QUMICA DE LOS PROCESOS PEDOGENTICOSPOR

RAL D. ZAPATA HERNNDEZPROFESOR ESCUELA DE GEOCIENCIAS FACULTAD DE CIENCIAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLN 2006

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DEDICATORIA El autor dedica este libro a los Doctores Dimas Malagn Castro, Ildefonso Pla Sentis y Francisco Silva Mojica por sus aportes al desarrollo de la Ciencia del Suelo en Colombia y Venezuela pases que tanto quiero y les debo.

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PRESENTACIN. En este texto se ha tomado al pedn como el objeto de conocimiento de la Ciencia del suelo y en el primer captulo se dan las distintas definiciones que se tienen de l; igualmente se presenta la visin que tuvo Jenny de su famosa ecuacin donde relaciona el desarrollo del suelo con los Factores Formadores como variables de estado y la errnea interpretacin que se ha hecho de presentarla como una relacin de causa efecto. Adems, en este captulo se presentan en forma general cada uno de los Factores y la forma de caracterizarlos, igualmente se nombran los procesos pedogenticos sin entrar en detalles, tema que se toma con mayor profundidad en el captulo dos. En el captulo dos se presenentan los aspectos qumicos involucrados con la materia orgnica en cuanto a su acumulaciones y transformaciones, el desarrollo de la estructura del suelo, la acumulacin y redistribucin de sales y el tipo de afectacin que ocurre en el suelo por estos hechos; el origen de horizontes ricos en carbonatos y las reacciones de carbonatacin que explican su acumulacin o disolucin. Los fenmenos fisicoqumicos involucrado en la cumulacin y redistribucin de arcillas para explicar la formacin del horizonte arglico. El proceso de podzolizacin se presenta como el resultado de la complejacin y redistribucin de Fe y Al. Los otros temas de este captulo son la acidificacin y prdida de bases, la prdida de silicio y acumulacin de xidos de Fe, Mn y Al, los efectos de la reduccin en los suelos hidromrficos , como tema final de este captulo se explica el proceso de Andolizacin de tanta importancia en en la regin andina colombiana.

El captulo tres se toma al suelo como un sistema abierto y se asocia a una estructura disipativa que se ordena por la entrada de materia y energa desde el entorno. En el inicio del captulo se presentan algunos aspectos de las Leyes de la Termodinmica que ayudan a entender el uso de la entropa como herramienta de clculo para evaluar cuantitativamente que tanto se ha ordenado el perfil del suelo por la accin de los procesos pedogenticos.

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PRLOGO. Pedologa y Edafologa son dos palabras para identificar la Ciencia del Suelo. Esta Ciencia convoca a la Qumica para que le ayude a entender al pedn, su objeto de conocimiento. En este libro se busca que la Qumica aporte las herramientas necesarias para comprender los procesos que se dan en la gnesis del pedn. Cada uno de los aspectos de la Qumica ayuda a entender y a explicar los procesos que se dan en la gnesis del suelo. Uno de tantos ejemplos presentados en este libro es el caso del proceso de podzolizacin, en el cual se toma el concepto qumico de la teora atmica para explicar los distintos tipos de enlaces que se dan entre los cationes metlicos y los quelatos , y la teora de la acidez permite entender el tipo de complejo que se forma. El color de los distintos horizontes del suelo es expliado por la absorcin de la radiacin visible por los grupos cromforos de los compuestos de hierro, de manganeso y de la sustancia hmica. La estequiometra, adems de explicar el balance de masas y pesos moleculares en las reacciones que se dan en el suelo, permite el manejo adecuado de unidades de carga y de concentracin. La meteorizacin es mejor entendida cuando se aborda desde el equilibrio qumico, ya que permite identificar los productos y reactivos que intervienen en la reaccin, y mediante el valor de la constante de equilibrio es posible evaluar que tanto los minerales primarios producen minerales secundarios, esto no solo en cuanto cantidad, sino que igualmente, que tipo de mineral se forma. La transferencia de electrones entre especies qumicas en determinados ambientes del suelo son explicados a travs de la electroqumica, y algo bien importante, esta rama de la Qumica permite entender porque no todos los suelos inundados tienen ambiente reductor. Se puede decir, sin exagerar, que ninguno de los cuatro procesos pedogennticos que suceden se pueden entender sin la ayuda de la Qumica. El autor.

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NDICE DE CONTENIDO. PRESENTACIN. PRLOGO. INTRODUCCIN CAPITULO 1 EL SUELO, FACTORES Y PROCESOS 1.1. Qu se entiende por Suelo 1.2. Factores de formacin de suelos. 1.3. Los Procesos Pedogenticos. 1.4. El perfil del suelo y sus horizontes 1.5. Los procesos pedogenticos y la clasificacin de los suelos. Bibliografa. CAPTULO 2 PROCESOS QUMICOS EN LA PEDOGNESIS. 2.1. Materia Orgnica. Acumulaciones y transformaciones 2.2. Desarrollo de estructura Error! Marcador no definido. 2.3. Acumulacin y redistribucin de sales 2.4. Origen de horizontes ricos en carbonatos. 2.5. Acumulacin y redistribucin de arcillas 2.6. Complejacin y redistribucin de Fe y Al. Podzolizacin 2.7. Acidificacin y prdida de bases. 2.8. Prdida de silicio y acumulacin de xidos de Fe, Mn y Al. 2.9. Hidromorfismo (Gleyzacin). Procesos de Reduccin 2.10. Andolizacin Bibliografa. CAPITULO 3. EL SUELO COMO SISTEMA TERMODINMICO. 3.1. Aspectos termodinmicos del suelo. 3.2. Aspectos formales 3.3. Termodinmica de los procesos alejados del equilibrio. 3.4. Entropa y procesos pedogenticos. 3.5. Evaluacin cualitativa. 3.6. Evaluacin cuantitativa. Bibliografa. 3 4 6 10 10 10 19 56 81 93 112 120 120 123

149 168 177 186 192 207 218 236 271 282 282 290 317 325 333 334 337 355

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INTRODUCCIN La Pedologa, conformada por la Gnesis, la Taxonoma y la Cartografa de suelos, es una de las Ciencias de la Tierra que estudia los factores y procesos que actan en la formacin del suelo. Incluye la calidad, extensin (cartografa), distribucin y variabilidad espacial de los suelos desde escala microscpica hasta una escala megascpica (Sposito y Reginato, 1992). La variabilidad espacial de los suelos en la superficie de la tierra est gobernada por procesos de formacin, los cuales a su vez, estn interactivamente condicionados por la litologa, el clima, la biologa y el relieve a travs de un tiempo pedolgico (Jenny, 1941). Los distintos tipos de suelos estn unidos o encadenados como eslabones, representados estos por el pedn, en un continuo (polipedones) que cubren la superficie de la tierra, llegndolos a considerar como su epidermis. Ibez y otros (2000) definen al suelo como un recurso natural ms o menos renovable en funcin de la escala temporal considerada. El reconocimiento de suelos (soil survey) es la disciplina pedolgica que aborda el inventario, incluida la cartografa, de los recursos edficos. Consideran que la Pedologa est relacionada con aquellas materias o subdisciplinas de la Ciencia del Suelo que versan sobre su morfologa, gnesis y clasificacin, as como aquellas que lo abordan desde la explotacin y aplicacin de sus resultados (p. ej. evaluacin y rehabilitacin de tierras). Conservan el trmino de "Ciencias del Suelo" en su sentido ms amplio. Son conscientes que estos nombres son usados para designar cosas diferentes en distintos pases. En Europa el trmino Pedologa es sinnimo de Ciencia del Suelo. Buol y otros (1989) define a la Pedologa como aquella disciplina de la Ciencia del Suelo que se relaciona con los factores y procesos formadores, incluyendo la descripcin e interpretacin del perfil del suelo. As, por ejemplo, en Espaa no se suele discernir entre Pedologa y Ciencias del Suelo, usndose indistintamente. Esta analoga se mantiene en este texto, Pedologa es sinnimo de Ciencia del Suelo. Los procesos de la Pedognesis se rigen por una transferencia y flujo de masa y energa que ocurren a escala tridimensional y que llegan a formar un cuerpo representativo llamado Pedn. De esta forma el suelo puede ser un sistema abierto o cerrado a los intercambios de materia y energa. Se tendrn diferentes tipos de suelo si una de estos sistemas predomina. En ambientes donde no se permita el drenaje, cerrados al flujo de agua, se formarn suelos diferentes a aquellos donde el drenaje permita la salida de los productos de los procesos. Igualmente, los suelos sern diferentes en un

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sistema abierto al flujo de energa. Esto ocurre cuando los suelos estn expuestos a la energa radiante que ocasione una alta evapotranspiracin que exceda a la precipitacin. Los cinco factores formadores del suelo renen la accin del intercambio de materia y energa en un sistema que se forma por accin de ellos, stos dejan una huella en los diferentes procesos que se desarrollan. El suelo es el objeto de conocimiento de la Pedologa; y es igualmente, el campo de intervencin de otras ciencias que, desde diferentes perspectivas, interaccionan con l, para explicar sus fenmenos, para predecirlos, o para transformarlos en funcin de las necesidades sociales o naturales demandadas por el contexto donde se desempean. A partir del suelo como objeto de conocimiento, se desarrolla el campo conceptual y terico de la Pedologa y, desde l como campo de intervencin, se demandan prcticas sociales fundamentadas en el desarrollo cientfico, que se expresan en las profesiones que tienen el suelo como eje articulador, pero que lo intervienen desde perspectivas diferentes. Fundamentados en la Ciencia del Suelo, se forman profesionales para intervenirlo, como es el caso de los gelogos, gegrafos, agrnomos, forestales, zootecnistas, etc. La Pedologa define al suelo como su objeto de estudio, pero esto no implica que otras ciencias que, convocadas por ella, lo delimitan para su estudio. Cuando la Qumica estudia el suelo lo define, pero esta definicin no debe entrar en contradiccin con lo que la Pedologa entiende como suelo. El reconocimiento del suelo, como objeto de conocimiento, se le atribuye a Dokuchaiev (Jenny, 1941). Este cientfico ruso tuvo el honor de fundar una nueva escuela de investigacin que observ al suelo como "un cuerpo natural que tiene una gnesis definida y una naturaleza distinta que le pertenece y ocupa un lugar independiente en la serie de formaciones de la corteza terrestre. En la formacin de suelo se consideran tanto los aspectos biolgicos, como los geolgicos. Si no est la vida en su formacin, ste ser considerado roca y no suelo". Posteriormente ampli esta definicin de la forma siguiente: "Est completamente demostrado que los suelos normales son el resultado de la interaccin muy compleja de los siguientes factores formadores del suelo: saprolito, clima, vegetacin y organismos de animales, la edad del territorio y del contorno de la localidad. En el lugar donde estas variables sean las mismas, los suelos sern idnticos; donde sean diferentes, los resultados de su actividad no pueden ser los mismos". Por lo anterior se considera que el suelo es un cuerpo natural, con leyes fundamentales, de auto-organizacin, que ser legitimado como ciencia mediante la construccin de un cuerpo doctrinal basado en una teora y

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leyes estrictamente Pedolgicas, que den cuenta de su naturaleza, estructura, dinmica y evolucin, aspectos que nunca podrn ser explicados por los conceptos terico-metodolgicos de otras disciplinas, sin ser sometidos a un proceso de reduccin epistemolgica. El reconocimiento del suelo como un cuerpo natural, con sus propias leyes de organizacin, es lo que hace que se tenga una Ciencia del Suelo, alrededor de la cual se puede teorizar, formular conceptos, y hacer leyes (Ibez, 1998). El suelo, como objeto de conocimiento, da origen a una comunidad cientfica, comprometida con su permanente desarrollo. La Pedologa convoca a la Qumica para que lo estudie. Una definicin del suelo desde la Qumica podra ser: El suelo es un sistema abierto, policomponente y polifsico derivado de fenmenos biolgicos, geolgicos e hidrolgicos producidos por una continua influencia de organismos vivos y por la precipitacin y lixiviacin de productos de las diferentes reacciones que ocurren. (Sposito 1989). Un sistema es abierto cuando intercambia materia y energa con el entorno (atmsfera, biosfera, hidrosfera), ver figura 1.1. Policomponente porque est formado por diferentes sustancias orgnicas e inorgnicas y, polifsico porque est formado por una fase slida, una fase lquida, y una fase gaseosa producto del desarrollo estructural. Se conserva el concepto de estructura, bsico en la definicin de suelo. De esta forma, la definicin no entra en contradiccin con la definicin que hace la Pedologa de suelo. La Qumica tiene metodologas que le permiten caracterizar cada una de las fases del suelo. As mismo, estudia las interacciones que se dan entre ellas. Adems, la Qumica de suelos se interesa en temas especficos del mismo tales como: Exceso y dficit de protones (cido Alcalino). Exceso y dficit de electrones (Oxidado Reducido). Estabilidad de los minerales en el ambiente del suelo (meteorizacin). Evaluacin de la Fertilidad Qumica del Suelo. Efecto de las sales sobre el suelo, entre otros aspectos. Este libro tiene el propsito de ayudar al entendimiento de los procesos que ocurren en el suelo desde los conceptos de la Qumica. En un primer captulo se establece el concepto de suelo y se comentan los procesos que le dan origen. En el captulo segundo se presenta los procesos pedogenticos desde la aproximacin de las reacciones que ocurren en el suelo y rene los conceptos que se presentan en las distintas denominaciones que, en la literatura de suelos se vinculan con los procesos del suelo. El captulo tercero analiza el suelo como un sistema termodinmico abierto en el cual ocurren flujos de materia y energa. Como consecuencia se genera un orden medido a travs de la entropa.

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Bibliografa. Ibez, J. J. 1998. Carta a Mosca. Reflexiones sobre las actividades institucionales desarrolladas en el 16th World Congress of Soil Science. (Montpellier, 20-26 August 1998). Boletn de la Asociacin Argentina de la Ciencia del Suelo, Buenos Aires, 76: (pp.14-21). Buol, S.W, F.D. Hole y R.J McCracken. 1989. Gnesis y clasificacin de suelos. Captulo 6: Procesos edafolgicos. Ed. Trillas. Mxico. 111-124 pp. Jenny, H. (1941). Soil Forming Factors. A system of quantitative pedology. McGraw-Hill. New York, 281 p. Sposito, G. 1989. The chemistry of soils. Oxford University Press, New York, NY. Sposito, G. y Reginato, R. J. 1992. Opportunities in Basic Soil Science Research. Soil Sci. Soc. Am., Madison, Wisconsin, 109 pp.

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CAPITULO 1 EL SUELO, FACTORES Y PROCESOS El principal objetivo de una ciencia natural consiste en el estudio de un determinado objeto, o aspecto de la naturaleza desde un determinado punto de vista. La Pedologa nace como ciencia slo cuando se pudo saber qu era un suelo, cuando se tuvo conciencia de su objeto de conocimiento, porque no siempre el suelo fue el objeto de este saber (Gibbs, 1955; Ibez y otros, sf). En la antigedad, se pensaba que las cosas estaban constituidas por tierra, agua, aire y fuego; esta idea persisti por muchos siglos. 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 ltima definicin de suelo, se obtuvo conciencia del objeto de conocimiento de la Pedologa y es precisamente esta definicin la que le da el carcter de ciencia. Resulta inquietante que desde que Dokuchaev dijera en 1883 que el suelo es un cuerpo natural, apenas se haya enriquecido el contenido de la definicin, tan solo en sus formas (Simonson, 1968; Jenny, 1941; Ibez y otros, sf). 1.1. Qu se entiende por Suelo A travs de su historia al suelo se le ha orientado, preferentemente, hacia la resolucin de problemas especficos, permaneciendo siempre en un plano subordinado la investigacin bsica en Pedologa (Ibez y Alba, 2000),. En otras palabras, se ha comportado como una disciplina cuasi-aplicada. Sin embargo, cada aplicacin o problema a resolver demanda una perspectiva y unos datos concretos que, frecuentemente, no son muy tiles para otros propsitos. De este modo, cada tipo de conocimiento refleja tanto el estado del conocimiento de las Ciencias del Suelo, como su relacin con las principales preocupaciones ambientales y socioeconmicas de cada poca. A la hora de analizar este proceso evolutivo, se puede acudir al auxilio de varios modelos conceptuales del sistema suelo. En cierta medida, estos deberan corresponder a distintas concepciones de la estructura y dinmica de los suelos. Para Ibaez y otros (sf) bsicamente estos modelos de definicin de suelo son: 1) cuerpo natural; 2) substrato para el desarrollo vegetal; 3) entidad geolgica; 4) material estructural; 5) manto transmisor de agua; 6) componente del ecosistema; 7) modelo holstico de la geoderma; 8) componente auto-organizado de los sistemas superficiales terrestres. 1.1.1. El suelo como cuerpo natural.

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El suelo es un cuerpo natural que vara de modo continuo en el espacio y en el tiempo. Esta variabilidad est condicionada por la de otros recursos naturales (clima, organismos, relieve, litologa, etc.). Sin embargo, para el estudio de los suelos, el continuum edfico se ha venido dividiendo arbitrariamente en individuos-suelos1. La unidad bsica para su anlisis es el pedn. La suma de pedones se denomina Polipedn, ver figura 1.1. A su vez, los polipedones son agrupados en unidades de mapeo con la finalidad de elaborar representaciones cartogrficas (Malagn, 1998). Convencionalmente, las unidades de mapeo o coropetas son separadas mediante fronteras abruptas. No obstante el reconocedor o levantador de suelo reconoce que son continuas separadas segn valores taxonmicos. Cada una de ellas se caracteriza por uno o varios individuos-suelo (edafotaxa) con propiedades morfolgicas, fsicas, qumicas y mineralgicas concretas.

Figura 1.1. El suelo como cuerpo natural que hace parte de un continuo en el paisaje (Buol y otros, 1981, 1997).

El levantamiento de suelos en Colombia va ms all, conceptualmente, de lo aqu expresado. En Colombia lo que en realidad se delimita es una unidad cartogrfica tipificada por su smbolo. Es el suelo en su contesto ecolgico. Comunicacin personal Dr. D. Malagn, IGAC.1

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Los edafotaxa son identificados y definidos de acuerdo a ciertos sistemas de clasificacin. La escala temporal de los principales procesos considerados en este modelo oscila entre cientos y miles de aos. La perspectiva del suelo como una coleccin de cuerpos naturales es bsica para la comprensin de los restantes modelos. Esto es fundamental en la cartografa ya que define la tendencia la tendencia central del suelo (pedn modal de suelo) y la variabilidad permitida (polipedn). Lo que tcitamente se expresa en la idea de cuerpo natural es que el suelo es un recurso natural que se organiza espontneamente, de tal modo que su conjunto adquiere propiedades emergentes que no pueden ser llevadas a un anlisis reduccionista de sus elementos componentes. Sin embargo esta visin, es muy personal para Ibez y otros (sf), por cuanto la teora de sistemas y ms aun las teoras de los sistemas complejos son posteriores a las propuestas de Dokuchaev. 1.1.2. El suelo como substrato del desarrollo vegetal Este modelo es el de mayor antigedad (Simonson 1985). De hecho precede al nacimiento de la propia Pedologa. Tradicionalmente se ha utilizado como la principal herramienta para la interpretacin de los levantamientos de suelos en el campo agronmico. 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, irrigacin, etc.). Las propiedades de suelos ms relevantes para este modelo (medidas directamente o inferidas mediante funciones de edafotransferencia, etc.) son: agua til, nutrientes asimilables, conductividad del calor, posibilidad de expansin del sistema radicular etc. Tambin se presta cierta atencin tanto a la actividad biolgica, 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 aos. Los nuevos desarrollos tecnolgicos estn mejorando los enfoques tradicionales hacia aquellos de mayor precisin y sofisticacin. 1.1.3. El suelo como entidad geolgica En la antigedad, esta representacin del sistema suelo tan slo ha sido precedida por el modelo anterior (Simonson, 1968, 1991). Considera que el suelo es, esencialmente, una entidad geolgica, originada por la alteracin de los materiales litolgicos de la superficie terrestre como consecuencia de la accin del clima y los organismos actuando en el tiempo. Por estas

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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 fsicoqumicas del regolito, permaneciendo los factores climticos y biolgicos en un segundo plano. Con el transcurso del tiempo, esta representacin del suelo, es decir la alteracin del material litolgico y la constitucin de regolitos y perfiles de meteorizacin, ha ido evolucionando dentro del mbito de la Geologa, asocindose a disciplinas tales como la Geomorfologa y la geoqumica del paisaje. La escala temporal adecuada para el estudio de los procesos implicados cubre uno o ms millones de aos. 1.1.4. El suelo como manto estructural Se trata de un modelo de gran importancia en lo que concierne a la interpretacin de los datos de los levantamientos de suelos. Sin embargo, su uso es relativamente reciente. La aplicacin de este tipo de representacin ha sido llevada a cabo esencialmente por ingenieros y especialistas en geotecnia. A pesar de ello, los cartgrafos de suelos y otros pedlogos han realizado contribuciones relevantes a travs del anlisis de las relaciones Suelo-Geomorfologa y del estudio de las propiedades mecnicas de los suelos. Este modelo utiliza como propiedades edficas relevantes: la resistencia, la plasticidad, la consistencia, la infiltracin, la compactacin, la porosidad de los suelos, etc. La escala temporal para el estudio de los procesos implicados oscila entre varias semanas y cientos de aos. La perspectiva estructural, muy utilitarista, relacionada con la tecnologa de suelos, tiene importantes aplicaciones en los estudios de desarrollo urbano, gestin de cuencas, estabilidad de laderas, transporte, colmatacin de presas y lagunas, localizacin de vertederos, etc. Actualmente, desde la perspectiva de los sistemas dinmicos no lineales, el suelo puede ser considerado como un medio poroso heterogneo con sus propias leyes de auto-organizacin. 1.1.5. El suelo como manto transmisor de agua Esta representacin, tambin de naturaleza utilitarista o aplicada considera al suelo como un elemento del ciclo hidrolgico (absorcin, almacenamiento y transmisin de agua en el paisaje). Las propiedades fsicas del suelo y sus relaciones con el sustrato, clima y vegetacin son sus principales objetivos. Las herramientas bsicas para interpretar los datos se sustentan en la aplicacin de modelos matemticos: empricos, deterministas y/o estocsticos y fractales. Un ejemplo sera, como se ha

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visto en el modelo anterior, la utilizacin de modelos de flujo en medios porosos heterogneos que hacen uso de los recientes progresos en fsica y matemticas del caos. Las funciones de pedotransferencia de propiedades fsicas son usadas, frecuentemente, para estimar algunos de los parmetros de los modelos. Esta representacin tiene en los estudios de erosin, estabilidad de laderas, respuesta hidrolgica de cuencas y parcelas experimentales, etc., sus principales campos de aplicacin. Por tanto, mediante ella, pueden abordarse ciertos estudios de calidad ambiental, riesgos naturales, planificaciones agrcolas, forestales y urbanas, etc. La escala temporal adecuada para el anlisis de los procesos considerados oscila desde unas pocas semanas a cientos de aos. 1.1.6. El suelo como componente del ecosistema El objetivo de la perspectiva eco-pedolgica es la comprensin 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 si mismo, tambin puede ser considerado como un ecosistema. Esta representacin se ha centrado preferentemente sobre los ciclos de nutrientes, las biocenosis edficas, los flujos de energa y materia y las redes trficas. As, pues, se diferencia de los modelos anteriores por su nfasis sobre los aspectos biolgicos y bioqumicos de los suelos, incorporando adicionalmente diversos conceptos originados en el mbito de la Ecologa. La escala temporal adecuada para el estudio de los procesos implicados es muy amplia, de un da a millones de aos. Esta perspectiva, aunque de indudable inters cientfico, posee actualmente ciertas dificultades para su aplicacin 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. As mismo una buena parte de sus propiedades son transitorias, es decir cambian rpidamente en el espacio y sobre todo en el tiempo, estando adicionalmente condicionadas por su ciclo anual. 1.1.7. Modelo holstico de la pedsfera El concepto de pedosfera (edafosfera para Ibaez y Alba, 2000) se ha venido utilizando ms o menos regularmente en ciertos contextos. Sin embargo, los problemas ambientales de alcance planetario reclaman el inters de redefinirlo con mayor rigor (Ibez y Garca lvarez 1991). La necesidad de clarificar un patrn global de los paisajes de suelos del mundo, desde una perspectiva holstica, es hoy ms urgente que nunca.

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El modelo fue propuesto por Ibez y Garca lvarez (1991) e Ibez y otros (1995) y contempla una visin lo ms globalizadora (holstica) posible del sistema suelo, considerando igualmente al regolito. Adicionalmente, intentan reconocer la naturaleza del continuum edfico y plantean el uso de nuevas metodologas para su estudio. Por ltimo, abordan el anlisis simultneo de la pedosfera (edafosfera) y el modelado terrestre (Geomorfologa), por considerarlos elementos integrantes de una misma entidad bsica: la geoderma. La edafosfera es un sistema auto-organizativo con las suficientes peculiaridades genticas, estructurales, dinmicas y evolutivas para ser considerada como un subsistema susceptible de ser individualizado en el contexto del sistema biogeosfrico (Ibez y Garca lvarez, 1991). Sin embargo, tambin es cierto que se comporta ms como una "esfera" de frontera o interaccin entre diversas esferas primarias (atmsfera, litosfera, hidrosfera, biosfera, etc.) que como una de estas ltimas. Una de las conceptualizaciones del sistema suelo de ms amplia aceptacin se remonta a la ecuacin de los factores de estado de Jenny (1941). Segn este autor, el estado de desarrollo de un suelo es funcin del clima, la litologa, los organismos, el relieve y el tiempo, as como de ciertos factores de menor relevancia. Expresado axiomticamente: S =f (cl, li, bio, re, t) (1.1)

Si a continuacin se sustituye al clima por atmsfera e hidrosfera (incluyendo tambin en esta ltima a la criosfera), organismos por biosfera, litologa por litosfera y se desplaza el relieve al primer trmino de la ecuacin se obtiene la siguiente expresin: 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 accin conjugada en el tiempo de las mencionadas esferas primarias (Ibez y otros., 1994. Dentro de esta expresin podra incluirse tambin la accin humana o tecnosfera, segregndose pues, por sus peculiaridades, del resto de los organismos vivos. Debe tenerse en cuenta que existen ciertas estimaciones que sealan que, actualmente, el hombre moviliza anualmente ms sedimentos superficiales (incluidos los suelos, por supuesto) que todos los restantes agentes morfogenticos simultneamente. La edafosfera sera como una geoderma o geomembrana del modelado terrestre con ciertas analogas a las biomembranas de los seres vivos. No obstante posee rasgos organizativos propios. Adicionalmente, tambin cabe

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sealar que se trata de un sistema abierto, complejo, polifsico y polifuncional. Como geomembrana epi-litosfrica, a travs de la edafosfera se producen y regulan los flujos de energa y materia con aquellas esferas del sistema planetario con las que interacta. Es decir afecta y es afectada por la litosfera, hidrosfera, biosfera, etc. Estas propiedades de la edafosfera provienen de su estructura: ligera, porosa, permeable a los gases atmosfricos y al agua, as como por constituir la habitacin de las biocenosis terrestres e incluso acuticas (la microflora y los taxones de menores dimensiones de la microfauna son organismos acuticos). Este nexo de unin entre edafosfera y modelado terrestre, o lo que es lo mismo entre las matrices disciplinarias de la Edafologa, Geomorfologa y Geoqumica de los procesos de alteracin no debe contemplarse como un artilugio conceptual elaborado por los autores, sino como una propuesta reiterada en la bibliografa. De hecho, la cartografa de suelos suele hacer uso de las estrechas interconexiones existentes entre los paisajes de suelos (de difcil anlisis desde la superficie terrestre) y los paisajes geomorfolgicos (fcilmente diferenciables en el campo y mediante teledeteccin). Dicho de otro modo, gran parte de los modelos que se utilizan en los reconocimientos de suelos para la delimitacin de las unidades de mapeo se basan en las mencionadas relaciones. Para ser ms rigurosos, el concepto de geoderma debera incluir tambin, como se especific con anterioridad, todo aquel material subsuperficial que, sin considerarse suelo, recubre las rocas inalteradas subyacentes. Se refiere ms concretamente a los mantos o perfiles de alteracin con sus correspondientes procesos de auto-organizacin. 1.1.8. El suelo como componente de los sistemas superficiales terrestres El concepto de geosistema o geoecosistema como sinnimo de sistema superficial terrestre pretende abarcar a todas aquellas estructuras naturales que componen, e interactan, en la superficie terrestre. De hecho, ampla la visin tradicional de la teora ecolgica al contemplar, con el mismo rigor y peso especfico, las estructuras biticas y abiticas del paisaje. Bsicamente, los geosistemas pueden ser entendidos como entidades dinmicas que responden tanto a sus propios cambios internos como del medio (externos), y cuyos componentes se encuentran estrechamente interrelacionados, organizndose jerrquicamente en el espacio y el tiempo. Se han elaborado diversas propuestas para la conceptualizacin de los geosistemas, partiendo de la teora de los sistemas jerrquicos. Ya se ha comentado como, a partir de la ya descrita ecuacin de los factores de estado de Jenny (1941), su formulacin se ha generalizado a escala

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planetaria por introducir el concepto de esferas planetarias (Ibez y otros., 1994, 1995). Ntese que esta alternativa sustituye la concepcin atomista implcita en la versin tradicional a otra que, explcitamente, reconoce la naturaleza del continuum de los factores formadores. Recientemente se tiende a generalizar el uso del concepto de esferas, para referirse a la globalidad de los recursos naturales, introduciendo, simultneamente, su dimensin espacial (Ibez y Garca lvarez 1991). Para estos autores no existe impedimento lgico y cientfico alguno para sustituir clima por atmsfera e hidrosfera (incluyendo tambin en esta ltima a la criosfera), organismos por biosfera, litologa por litosfera y relieve por toposfera. Como se ha visto Ibez y otros. (1994, 1995), pero tambin con algunas modificaciones, Huggett (1975) y posteriormente Phillips (1989), con el fin de tratar el continuum suelo-regolito-modelado como una entidad nica e indivisible, realizan esta operacin, transfiriendo, adems, la toposfera al primer trmino de la ecuacin (y considerando o no la tecnsfera), dando paso as de la ecuacin (1.1) a la (1.2). Cabe recordar que con posterioridad a su proposicin inicial, el propio Jenny (1961 y 1980) modific la ecuacin (1.1) con objeto de formalizar el concepto de ecosistema, aunque de hecho, se trata ms bien del geoecosistema. Ms concretamente: ec, s, v, a = f (cl, or, r, p, t,......) (1.3)

en donde ec puede ser cualquier propiedad del geoecosistema (p. ej. produccin primaria), s sera una propiedad del suelo, v de la vegetacin y a de los animales. Por su parte cl, or, r, p, t y (...) son equivalentes a las de la ecuacin (1). Ibez y otros. (1994, 1995) tambin intentaron unificar bajo una doctrina comn dos concepciones del suelo tan distintas como las de Jenny (1941) y Simonson (1959). Estos autores consideran que los suelos (e implcitamente los geoecosistemas) son estructuras disipativas al borde del caos. En consecuencia, son susceptibles de estudio mediante disciplinas tales como la termodinmica del no equilibrio (Prigogine y Stengers 1983 y 1990; Huggett 1988; Ibez y otros. 1991) o la sinergtica (Haken 1983). La ecuacin de los factores de estado de Jenny considera al suelo como una caja negra susceptible de formalizarse mediante el anlisis de sus factores formadores. No obstante, el sistema edfico tambin puede conceptualizarse como un modelo de caja blanca. De este modo, para Simonson (1959), los cambios que sufre un suelo durante su evolucin son

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funcin de las adiciones, exportaciones, transferencias y transformaciones de materiales en el sistema: Expresado axiomticamente: S = f (adiciones, exportac., transfer., transfor.) (1.4)

Se trata pues de dos concepciones complementarias del sistema edfico. Ambas influyeron en los sistemas de clasificacin que se propusieron tras su publicacin. De este modo, las clasificaciones de suelos desarrolladas durante las dcadas de los aos 40, 50 e inicios de los 60, resaltan la importancia de los factores formadores. Por el contrario, los sistemas taxonmicos modernos profundizan las marcas dejadas por los procesos de organizacin de las estructuras edficas, relegando los factores formadores a un segundo plano. Sin embargo, en la prctica, el cartgrafo de suelos sigue haciendo uso de estos ltimos por razones que seran difciles de rebatir. 1.1.9. Las Cubiertas Pedolgicas. Lo que en Pedologa se llama suelo, un cuerpo natural continuo y tridimensional, es llamado por Baize y otros (1995) Cubierta Pedolgica. Las Cubiertas Pedolgicas estn formadas por constituyentes minerales y orgnicas, presentes en estado slido, lquido o gaseoso. Estos constituyentes se organizan entre ellos, formando "estructuras" especficas del medio pedolgico. Las Cubiertas Pedolgicas estn en perpetua evolucin, lo que les confiere una dimensin suplementaria: el tiempo. As, su estudio debe asentarse sobre tres series de datos: 1) datos de constitucin, 2) datos estructurales (organizaciones) y 3) datos relativos a las dinmicas (funcionamiento, evolucin) Las Cubiertas Pedolgicas son continuas en la mayora de los casos pero a veces son muy reducidas, o estn ausentes. Adems, son frecuentemente modificadas por las actividades humanas. Son continuos heterogneos, pero las variaciones que se observan de un lugar a otro no son aleatorias porque ellas mismas estn estructuradas. Los autores distinguen varios niveles de organizacin en una cubierta pedolgica. Los niveles ms finos ("organizaciones elementales", "ensamblaje") se captan con ayuda de diversas herramientas, desde el microscopio electrnico hasta a simple vista. En los niveles ms elevados se distinguen: - Los horizontes: ellos resultan de la subdivisin de una cubierta pedolgica en volmenes considerados como homogneos. Son directamente perceptibles a simple vista en el terreno por su dimensin

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vertical de centimtrica a mtrica. El muestreo es posible, y se puede hacer a mano. - Los sistemas pedolgicos: en estos sistemas varios horizontes estn asociados y ordenados en el espacio. La dimensin usual de esta organizacin es hectomtrica o kilomtrica, o ms grande. No son perceptibles sobre el terreno, en un solo sitio. De ah el inters de las prospecciones itinerantes, de las fotografas areas y de las imgenes por satlite. Para estudiar las Cubiertas Pedolgicas es indispensable efectuar sondeos, excavar calicatas y pozos, describirlos, y muestrearlos para anlisis y exmenes complementarios. Estos puntos de observacin y de muestreo deben ser localizados con criterio en funcin de un anlisis previo del paisaje (geomorfologa, hidrografa, vegetacin, etc.) pero tambin teniendo en cuenta las informaciones adquiridas progresivamente. Las Cubiertas Pedolgicas, adems, han sufrido en el curso del tiempo transformaciones seudo-cclicas, reversibles o irreversibles. Las diferentes organizaciones y ciertos caracteres evolucionan con duracin y segn periodicidades diversas: diarias, estacionales, anuales. Las fechas de observacin y de muestreo constituyen informaciones necesarias. Otros conceptos usados para observar y describir la Cubierta Pedolgica son el Solum y el Perfil. El Solum es un corte vertical de una cubierta pedolgica o polipedn 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 caracterizacin. Las dimensiones horizontales de un solum son decmetros de ancho y algunos centmetros de espesor suficientes para la exploracin y la descripcin de sus caracteres. La dimensin vertical del solum vara de algunos centmetros a varios metros. Los "solum-conceptos" son abstracciones que se constituyen en el consciente colectivo de un grupo de pedlogos por generalizacin de las observaciones repetidas. Esta conceptualizacin, hablara del estado de adelanto de las ciencias y de la experiencia de cada uno asocia una cierta morfologa, un cierto funcionamiento, un conjunto de propiedades y un modo de evolucin con la finalidad de definir categoras: categoras morfolgicas, pedogenticas u otras. 1.2. Factores de formacin de suelos. Jenny (1941) postula que el suelo est definido por los factores formadores del suelo: clima, organismos, relieve, material parental y tiempo. Compara estos factores con las variables de estado de la Termodinmica e indicando

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de esta forma que los factores caracterizan los estados del sistema suelo. Autores de diferentes pocas han estudiado factores particulares, en perfiles aislados de suelos o en secuencias de suelos (Wang y Arnold, 1973; Volobuyev, 1984; Admundson y otros, 1989; Katyal y Sharma, 1991). Buol y otros (1981) consideran como factores de formacin de suelos, a los agentes, fuerzas, condiciones o combinaciones de stos que influyen, han influido o pueden influir sobre el material parental, con la potencialidad de determinar su cambio. La definicin expuesta se refiere a ciertos agentes que influyen sobre el material parental, pero ste a su vez es un factor. Si se cambia en la definicin, el trmino "material parental" por "suelo", parecera referirse ms a procesos de formacin de suelos que a factores. Como los investigadores coinciden en la identificacin de los factores, y dado que la caracterstica comn entre ellos es que modifican y/o aportan materia y/o energa en el sistema suelo, Rondn y Elizalde (1992) proponen la siguiente definicin de factor de formacin de suelo: todo agente que proporciona o modifica la cantidad de materia y/o energa necesaria para que ocurran los procesos pedogenticos en el sistema suelo. La consideracin que los factores de formacin son la causa y los procesos son los efectos es una posicin que se tiene en la Ciencia del Suelo, pero rie con la propuesta de Jenny (1941). El en el primer captulo del libro de Jenny (1941) Factors of Soil Formation se presenta la hiptesis que resume las ideas que se tenan de la formacin del suelo desde la escuela rusa y formuladas por DoKuchaiev. En los captulos siguientes de este libro se presentan evidencias empricas de los factores formadores como variables que caracterizan el sistema suelo. La hiptesis de la ecuacin fundamental de Jenny (1941) en su libro es presentada como una funcin termodinmica de estado entre el sistema suelo o alguna de sus propiedades y los factores formadores del suelo como el nmero mnimo de variables independientes que describen el estado del sistema en la forma siguiente: S = f(clima, organismos, relieve, material parental, tiempo, ...) En la Termodinmica al intentar especificar un sistema que se desea estudiar se plantean diversas preguntas: En qu variables se debe fijar la atencin?, Qu relacin existir entre ellas?, Cul es el nmero mnimo de variables imprescindibles para la descripcin unvoca del sistema en un instante determinado? Esta coleccin mnima de variables constituye lo que en Termodinmica se denomina estado del sistema. En otras palabras, el

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estado de un sistema queda descrito por el valor de ciertas variables mensurables. La experiencia muestra que todas las propiedades de un sistema formado por un fluido son funciones del volumen V y de la temperatura T. As, en particular, la presin (fuerza que el fluido ejerce por unidad de rea sobre la superficie del recipiente que lo contiene) es una funcin igual a p = p(T, V). Si una o las dos variables cambian se tendr otro estado del fluido. El estado final es independiente de la forma como cambiaron de magnitud las variables. Por ejemplo, si la temperatura es la variable que cambia de un valor inicial de 20C (Ti) a un valor final de 100C (Tf), este cambio, T, puede haber sido lento o brusco y el estado final siempre ser el mismo, independientemente de la forma como se ha calentado el fluido. La anterior consideracin termodinmica fue la que tuvo Jenny en su libro Factors of Soil Foration para definir a los Factores Formadores del Suelo. Pero la ecuacin de estado de la formacin del suelo ha sido mal entendida en la literatura de la Ciencia del Suelo, dado que se sigue utilizando una relacin causa efecto, situacin que rechaza Jenny (1941) expresamente. Dada la importancia que tiene el libro de Jenny se traduce, lo ms textualmente posible, parte del primer captulo de este libro. Estados del sistema suelo.- Un sistema asume diferentes estados cuando una o ms de sus propiedades sufre un cambio, como lo expresa la ecuacin (1) (la numeracin de ecuaciones es igual que el texto de Jenny) F(s1, s2, s3, s4, ...) = 0 (1)

Un incremento en, por ejemplo, contenido de nitrgeno (s1) produce diferentes estados, o un suelo diferente. Hablando tericamente, el ms pequeo cambio en cualquiera de las propiedades, expresado como el diferencial ds, produce un nuevo suelo. Con fines prcticos, diferentes estados, es decir, diferentes suelos, son reconocidos, solamente, cuando sus propiedades cambian en tal grado, que las diferencias pueden ser reconocidas fcilmente en observaciones de campo. En el American Soil Survey las diferentes estados del sistema suelo son conocidos como tipos de suelos. Desde el punto de vista terico, la ecuacin (1) indica que el nmero de estados de suelo, consecuentemente, los tipos de suelo son infinitos. Propiedades del suelo especialmente importantes: previamente se dijo que s1, s2, s3, representan propiedades del suelo, y existe consenso que el nitrgeno, acidez, color, etc., son caractersticas tpicas del suelo. Existe, sin embargo, un nmero de propiedades del sistema suelo que no son

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universalmente reconocidas como propiedades del suelo. Ellas son las siguientes: clima del suelo (humedad del suelo, temperatura del suelo, etc.), clase y nmero de organismos del suelo, y topografa, o la forma de la superficie del sistema suelo. Estas propiedades sern reconocidas por smbolos especiales (cl = clima, o = organismos, r = topografa o relieve) los cuales sern incluidos en la ecuacin (1): F(cl, o, r, s1, s2, s3, s4, ...) = 0 (2)

No existe una diferencia esencial entre las ecuaciones (1) y (2), excepto en que algunas propiedades del suelo han sido agrupadas y dado smbolos especiales. La razn de hacer esto ser vista mas adelante. Se debe hacer nfasis en el hecho que en la ecuacin (2) el sistema suelo es definido o descrito con base en sus propias propiedades y ninguna otras. Adicionalmente, el suelo es tratado como un sistema esttico. No se hace referencia en que las propiedades pueden cambiar con el tiempo. Formacin del suelo.- La transformacin de roca en suelo se designa como formacin del suelo. La roca podra ser gneis, caliza, shale, arena, loes, turba, etc. Los cientficos de suelo prefieren usar la expresin material parental o material del suelo en vez de roca. La relacin entre material parental y formacin del suelo puede expresarse convenientemente en la forma siguiente: Material parental Formacin del suelo La siguiente formulacin introduce un nuevo factor o variable en la discusin, llamada tiempo. Los estados del sistema suelo varan con el tiempo, es decir, no son estables. Supngase que se trae un pedazo de granito que se trae a la superficie de la tierra. En el interior de la tierra, el granito puede haber estado en equilibrio con su entorno inmediato; pero ahora, en la superficie de la tierra est en un nuevo entorno y el sistema roca est en un estado altamente inestable. Sus propiedades cambiarn hacia una direccin definida, llegando a un nuevo estado de equilibrio. Cuando se halla alcanzado ese estado de equilibrio, el proceso de transformacin, de formacin del suelo, ha sido completado, y la roca ha allegado a ser un suelo maduro. Es comn, designar los estados intermedios, estados inestables, como suelos inmaduros. Se pueden definir las fases de formacin del suelo como sigue: Material parental Suelo Estados intermedios Estado inicial del sistema Estado final del sistema Suelo

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En esta configuracin, el suelo es tratado como un sistema dinmico. Se enfatiza que los cambios de las propiedades del suelo estn en funcin del tiempo. Para ciertos grupos de cientficos existen diferencias entre los conceptos meteorizacin y formacin del suelo. Se dice que el primero es geolgico y destructivo, mientras que el segundo es pedolgico y creativo. En el presente tratado se adopta el punto de vista ms conservativo y se considera la meteorizacin como uno de los muchos procesos de formacin del suelo. Factores formadores de suelo.-Muchos agricultores han reconocido por mucho tiempo que las propiedades importantes del suelo son heredadas del el material parental. Expresiones como suelos calcreos, suelos granticos son encontrados en textos viejos de suelo sobre temas agrcolas. Ellos estn claramente convencidos de la importancia del material parental en la formacin del suelo. Sin embargo, Hilgard en Amrica y Dokuchaev, en forma independiente, hicieron el importante descubrimiento que un material parental dado podra formar diferentes tipos de suelo dependiendo de las condiciones ambientales, particularmente clima y vegetacin. Material parental, clima y organismos son designados, comnmente, como factores formadores del suelo. Dado que el suelo cambia con el tiempo y sufre procesos de evolucin, el factor tiempo tambin frecuentemente se le da el estatus de factor formador de suelo. La topografa, la cual modifica la relacin de agua en los suelos y tiene una gran influencia en la erosin, igualmente es tratada como factor formador del suelo. A este punto de la presentacin del suelo como un sistema y su relacin con el ambiente, surge la siguiente pregunta: qu son precisamente los factores formadores de suelo? Son propiedades del suelo o factores ambientales o algo completamente diferente? El clima del aire es, indudablemente, una propiedad del ambiente. En cuanto a los organismos, unos sern del ambiente (los rboles), otros sern solamente del suelo (protozoarios). Topografa pertenece al ambiente y al suelo, tiempo a ninguno de ellos. Joffe identific dos tipos de factores formadores de suelo, activos y pasivos y dijo: los factores formadores de suelo activos estn representados por los constituyentes que sirven como fuente de masa solamente y por las condiciones la que la afectan. Ellas comprenden al material parental, la topografa y la edad de la tierra. Los factores formadores activos son los

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agentes que aportan la energa que acta sobre la masa facilitando los reactivos en los proceso de formacin del suelo. Los elementos de la biosfera, la atmsfera, y parcialmente la hidrosfera son representativos de esta clase de factores formadores. Joffe utiliza el contrate entre material y energa apelando al material parental y el clima, pero el papel atribuido al tiempo y a la topografa conduce a confusin. Vilensky y la Escuela Rusa en general identifican los factores formadores de suelo con factores externos. Marbut tambin habla de factores ambientales, y parece que para l, uso de factores formadores de suelo y ambiente son sinnimos. Sin embargo, la palabra ambiente debera ser entendida ms all de su significado comn, si se fueran a considerar los microorganismos que viven dentro del suelo como parte del ambiente. Otros, como Glinka, aplican la palabra fuerzas en un sentido mstico ms que fsico. Estas fuerzas no son susceptibles de ser elucidadas cuantitativamente. Otro grupo de pedlogos llama a los factores formadores de suelo las causas y a las propiedades del suelo sus efectos. Estos cientficos operan con el principio de causalidad de los filsofos del siglo 19. La introduccin de aspectos de causalidad no es fructfera. Es complicar las cosas, porque las propiedades del suelo podran ser consideradas como causas ms que como efectos. Por ejemplo, acidez del suelo influye en las bacterias y as, acta como causa. Por otro lado, las bacterias puede cambia la acidez del suelo, las cuales asumen el status de efecto. Otra vez, el factor tiempo no se ajusta al esquema de causalidad, dado que el tiempo no es ni causa ni efecto. En resumen, se llega a la conclusin que no es satisfactoria ni consistente la definicin existente de factor formador del suelo. Un nuevo concepto de factores formadores de suelo.- El suelo es un sistema muy complejo que posee un gran nmero de propiedades. Se podra decir que el suelo es completamente definido cuando todas sus propiedades son explcitamente determinadas. Afortunadamente no es necesario acometer tan herclea tarea. De acuerdo a la ecuacin (2) las propiedades del suelo estn funcionalmente relacionadas; por lo tanto, si un nmero suficiente de ellas estn fijas, las dems igualmente lo estarn. Investigando sistemas ms simples que el suelo, se sabe que un limitado nmero de variables se pueden fijar para determinar el estado de un sistema. Si, por ejemplo, se tiene un mol de oxgeno gaseoso y se conoce la

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presin y temperatura, las dems propiedades del gas, como densidad, velocidad promedio de las molculas, capacidad calrica, etc., estn invariablemente fijas. Las propiedades capaces de determinar el sistema se conocen como factores condicionantes. Su naturaleza es tal que una variable puede variar independientemente una de otra. Ellas son variables independientes. En relacin al suelo, es necesario hacer dos preguntas: cules son los factores condicionantes y cal es el nmero mnimo necesario para definir completamente el sistema suelo? A priori no se sabe. La experiencia muestra, sin embargo, que algunas propiedades del suelo satisfacen el requerimiento de una variable independiente, mientras otras no. Con relacin a esto ltimo, es evidente que las concentraciones de hidrogeniones (acidez) y de hidroxilos (basicidad) no pueden ser seleccionadas como par de variables independientes, porque un cambio en una de ellas, necesariamente hace cambiar las otras. Similarmente, la estructura del suelo, el contenido de materia orgnica o el color del suelo y contenido de xidos de hierro son propiedades que a menudo cambian simultneamente. Existe una diferencia en el caso de temperatura y humedad de suelo. Los suelos pueden tener alta temperatura y al mismo tiempo pueden tener baja humedad y viceversa. Una de ellas puede cambiar sin afectar a la otra. Estas dos propiedades son variables independientes. De la misma manera, la forma de la superficie del suelo, es decir la topografa, pertenecen a esta misma clase, como ciertos aspectos de los organismos. Estas propiedades del suelo, o grupo de propiedades, clima del suelo, organismos, y topografa estn listadas en la ecuacin (2) como cl, o, y r. Ellas representan en la ecuacin (2) un gran nmero de valores de S, s1, s2, s3, s4. En vista de su gran nmero y variedad, no se espera que ellas sean variables condicionadas solamente por las tres variables cl, o y r. Desafortunadamente, en presente estado de la Ciencia del Suelo qu grupo de variables s pueden ser tratadas como variable independientes. Una aproximacin adicional tiene que ser tratada, el suelo se tiene que considerar un sistema dinmico. Se ha admitido que la formacin del suelo consiste de una serie de procesos qumicos, fsicos y bioqumicos, se puede pensar de nuevo en la analoga con los sistemas simples. La dinmica de las reacciones qumicas se puede describir precisamente indicando el estado inicial del sistema, el tiempo de reaccin, y las variable condicionantes. Estas consideraciones se pueden aplicar directamente al suelo. El estado inicial del sistema se ha designado como el material parental. Dado que el tiempo de reaccin y el tiempo de formacin del suelo son anlogos, se pueden incluir las dos variables

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independientes, material parental y tiempo con los parmetros condicionantes y postular que los siguientes factores describen completamente al sistema suelo: Clima (cl) Organismos (o) Variables independientes Factores formadores del suelo Topografa (r) Material parental (p) Tiempo (t) Estos trminos son idnticos a los factores formadores del suelo ya mencionados previamente, pero su significado es diferente. Ellos no son fuerzas, causas, o energas, ni son necesariamente ambientales. Ellos solo tiene una cosa en comn: son variable independientes que definen al sistema suelo. Esto es que para una combinacin dada de cl, o, r, p y t el estado de un sistema suelo es fijo; solamente un solo tipo de suelo existe bajo estas condiciones (el subrayado no est en el texto, se hace para hacer nfasis). En esta nueva interpretacin de los factores formadores del suelo, la notacin de formando o actuando que tiene una connotacin de relacin de causalidad ha sido reemplazado por otro concepto menos ambiguo de definiendo o describiendo. Se debe entender que para el uso diario sera conveniente pensar que los factores formadores del suelo como creadores. Sin embargo, cuando se analizan los factores ms crticamente, el punto de vista de causalidad conduce a confusiones de tipo lgico, de tal manera que parece preferible eliminarlos y adoptar una aptitud descriptiva. Relacin entre las propiedades del suelo y los factores formadores.- Una vez que los factores formadores del sistema suelo estn completamente definidos, todos los valores s tienen que depender de cl, o, r, p y t; una dependencia que puede ser expresada como: S = f(cl, o, r, p, t) (3) Esta ecuacin define que la magnitud de cualquiera de las propiedades de tipo s como pH, contenido de arcilla, porosidad, densidad, carbonatos, etc., est determinada por los factores formadores del suelo listados dentro del parntesis. La letra f indica que es funcin de o depende de. La ecuacin fundamental de los Factores Formadores del Suelo.- Toda la discusin precedente se restringi a las caractersticas del per se.

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Particularmente las propiedades cl, o, y r, estn referidas al suelo. En cuanto a la discusin de la relacin entre suelo y ambiente se sugiere una formulacin adicional de la ecuacin de los factores de formadores. Suelo y ambiente forman un sistema emparejado. Vale decir, muchas de las propiedades que corresponden a los dos sistemas pasan continuamente de uno a otro sistema. Ellas pasan a travs de los lmites del sistema. Temperatura, por ejemplo, no cambia abruptamente cuando pasa del suelo al ambiente. Ni los contenidos de nitrgeno, de oxgeno, ni de dixido de carbono. Muchos organismos, especialmente vegetacin, son comunes al suelo y al ambiente. Es bien sabio que las races de un rbol estn en ntimo contacto con los minerales del suelo, y en la prctica son tratadas como propiedades del suelo. Algunas veces, las races emergen del tranco del rbol, por lo cual estas son consideradas como parte del ambiente. Topografa, es decir, la forma la parte superior del frontera del sistema suelo, naturalmente es una propiedad del ambiente y del suelo. Se nota por lo tanto, que las propiedades del suelo cl, o, y r cruzan la frontera del sistema suelo y se extienden a dentro del ambiente. El concepto de sistema apareado sugiere que es posible reemplazar las propiedades del suelo cl, o y r de la ecuacin (3) por su contraparte ambiental y as obtener una frmula ambiental de los factores formadores del suelo: S = f(cl, o, r, p, t, ...) (4) La ecuacin (4) se denominar como la ecuacin fundamental de los factores formadores de suelo. Es idntica a la ecuacin (3) excepto en los smbolos cl, o y r estn referidos al ambiente. Los factores correspondientes cl y cl, o y o, r y r se consideran que estn relacionados. Los puntos en la ecuacin (4) indican que, adems de las variables listadas, se pueden incluir otras variables. La seleccin de cl, o, r, p y t como variables independientes del sistema suelo, no implique que no estn funcionalmente relacionadas entre ellas. Solo se ha puesto nfasis en el hecho que los factores formadores pueden variar independientemente y podran ser obtenidas de una variedad de combinaciones, tanto en la naturaleza como bajo condiciones experimentales. Es bien sabido que varios materiales parentales y topografas ocurren en varios tipos de climas y que a una dada cantidad de precipitacin se han encontrado en asociacin con altas y bajas temperaturas anuales, y viceversa. Definicin de suelo en trminos de la Ecuacin Fundamental.- Se est ahora en condicin de proponer una diferenciacin arbitraria, para estar

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seguro- entre suelo y material geolgico. Suelo son aquellas porciones del slido de la corteza de la tierra en que sus propiedades varan con los factores formadores, como los formula la ecuacin (4). El pedlogo solo se interesa en aquella parte del estrato de la porcin slida de la superficie de la tierra cuyas propiedades estn influidas por el clima, organismos, etc. Esta definicin implica que la profundidad del perfil del suelo es una funcin de los factores formadores del suelo, en particular varia con la humedad y la temperatura. Solucin a la ecuacin fundamental de los factores formadores del suelo.Hace medio siglo, Hilgard reconoci la existencia de los factores formadores del suelo y los ha discuti extensamente en su libro clsico de suelo. Dokuchaev igualmente ha resaltado la existencia de los factores formadores. El dio un paso ms adelante que Hilgard al formular una expresin algo similar a la ecuacin (4). Sin embargo no la resolvi. Dokuchaev escribi: En primer lugar nosotros estamos enfrentados a una gran complejidad de las condiciones que afectan al suelo, en segundo lugar estas condiciones no tienen valores absolutos, y por lo tanto, es muy difcil expresarlas por medio de figuras; finalmente, poseemos muy pocos datos con respecto a algunos factores, y prcticamente ninguno con respecto a otros. A pesar de esto, guardamos la esperanza que estas dificultades sern superadas con el tiempo, y en el futuro la Ciencia del Suelo ser una verdadera ciencia pura. Estas ideas expresadas por Dokuchaev son profticas en el sentido que el problema fundamental de la teora de la Ciencia del Suelo es la solucin cuantitativa de la ecuacin fundamental de los factores formadores del suelo. Es suficientemente curioso que los discpulos de Dokuchaev le hayan puesto poco inters a las demandas de su maestro para resolver funcionalmente la ecuacin fundamental de los factores formadores. Los pedlogos rusos y la ciencia del suelo internacional se han desarrollado en una direccin completamente diferente y han puesto todo su inters en la clasificacin de los suelos. La ecuacin fundamental de los factores formadores del suelo, ecuacin (4), es de poco valor a menos que sea resuelta. La funcin f de indeterminacin tiene que ser reemplazada por algunas relaciones especficas cuantitativas. El propsito del libro Factors of Soil Formation es resaltar las correlaciones conocidas entre propiedades del suelo y los factores formadores del suelo y, en lo que sea posible, expresarlas mediante una relacin cuantitativo o funcional. (Hasta ac se presenta la traduccin del captulo del texto de Jenny).

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La ecuacin fundamental de los Factores Formadores del Suelo ha tenido dos interpretaciones, una de ellas es que existe una relacin causal entre propiedades del suelo y los factores formadores, situacin que se aparta de lo planteado por Jenny. La otra asume que los factores son variables de estado del sistema suelo, que incluyen propiedades del ecosistema, de la vegetacin y de los animales, igualmente propiedades del suelo. Esta considera que el estado inicial del sistema suelo est definido por el material parental y el relieve; mientras que el clima y los organismos determinan la tasa en la cual ocurren las reacciones qumicas y biolgicas en el suelo definiendo los procesos pedogenticos; y el tiempo mide el transcurrir de las reacciones evidenciadas en los procesos. Lo anterior lleva a las ideas siguientes: ambiente (factores formadores) procesos propiedades del suelo como se presenta en la figura 1.2. Esta aproximacin est ms cerca a la propuesta de Jenny, aunque plantea una relacin de causalidad a travs de los procesos formadores del suelo. En forma prctica se ha tomado para el estudio de la formacin del suelo la variacin de uno solo de los factores y se han mantenido constantes a los dems factores. Estas relaciones se han llamado climosecuencias, biosecuencias, toposecuencias, litosecuencias y cronoecuencias. El trmino toposecuencia se conoce igualmente como catena. Con este tipo de aproximacin a la gnesis de los suelos se busca ms relacionar las propiedades de los suelos con cada uno de los factores que tratar de resolver la funcin propuesta por Jenny (1941, 1980).

Figura 1.2. Relacin causa efecto entre las propiedades del suelo y los factores formadores del suelo mediadas por los procesos.

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1.2.1 Factor Clima. El factor clima incluye el clima local (microclima) y el clima global (macroclima), las caractersticas ms importantes que son tomadas de este son la humedad y la temperatura. La humedad del suelo depende de varios factores, entre ellos estn: la forma e intensidad de la precipitacin, la estacionalidad, la tasa de evapotranspiracin, el relieve, la profundidad del perfil del suelo, la textura del suelo y la permeabilidad del material parental. El mtodo para medir el rgimen de humedad del suelo se basa en un balance de humedad que tiene en cuenta la precipitacin, la evapotranspiracin, infiltracin y la escorrenta superficial presentada como ecuacin de balance de humedad en el suelo: Entrada = Salida Almacenamiento en el suelo. P = ET + ES + I A Donde: P: Precipitacin EV: Evapotranspiracin ES: Escorrenta superficial. I: Infiltracin A: Agua almacenada en el suelo (humedad del suelo). La precipitacin es medida en estaciones climatolgicas. La evapotranspiracin es medida en tinas de evaporacin o calculada con ecuaciones como las de Thornthwaite, Penman y Monteith (Maidment, 1993). La infiltracin y la escorrenta superficial se calculan con ecuaciones empricas entre las cuales estn las presentadas por el Soil Conservation Service (1985), Smith (1992), entre otras. Las principales caractersticas topogrficas que influyen en la humedad del suelos son la pendiente y el aspecto, o configuracin del terreno, formulada inicialmente por Beven y otros. (1984) como un ndice de humedad (IH) relacionado con los componentes topogrficos (pendiente y aspecto) del rea local de acumulacin de agua: IH = ln(A/tanb) Donde: A: rea especfica de captacin. b: ngulo de la pendiente en el punto de captacin del agua.

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El rea, A, hidrolgicamente es una medida de superficie en un punto dado del paisaje e integra los efectos de captacin de agua pendiente arriba en diferentes direcciones. El ndice de humedad refleja la tendencia de acumularse el agua en cualquier punto del rea de captacin, en trminos de A y la tendencia de moverse el agua gravitacionalmente pendiente abajo, expresada en trminos de la tangente de b, como una medida del potencial hidrulico. Es posible utilizar un sistema de informacin geogrfico para calcular el ndice de humedad basado en un modelo de elevacin digital. Bevel y otros (1984) desarrollaron el modelo de simulacin TOMODEL para estimar zonas de intercepcin, infiltracin y saturacin de agua en el suelo. Barling y otros (1984) desarrollaron un ndice dinmico de humedad al considerar el cambio de la humedad del suelo en el tiempo. La profundidad del perfil del suelo influye en el contenido de humedad del suelo, dado que perfiles delgados almacenan poca cantidad de agua, mientras que perfiles profundos almacenan una mayor cantidad y son propensos a tener altos contenidos de ella. La textura del suelo influye en el contenido de humedad. Asumiendo las mismas condiciones climticas, lo suelos arenosos tienen tendencia a tener menor contenido de humedad que los suelos limosos y estos menos que los suelos arcilloso, los cuales tienen un alto contenido de humedad. Esto debido al la diferente distribucin de tamao de los poros de los suelos. Los suelos arenosos tienen mayor cantidad de macroporos (dimetro mayor de 30 60 m), en los suelos limosos predominan los mesoporos (entre 15 y 0.2 m) y en los suelos arcillosos hay un mayor nmero de microporos (menor de 0.2 m). Los lmites pueden variar, igual que su denominacin. Cuando la humedad del suelo es alta existe una mayor tendencia de movimiento descendente de agua, lo cual conlleva un mayor lavado de materiales solubles y la translocacin de partculas desde un sitio a otro dentro del perfil del suelo. En climas ridos la tendencia es contraria y se produce un ascenso de sales solubles debido a la alta evapotranspiracin. El trmino humedad del suelo para la Soil Taxonomy (SSS, 1999) se refiere al agua retenida a una energa menor de 1500 kPa en el suelo o un horizonte en un periodo del ao y al nivel de la mesa de agua. Esta Taxonomia clasifica la humedad del suelo en la forma siguiente: Rgimen cuico. Rgimen ardico y trrico. Rgimen dico, Rgimen stico y Rgimen xrico. La temperatura vara con la altitud y la latitud y el grado de absorcin y reflexin de la radiacin solar. La radiacin solar (difusa y directa) se

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incrementa con la elevacin, es diferente segn la poca del ao y est influenciada por la cantidad de nubes u otros fenmenos atmosfricos (polucin, etc.). El color del suelo, el grado de cobertura vegetal y el aspecto del relieve influyen en la absorcin de radiacin por el suelo. En general, los suelos oscuros absorben mayor cantidad de radiacin por tener un menor albedo. El efecto de la cobertura vegetal en la absorcin de la radicacin vara con la densidad, altura y color de la vegetacin, as, la absorcin es diferente de reas de bosque de zonas de cultivo. Cuando la radiacin solar es reflejada, queda menos radiacin neta para ser absorbida por el suelo y el suelo se calienta menos. La humedad tiene gran influencia en el calor del suelo, en los suelos secos la absorcin de radiacin causa un mayor incremento de temperatura que en los suelos hmedos debido a la mayor capacidad calrica del agua. La temperatura afecta la tasa de meteorizacin qumica y los proceso biolgicos de crecimiento de poblaciones de organismos y la descomposicin de la materia orgnica. La meteorizacin se incrementa con el aumento de la temperatura, es por esto, y por una alta precipitacin, que en los trpicos los perfiles de meteorizacin son ms profundos. Igualmente, con el aumento de la temperatura se incrementan los procesos biolgicos. Las tasas de descomposicin se doblan con aumentos de 10 C hasta cierto valor de temperatura donde se inhibe la actividad enzimtica. La Soil Taxonomy (SSS, 1999) define los siguientes rgimen de temperatura del suelo: perglico, crico, frgido, msico, trmico e hipertrmico. Si la temperatura vara menos de 6 C se antepone al rgimen de temperatura la silaba iso. Segn Jaramillo (2000) en Colombia ha tenido gran difusin y uso el sistema de clasificacin del clima mediante las Zonas de Vida propuesto por Holdridge (Holdridge, 1979). La unidad natural climtica bsica de su sistema de clasificacin la denomina Zona de Vida y es un rea que tiene iguales condiciones de biotemperatura (rango de temperatura en el cual hay crecimiento vegetal; se encuentra entre 0 y 30 C) promedia anual, precipitacin promedia anual y condicin de humedad, dada por la ETP; en cada zona de vida se producen asociaciones vegetales con caractersticas fisonmicas muy particulares que obedecen al control que ejercen los factores climticos sobre ellas. Como se mencion, uno de los componentes de la zona de vida es la biotemperatura, la cual est controlada por la altura sobre el nivel del mar, es decir, por los pisos altitudinales. La relacin entre estos dos parmetros se presenta el cuadro 1.1. El nombre de la zona de vida est conformado por la condicin de humedad (letras minsculas en el smbolo), seguido por el piso altitudinal (letras maysculas en el smbolo);

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Espinal (1991) describe para Colombia 23 zonas de vida, las cuales se resumen en el cuadro 1.2 con su respectivo rango de precipitacin. Cuadro 1.1. Pisos altitudinales climticos y su temperatura caracterstica en el sistema de clasificacin de zonas de vida de Holdridge. (Tomados de Espinal, 1991). Piso Altitudinal Tropical Premontano Montano bajo Montano Subalpino Alpino Nival Altidud (msnm) 0 - 1000 1000 - 2000 2000 - 3000 3000 - 4000 4000 - 4500 4500 - 4800 > 4800 Biotemperatura (oC) > 24 18 - 24 12 - 18 6 - 12 3-6 1.5 - 3 < 1.5

Los primeros pedlogos tomaron al factor clima como el factor dominante en la formacin de los suelos y acuaron el concepto de suelos zonales. Los suelos zonales son formados por la accin del factor clima durante un gran periodo de tiempo en tal grado que no permite la expresin de los dems factores. Los suelos intrazonales son aquellos en los cuales condiciones especiales del relieve, del material parental o la vegetacin son lo suficientemente fuertes para modificar la accin del clima. Suelos azonales o inmaduros tienen poco diferenciado el perfil por el poco tiempo de pedognesis o por el tipo de material parental o por alguna condicin ambiental que retraza el desarrollo del suelo. El concepto de suelos zonales fue inicialmente usado en la primera clasificacin de suelos de los Estados Unidos (Baldwin y otros, 1938). Este concepto de suelos no fue muy til para clasificar los suelos tropicales donde las superficies de la tierra son muy viejas o han tenido ciclos de erosin y depositacin asociados a cambios climticos, y a la accin de los dems factores formadores. En los Estado Unidos, Hilgard citado por Boul y otros (1981) enfatiz la relacin entre clima y suelos y Coffey (1912) produjo el primer sistema de clasificacin basado en el concepto de los factores formadores desarrollado por Dokuchaev, de esta forma se logr comprender que en la formacin del suelo actan otros factores, evitando darle todo el peso en la formacin del suelo a uno solo de ellos, el clima.

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Cuadro 1.2 Zonas de vida de Colombia, segn Holdridge, tomadas de Espinal (1991). Zona de Vida Nombre Matorral desrtico tropical Monte espinoso tropical Bosque muy seco tropical Bosque seco tropical Bosque hmedo tropical Bosque muy hmedo tropical Bosque pluvial tropical Monte espinoso premontano Bosque seco premontano Bosque hmedo premontano Bosque muy hmedo premontano Bosque pluvial premontano Bosque seco montano bajo Bosque hmedo montano bajo Bosque muy hmedo montano bajo Bosque pluvial montano bajo Bosque hmedo montano Bosque muy hmedo montano Bosque pluvial montano Pramo subalpino Pramo pluvial subalpino Tundra pluvial alpina Nival 1.2.2 Factor Organismos. El suelo y los organismos vivos forman en si mismo un ecosistema y sus componentes son la vegetacin, la fauna incluyendo los microorganismos y el hombre. La vegetacin est muy ligada al clima y en cierto sentido, lo est al material parental y ejerce mucha influencia en el tipo de suelo que se forme. Por ejemplo, la vegetacin de conferas desarrolla suelos mas rpidos que las gramneas. Teniendo igual material parental y condiciones climticas, el tipo de lixiviado que produce las acculas es la causa de esta diferencia. La vegetacin est conformada por los organismos que mayor influencia tienen sobre el desarrollo del suelo. stos controlan, en especial Smbolo md - T me - T bms - T bs - T bh - T bmh - T bp - T me - PM bs - PM bh - PM bmh - PM bp - PM bs - MB bh - MB bmh - MB bp - MB bh - M bmh - M bp - M p - SA pp - SA tp - A N Precipitacin Media Anual (mm) 125 - 250 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 2000 - 4000 4000 - 8000 > 8000 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 2000 - 4000 > 4000 500 - 1000 1000 - 2000 2000 - 4000 > 4000 500 - 1000 1000 - 2000 > 2000 > 500 > 500 > 500 -

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la vegetacin, el aporte de materia orgnica en l, tanto en lo relacionado con la cantidad, como con la calidad o tipo de materiales adicionados. La biota del suelo la compone el conjunto de la fauna y la flora que viven en l; la gran mayora de los organismos del suelo vive en las capas superficiales de residuos vegetales frescos, donde las condiciones de humedad, temperatura, ventilacin y luminosidad, as como el espacio disponible, satisfacen sus necesidades. La mayora de los animales de la meso y macrofauna del suelo, a excepcin de los anlidos, viven en la capa superficial del mismo. All se acumulan los residuos orgnicos frescos que llegan al suelo y que le suministran condiciones adecuadas de humedad, temperatura y ventilacin. Los principales grupos de animales que pertenecen a este componente bitico del suelo son los anlidos y los artrpodos; los primeros se refieren a las lombrices de tierra y los segundos a aquellos animales que presentan un esqueleto externo endurecido que recubre todo su cuerpo, como una coraza y que son articulados. Los principales representantes de los artrpodos son los insectos, los arcnidos, los miripodos y los crustceos; otros grupos que se destacan son los nemtodos (algunos pocos, por su tamao, se ubican dentro de los microorganismos), los moluscos y algunos vertebrados roedores y mamferos pequeos. Los organismos que integran la meso y macrobiota del suelo desempean un papel fundamental en la fragmentacin, transformacin y translocacin de materiales orgnicos en l. Adems, aportan considerables cantidades de biomasa al suelo. En los artrpodos, los rdenes que se presentan con ms frecuencia en los suelos son: Dptera (moscas), Coleptera (cucarrones o escarabajos), Collmbola, Arachnida (araas), Himenptera (hormigas), Isptera (termitas), Diplpoda (milpies) y Quilpoda (ciempis); en los moluscos los principales son Helicoidea (caracoles) y Limacoidea (babosas). Las lombrices son las ms importantes de la fauna en la formacin del suelo. Igualmente, en las zonas tropicales desempean un gran papel en la gnesis las hormigas, las termitas y otros. Los restos orgnicos son accesibles a los microorganismos despus que son fraccionados por la meso y macro fauna. Chamorro (1989, 1990) evalu, en suelos del pramo de Sumapaz (Cundinamarca), que el 80% de las lombrices se ubicaban en los primeros 20 cm del suelo y la densidad de poblacin la correlacion en forma significativa e inversa con el contenido de aluminio intercambiable y directamente con la CIC y con el contenido de carbono orgnico de aquel.

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El IGAC (1986), en suelos de los Llanos orientales de Colombia, encontr que las lombrices se presentaban en abundancia en suelos que tuvieran alto contenido de materia orgnica, buena humedad y buena aireacin; las hormigas preferan los suelos con alto contenido de arena y las termitas con alto contenido de arcilla. En Oxisoles y Ultisoles bien drenados de la Orinoquia, el IGAC (1986) encontr que la cantidad de los organismos dominantes de la meso y macrofauna decreca en el siguiente orden: hormigas > termitas > araas > cucarrones, mientras que cuando los Oxisoles estuvieron mal drenados, el orden de decrecimiento fue hormigas > cucarrones > araas. Chamorro y otros (1989), tambin observaron que en stos Oxisoles mal drenados, la variedad en la meso y macrofauna del suelo es menor que cuando tienen buen drenaje. Se realizaron dos trabajos en condiciones climticas extremas: Uno en Entisoles e Inceptisoles de Arauca (Colombia), donde Zuluaga y otros (1995) encontraron la siguiente secuencia decreciente en la abundancia relativa de organismos en el horizonte superficial del suelo en sabana natural: Collmbola (71.6%) > Acarina (12.6%) > Hymenptera (3.77%) > Coleptera (3.35%) > Dptera (2.45%); el otro, en contraste, en Andisoles e Histosoles de pramos en los alrededores de la Sabana de Bogot, en bosque alto andino, Chamorro (1989) encontr la siguiente secuencia: Dptera (> 50%) > Arachnida (20%) > Coleptera > Orthptera > Collmbola. Aparte de lo anterior, un efecto importante que tienen estos organismos sobre el suelo es el aporte de abundantes cantidades de biomasa que incrementa notablemente la cantidad y variedad de la materia orgnica en l; en el cuadro 1.3 se presentan algunos valores de densidad de individuos (meso y macrofauna) del suelo, as como de la cantidad de biomasa que producen, bajo diferentes condiciones climticas, de suelo y de uso del suelo. En todos los suelos no se presenta la misma cantidad y tipo de fauna. sta depende de las condiciones ambientales en las cuales se encuentra el suelo, as como de algunas de las propiedades de ste y de su manejo. Los microorganismos derivan su fuente de energa de la oxidacin de los restos orgnicos que llegan al suelo. Durante la descomposicin una parte de los elementos constituyentes de la materia orgnica son liberados a formas simples (mineralizacin). En la figura 1.3 se presenta en forma

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esquemtica los procesos de transformacin de los restos orgnicos en el suelo. Cuadro 1.3. Produccin de biomasa (promedia de 7 muestreos realizados durante 8 meses) por algunos meso y macroorganismos en suelos colombianos. USO INDIVIDUOS BIOMASA* POR m2 REFERENCIA DEL (gm-2) SUELO Andisol Pramo Ninguno 18307 1636.03 Zerda y Chisac Chamorro (1990). Andisol Pramo Papa, 13234 748.03 Chisac Kikuyo Inceptisol Pramo Ninguno 8932 535.76 Infante y Chingaza Chamorro (1990). Inceptisol Pramo Papa, 588.42 Chingaza Kikuyo SUELO REGION * Como peso hmedo de la fauna encontrada. Como la mayor concentracin de restos orgnicos est en la superficie esto hace que se presente el mayor contenido de microorganismos en los primeros 25 cm del perfil del suelo. Estimaciones del carbono de la masa microbial del suelo dan valores entre 500 y 2000 kg/ha (White, 1987). El contenido de materia orgnica de un suelo, en un momento dado, depende del aporte de materiales orgnicos que se haga a dicho suelo, as como de la velocidad con la cual stos se descomponen; la cantidad de materia orgnica que se aporta al suelo es bastante variable y depende sensiblemente del tipo de cobertura vegetal. Todos los residuos de origen vegetal y animal que llegan al suelo conforman la materia orgnica del mismo; la principal fuente de ella son los residuos vegetales, los cuales aportan energa y alimento a los organismos del suelo, al tiempo que son la materia prima para la formacin de los coloides orgnicos (humus) que se acumulan en el suelo. El contenido de materia orgnica del suelo se ha encontrado que depende de los factores formadores del suelo (Jenny, 1941). Se ha encontrado que el efecto de los factores en este contenido est en el siguiente orden: Clima > Vegetacin > Relieve > Material parental > Tiempo.

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Figura 1.3. Transformacin de los restos orgnicos en el perfil del suelo. Procesos de descomposicin, mineralizacin y humificacin. El hombre impacta la gnesis del suelo a travs de la accin que hace sobre la vegetacin, como son las prcticas agrcolas, el desarrollo de industrias y centros urbanos, entre otras. El uso que hace de maquinaria pesada influye en las propiedades fsicas del suelo causando algunas veces, grandes problemas de erosin. Igualmente el hombre, es capaz de hacer grandes movimientos de suelo modificando el paisaje y el tipo de suelo desarrollado. 1.2.3. Factor Relieve. El relieve puede considerarse, de una manera simple, como el conjunto de formas que se presentan en la superficie de la tierra. Su estudio compete a la Geomorfologa e implica establecer las relaciones que se den entre las formas de la superficie terrestre (geoformas), los materiales asociados a dichas formas y el efecto que tienen sobre ellas y los procesos que les han dado origen y que las han remodelado a travs del tiempo. Las geoformas del paisaje son fcilmente reconocibles, entre ellas se tiene las montaas, valles, colinas, etc. y haciendo parte de ellas estn los suelos. Los atributos topogrficos que se tienen en cuenta en el desarrollo del suelo se presentan en el cuadro 1.4 y se presentan en las figuras 1.4 y 1.5.

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Cuadro 1.4. Algunos atributos topogrficos importantes en la Pedologa. Atributo Altitud Pendiente Significado hidrolgico Clima, tipo de vegetacin, energa potencial Gradiente Flujo superficial y subsuperficial, velocidad de escorrenta Azimuth de la Radiacin solar proyeccin horizontal de pendiente tomando el Norte igual a cero. rea drenada de la Volumen de escorrenta cuenca hasta su desembocadura. rea drenada de la Volumen de escorrenta cuenca en un segmento dado Mxima distancia del Erosin, produccin de flujo en un punto en la sedimentos. cuenca Describe la forma de la Flujo, Velocidad, proceso pendiente en direccin de transporte de sedimento descendente e indica la (erosin, depositacin) velocidad de cambio en el gradiente. Describe la forma de la Flujo pendiente en direccin convergente/divergente, perpendicular a la humedad del suelo. pendiente e indica la velocidad de cambio en el gradiente Definicin Elevacin (msnm)

Aspecto

rea cuenca

rea especfica de captacin Longitud trayectoria de flujo Curvatura vertiente en el sentido de la pendiente

Curvatura vertiente en el sentido de la direccin

Segn Arias, citado por Jaramillo (2000), las formas y la dinmica del relieve se definen en un entorno donde en forma concomitante actan el clima y la geologa. La intensidad con la cual han actuado es utilizada, frecuentemente, para clasificar los tipos de relieve. En la clasificacin de los tipos de relieve se presentan diversas escalas espaciales de aplicacin: hay desde relieves globales y de escala continental o megarrelieves como la cadena montaosa de los Andes suramericanos, hasta relieves regionales o macrorrelieve, como seran las reas colinadas del altiplano del oriente antioqueo; relieves locales o mesorrelieve, como en el valle aluvial de un

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ro pequeo; microrrelieve como en un complejo de orillares o nanorrelieve en un hormiguero. En los megarrelieves hay una fuerte influencia de fuerzas y de procesos geolgicos. En los macrorrelieves las geoformas pueden expresar la influencia de la litologa y/o de las estructuras geolgicas, generando un relieve estructural. Cuando los tipos de relieves estn asociados a entornos ambientales se presentan las zonas morfoclimticas, pudindose hablar de relieve glacial, relieve periglacial, relieve de sabanas, etc. En las escalas espaciales menores, y ms relacionadas con la variabilidad y evolucin de los suelos, las geoformas reflejan el efecto de los procesos generados, llamados por Villota (1991), los agentes modeladores del relieve, quien los define como aquellos elementos mviles que son capaces de desprender, transportar y depositar materiales en la superficie del terreno. Los agentes son: agua corriente y lluvia, gravedad, viento, hielo, oleaje y algunos organismos; los procesos son: meteorizacin, remocin, transporte y depositacin. Donde los procesos de remocin, con o sin meteorizacin, son dominantes, se generan relieves denudativos o erosionales y donde predomina la depositacin, se forman relieves de acumulacin o deposicionales. Cabe aclarar que un relieve actual puede estar sometido a unos procesos de alteracin, que no necesariamente son los mismos que lo originaron; por ejemplo, el relieve desarrollado en un abanico aluvial que, en su origen es deposicional, hoy puede estar siendo sometido a procesos de erosin que lo estn desgastando y convirtiendo en un relieve erosional. Arias, citado por Jaramillo (2000), define una vertiente como aquella porcin de territorio limitada por una divisoria de aguas en su parte superior y por un canal aluvial o por una llanura aluvial en su parte inferior. En trminos generales, a lo largo de una vertiente se pueden diferenciar sectores que son sometidos a procesos diferentes de desarrollo del suelo. En las partes bajas de ella, se favorecen los procesos de acumulacin de materiales (partculas slidas, iones, compuestos qumicos, agua), en tanto que en las partes intermedias y altas predominan los procesos de denudacin y prdidas. Los relieves deposicionales se desarrollan, principalmente, en las zonas bajas del terreno, mientras que en las altas se generan relieves erosionales; obviamente, este comportamiento general tiene gran cantidad de variaciones locales y puntuales, debidas a controles ejercidos por el grado, forma, longitud e irregularidad de la vertiente estudiada, as como por parte del tipo de materiales subsuperficiales que la componen. Los tipos de vertiente se diferencian

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teniendo en cuenta los siguientes atributos bsicos: forma, gradiente y longitud.

Figura 1.4. Geometra de vertientes. L: lineal, V: convexa, C: cncava, I: Forma simple colineal, II: Formas lineales en una direccin y curva en la otra. III: Formas ms complejas son doblemente curvadas. La forma de la vertiente se define con el aspecto que toma el perfil topogrfico que se presente a lo largo de la mxima inclinacin de ella. Se describen tres formas bsicas: rectilnea, cncava y convexa. Esta caracterstica est muy relacionada con procesos de erosin sedimentacin y con condiciones de drenaje en los suelos. Con mucha frecuencia, el perfil de una vertiente es una combinacin de varias de las formas bsicas descritas. Esta propiedad controla, en buena medida, la escorrenta y la erosin hdrica acelerada del suelo; para su descripcin se utilizan trminos relativos como larga o corta para una determinada unidad fisiogrfica; lo anterior implica que una vertiente considerada como larga en una determinada localidad, no necesariamente tambin es larga en otra localidad diferente. Aquellas vertientes ms largas generarn mayor escorrenta y tendrn ms altas probabilidades de producir erosin que las ms cortas, bajo las mismas condiciones climticas y litolgicas. Tanto el gradiente como la longitud de la vertiente influyen sobre las prdidas de suelo por efecto de la escorrenta; entre mayores sean la longitud y el gradiente, mayor es la prdida de suelo, ya que el agua de escorrenta adquiere mayor velocidad y energa y el tiempo de contacto del

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agua con el suelo es menor. Se reduce as la posibilidad de que el agua se infiltre en l. El gradiente es la inclinacin que presenta la superficie del terreno con respecto a un plano imaginario horizontal; generalmente, se expresa en porcentaje. La forma de la vertiente, ver figura 1.4, tiene un gran efecto sobre la posibilidad que tiene el suelo de evacuar los excesos de agua que recibe. Las reas que presentan superficies cncavas no podrn remover aquellos excesos por escurrimiento superficial, debindose producir la eliminacin de ellos a travs del suelo o mediante la evaporacin desde su superficie.

Figura 1.5. Componentes geomorfolgicos de una vertiente. El gradiente de la pendiente de la vertiente (Bs de la figura 1.5) facilita el transporte de partculas del suelo. La erosin tiende a ser ms alta en los sitios convexos con pendientes empinadas que en sitios cncavos con pendientes bajas. Los suelos ubicados en los hombros (Sh) de la vertiente tienden a ser poco profundos por la erosin, en cambio los suelos en el pie (Fs) y reas distales (Ts) tienden a ser profundos debido a la depositacin de material (Al). El transporte del sedimento es diferente para cada tamao de partcula de suelo. El transporte de partculas tamao arena es ms bajo, en relacin con el transporte de partculas de arcilla y limos, el cual es ms alto. Las partculas de arcilla que forman agregados con el humus y los xidos de hierro aluminio son muy estables y son menos susceptibles a la suspensin y transporte. En la figura 1.6 se presentan los diferentes tipos de suelo que se forman por la accin de la pendiente. En las reas planas, parte distal y aluvial, el escurrimiento superficial del agua es lento o no se presenta. Queda el suelo sometido a encharcamientos y a largos perodos de saturacin con agua,

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que pueden imprimirle caractersticas como colores grises, moteos, poco desarrollo estructural, pH relativamente alto (casi neutro) y contenidos altos de bases; tambin pueden