos nutritivos, constituye junto a la arcilla el complejo de cambio y facilita la absorción de los nutrientes (formando quelatos y fosfohumatos).
• Favorece la proliferación de microorganismos aerobios a los que proporciona carbono y nitrógeno, cuando la materia orgánica está poco descompuesta. Favorece, además, la respiración de las raíces y la germinación de las semillas.

La fertilidad de un suelo depende, en buena parte, del mantenimiento de un balance del humus equilibrado. Los suelos más fértiles destruyen mucha materia orgánica, pero también generan mucho humus. Para establecer un balance del humus hay que calcular sus ganancias y sus pérdidas.[4]

Los suelos arenosos son aquello que contienen un alto contenido de arena. Las partículas de arena varían en tamaño (alrededor de 0.05 mm a 2 mm).[5] La arena tiene los poros y las partículas de suelo más grandes de los grupos de partículas. También se drena el agua con mayor facilidad. Estas partículas se involucran más en reacciones químicas cuando se recubren con arcilla. Aunque son suelos muy fácilmente laborables, muy aireados y permeables, tienen poca retención de agua, por lo que suelen ser poco fértiles.

Los suelos limosos son aquellos que contienen un alto contenido de limo. Las partículas de limo varían en tamaño (alrededor de 0,002 mm a 0,05 mm). Los poros de sedimentación se consideran de tamaño medio en comparación con los otros grupos de partículas. El limo tiene una consistencia de textura de harina. Las partículas de limo permiten que el agua y el aire pasen fácilmente, pero retienen la humedad para el crecimiento de los cultivos. El suelo limoso contiene cantidades suficientes de nutrientes tanto orgánicos como inorgánicos.

Los suelos arcillosos son aquellos que contienen un alto contenido de arcillas. La arcilla tiene partículas de tamaño más pequeño (aproximadamente <0,002 mm) de los grupos de partículas. La arcilla también tiene los poros más pequeños lo que le da una mayor porosidad y no drena el agua bien. La arcilla tiene una textura pegajosa cuando está mojada. Algunos tipos pueden encharcarse e hincharse. Son suelos impermeables con muy mala aireación.

Los suelos suelen estar hechos de una combinación de arena, limo y arcilla. Se puede nombrar en función de las partículas primarias en la composición del suelo: franco arenoso, franco arcilloso, franco limoso, etc. Un suelo franco es una mezcla de las 3 texturas en partes iguales. Estos suelos son los más importantes desde el punto de vista agrícola, ya que se trata de suelos fácilmente laborables. Presentan las ventajas de los distintos tipos de texturas, eliminándose sus desventajas. Son ligeros, aireados, permeables y de media-alta capacidad de retención de agua.