Formación del suelo
Proceso de formación del suelo

La formación del suelo , también conocida como pedogénesis , es el proceso de génesis del suelo regulado por los efectos del lugar, el medio ambiente y la historia. Los procesos biogeoquímicos actúan tanto para crear como para destruir el orden ( anisotropía ) dentro de los suelos. Estas alteraciones conducen al desarrollo de capas, denominadas horizontes del suelo , que se distinguen por diferencias en color , estructura , textura y química . Estas características se dan en patrones de distribución de tipos de suelo , que se forman en respuesta a diferencias en los factores formadores del suelo. [1]

La pedogénesis se estudia como una rama de la pedología , el estudio del suelo en su entorno natural. Otras ramas de la pedología son el estudio de la morfología del suelo y la clasificación del suelo . El estudio de la pedogénesis es importante para comprender los patrones de distribución del suelo en los períodos geológicos actuales ( geografía del suelo ) y pasados ​​( paleopedología ).

Descripción general

El suelo se desarrolla a través de una serie de cambios. [2] El punto de partida es la erosión del material parental recién acumulado . Una variedad de microbios del suelo ( bacterias , arqueas , hongos ) se alimentan de compuestos simples ( nutrientes ) liberados por la erosión y producen ácidos orgánicos y proteínas especializadas que contribuyen a su vez a la erosión mineral. También dejan residuos orgánicos que contribuyen a la formación de humus . [3] Las raíces de las plantas con sus hongos micorrízicos simbióticos también pueden extraer nutrientes de las rocas . [4]

Los suelos nuevos aumentan en profundidad por una combinación de meteorización y mayor deposición . La tasa de producción de suelo debido a la meteorización es de aproximadamente 1/10 mm por año. [5] Los suelos nuevos también pueden profundizarse a partir de la deposición de polvo . Gradualmente, el suelo puede soportar formas superiores de plantas y animales, comenzando con especies pioneras y procediendo a lo largo de la sucesión ecológica a comunidades de plantas y animales más complejas . [6] Las capas superiores del suelo se profundizan con la acumulación de humus que se origina a partir de restos muertos de plantas superiores y microbios del suelo. [7] También se profundizan a través de la mezcla de materia orgánica con minerales meteorizados. [8] A medida que los suelos maduran, desarrollan horizontes de suelo a medida que la materia orgánica se acumula y se produce la meteorización y lixiviación de minerales.

Factores

La formación del suelo está influenciada por al menos cinco factores clásicos que se entrelazan en la evolución de un suelo. Estos son: material parental, clima, topografía (relieve), organismos y tiempo. [9] Cuando se reordenan a clima, organismos, relieve, material parental y tiempo, forman el acrónimo CLORPT. [10]

Material parental

El material mineral del que se forma un suelo se llama material parental . La roca, ya sea de origen ígneo , sedimentario o metamórfico , es la fuente de todos los materiales minerales del suelo y el origen de todos los nutrientes de las plantas , con excepción del nitrógeno , el hidrógeno y el carbono . A medida que la roca madre se meteoriza , transporta , deposita y precipita química y físicamente , se transforma en un suelo. [11]

Los materiales minerales parentales del suelo típicos son: [12]

Suelo, en un campo agrícola en Alemania, que se ha formado sobre material parental de loess.

Los materiales parentales se clasifican según el modo en que se depositaron. Los materiales residuales son materiales minerales que se han erosionado en el lugar a partir del lecho rocoso primario . Los materiales transportados son aquellos que se han depositado por el agua, el viento, el hielo o la gravedad. El material cumulose es materia orgánica que ha crecido y se ha acumulado en el lugar. [13]

Los suelos residuales son aquellos que se desarrollan a partir de las rocas madre subyacentes y tienen la misma composición química general que dichas rocas. [14] Los suelos que se encuentran en mesetas , altiplanos y llanuras son suelos residuales. En los Estados Unidos, tan solo el tres por ciento de los suelos son residuales. [15]

La mayoría de los suelos derivan de materiales transportados que han sido desplazados muchos kilómetros por el viento, el agua, el hielo y la gravedad:

El material parental cumulose no se desplaza, sino que se origina a partir de material orgánico depositado. Esto incluye suelos de turba y lodo y resulta de la preservación de los residuos vegetales por el bajo contenido de oxígeno de un nivel freático alto . Mientras que la turba puede formar suelos estériles, los suelos de lodo pueden ser muy fértiles. [21]

Desgaste

La erosión del material original se produce por erosión física (desintegración), erosión química (descomposición) y transformación química. La erosión suele limitarse a los primeros metros del material geológico, porque las tensiones y fluctuaciones físicas, químicas y biológicas suelen disminuir con la profundidad. [22] La desintegración física comienza cuando las rocas que se han solidificado en las profundidades de la Tierra se exponen a una presión menor cerca de la superficie y se hinchan y se vuelven mecánicamente inestables. La descomposición química es una función de la solubilidad de los minerales, cuya tasa se duplica con cada aumento de 10 °C en la temperatura, pero depende en gran medida del agua para efectuar cambios químicos. Las rocas que se descompondrán en unos pocos años en climas tropicales permanecerán inalteradas durante milenios en desiertos. [23] Los cambios estructurales son el resultado de la hidratación , oxidación y reducción . La erosión química resulta principalmente de la excreción de ácidos orgánicos y compuestos quelantes por parte de bacterias [24] y hongos, [25] que se cree que aumentan con el efecto invernadero . [26]

  • La desintegración física es la primera etapa de la transformación del material original en suelo. Las fluctuaciones de temperatura provocan la expansión y contracción de la roca, partiéndola a lo largo de líneas de debilidad. [27] El agua puede entonces entrar en las grietas y congelarse y provocar la división física del material a lo largo de un camino hacia el centro de la roca, mientras que los gradientes de temperatura dentro de la roca pueden provocar la exfoliación de las "capas". Los ciclos de humectación y desecación hacen que las partículas del suelo se desgasten hasta un tamaño más fino, al igual que el roce físico del material a medida que se mueve por el viento, el agua y la gravedad. Los organismos pueden reducir el tamaño del material original y crear grietas y poros mediante la acción mecánica de las raíces de las plantas y la actividad excavadora de los animales. [28]
  • La descomposición química y los cambios estructurales se producen cuando los minerales se vuelven solubles en agua o se modifica su estructura. Los primeros tres de la siguiente lista son cambios de solubilidad y los últimos tres son cambios estructurales. [29]
  1. La disolución de sales en agua resulta de la acción de las moléculas bipolares de agua sobre compuestos salinos iónicos produciendo una solución de iones y agua, eliminando esos minerales y reduciendo la integridad de la roca, a una velocidad que depende del flujo de agua y de los canales de los poros. [30]
  2. La hidrólisis es la transformación de minerales en moléculas polares mediante la división del agua que interviene. Esto da como resultado pares ácido-base solubles . Por ejemplo, la hidrólisis de la ortoclasa - feldespato la transforma en arcilla de silicato ácida e hidróxido de potasio básico, los cuales son más solubles. [31]
  3. En la carbonatación , la solución de dióxido de carbono en agua forma ácido carbónico . El ácido carbónico transformará la calcita en bicarbonato de calcio más soluble . [32]
  4. La hidratación es la inclusión de agua en una estructura mineral, provocando su hinchazón y dejándola estresada y fácilmente descompuesta . [33]
  5. La oxidación de un compuesto mineral es la inclusión de oxígeno en un mineral, lo que hace que aumente su número de oxidación y se hinche debido al tamaño relativamente grande del oxígeno, dejándolo estresado y más fácilmente atacado por el agua (hidrólisis) o el ácido carbónico (carbonatación). [34]
  6. La reducción , lo opuesto a la oxidación, significa la eliminación de oxígeno, por lo que el número de oxidación de alguna parte del mineral se reduce, lo que ocurre cuando el oxígeno es escaso. La reducción de los minerales los deja eléctricamente inestables, más solubles y estresados ​​internamente y se descomponen fácilmente. Ocurre principalmente en condiciones de anegamiento . [35]

De las anteriores, la hidrólisis y la carbonatación son las más efectivas, en particular en regiones de alta pluviosidad, temperatura y erosión física . [36] La meteorización química se vuelve más efectiva a medida que aumenta la superficie de la roca, por lo que se ve favorecida por la desintegración física. [37] Esto se debe a gradientes climáticos latitudinales y altitudinales en la formación del regolito . [38] [39]

La saprolita es un ejemplo particular de un suelo residual formado a partir de la transformación de granito, roca metamórfica y otros tipos de lecho rocoso en minerales arcillosos. A menudo llamada granito meteorizado, la saprolita es el resultado de procesos de meteorización que incluyen: hidrólisis, quelación de compuestos orgánicos, hidratación y procesos físicos que incluyen congelación y descongelación. La composición mineralógica y química del material primario del lecho rocoso, sus características físicas (incluido el tamaño del grano y el grado de consolidación) y la velocidad y el tipo de meteorización transforman el material parental en un mineral diferente. La textura, el pH y los componentes minerales de la saprolita se heredan de su material parental. Este proceso también se llama arenización , lo que resulta en la formación de suelos arenosos, gracias a la resistencia mucho mayor del cuarzo en comparación con otros componentes minerales del granito (por ejemplo, mica , anfíbol , feldespato). [40]

Clima

Las principales variables climáticas que influyen en la formación del suelo son la precipitación efectiva (es decir, la precipitación menos la evapotranspiración ) y la temperatura, las cuales afectan las tasas de los procesos químicos, físicos y biológicos. [41] Tanto la temperatura como la humedad influyen en el contenido de materia orgánica del suelo a través de sus efectos en el equilibrio entre la producción primaria y la descomposición : cuanto más frío o seco sea el clima, menos carbono atmosférico se fija como materia orgánica, mientras que menos materia orgánica se descompone. [42] El clima también influye indirectamente en la formación del suelo a través de los efectos de la cubierta vegetal y la actividad biológica, que modifican las tasas de reacciones químicas en el suelo. [43]

El clima es el factor dominante en la formación del suelo, y los suelos muestran las características distintivas de las zonas climáticas en las que se forman, con una retroalimentación al clima a través de la transferencia de carbono almacenado en los horizontes del suelo de regreso a la atmósfera. [44] Si las temperaturas cálidas y el agua abundante están presentes en el perfil al mismo tiempo, se maximizarán los procesos de meteorización, lixiviación y crecimiento de las plantas . De acuerdo con la determinación climática de los biomas , los climas húmedos favorecen el crecimiento de los árboles. En contraste, las gramíneas son la vegetación nativa dominante en las regiones subhúmedas y semiáridas , mientras que los arbustos y matorrales de varios tipos dominan en las áreas áridas . [45]

El agua es esencial para todas las reacciones químicas de meteorización más importantes. Para ser eficaz en la formación del suelo, el agua debe penetrar en el regolito . La distribución estacional de las precipitaciones, las pérdidas por evaporación, la topografía del sitio y la permeabilidad del suelo interactúan para determinar la eficacia con la que la precipitación puede influir en la formación del suelo. Cuanto mayor sea la profundidad de penetración del agua, mayor será la profundidad de la meteorización del suelo y su desarrollo. [46] El exceso de agua que se filtra a través del perfil del suelo transporta materiales solubles y suspendidos de las capas superiores ( eluviación ) a las capas inferiores ( iluviación ), incluidas partículas de arcilla [47] y materia orgánica disuelta . [48] También puede arrastrar materiales solubles en las aguas de drenaje superficial . Por lo tanto, el agua que se filtra estimula las reacciones de meteorización y ayuda a diferenciar los horizontes del suelo.

De la misma manera, la deficiencia de agua es un factor importante en la determinación de las características de los suelos de las regiones secas. Las sales solubles no se lixivian de estos suelos, y en algunos casos se acumulan hasta niveles que restringen el crecimiento de plantas [49] y microbios. [50] Los perfiles de suelo en regiones áridas y semiáridas también son propensos a acumular carbonatos y ciertos tipos de arcillas expansivas ( horizontes calcreta o caliche ). [51] [52] En suelos tropicales, cuando el suelo ha sido privado de vegetación (por ejemplo, por deforestación ) y por lo tanto está sometido a una intensa evaporación, el movimiento capilar ascendente del agua, que ha disuelto sales de hierro y aluminio, es responsable de la formación de una capa dura superficial de laterita o bauxita , respectivamente, que es inadecuada para el cultivo, un caso conocido de degradación irreversible del suelo . [53]

Las influencias directas del clima incluyen: [54]

  • Una acumulación superficial de cal en áreas de baja pluviosidad en forma de caliche.
  • Formación de suelos ácidos en zonas húmedas
  • Erosión de suelos en laderas empinadas
  • Deposición de materiales erosionados aguas abajo
  • Meteorización química, lixiviación y erosión muy intensas en regiones cálidas y húmedas donde el suelo no se congela.

El clima afecta directamente la tasa de meteorización y lixiviación. El viento mueve arena y partículas más pequeñas (polvo), especialmente en regiones áridas donde hay poca cobertura vegetal, depositándolas cerca [55] o lejos de la fuente de arrastre. [56] El tipo y la cantidad de precipitación influyen en la formación del suelo al afectar el movimiento de iones y partículas a través del suelo, y ayudan en el desarrollo de diferentes perfiles de suelo. Los perfiles de suelo son más distintos en climas húmedos y fríos, donde los materiales orgánicos pueden acumularse, que en climas húmedos y cálidos, donde los materiales orgánicos se consumen rápidamente. [57] La ​​eficacia del agua en la meteorización del material de roca madre depende de las fluctuaciones de temperatura estacionales y diarias, que favorecen las tensiones de tracción en los minerales de roca, y por lo tanto su desagregación mecánica , un proceso llamado fatiga térmica . [58] Por el mismo proceso, los ciclos de congelación-descongelación son un mecanismo eficaz que rompe rocas y otros materiales consolidados. [59]

Topografía

La topografía, o relieve , se caracteriza por la inclinación ( pendiente ), la elevación y la orientación del terreno ( aspecto ). La topografía determina la tasa de precipitación o escorrentía y la tasa de formación o erosión del perfil superficial del suelo . El entorno topográfico puede acelerar o retardar la acción de las fuerzas climáticas. [60]

Las pendientes pronunciadas favorecen la rápida pérdida de suelo por erosión y permiten que entre menos lluvia antes de escurrirse y, por lo tanto, haya poca deposición mineral en los perfiles inferiores (iluviación). En las regiones semiáridas, la menor cantidad de lluvia efectiva en las pendientes más pronunciadas también da como resultado una cobertura vegetal menos completa, por lo que hay una menor contribución de las plantas a la formación del suelo. [61] Por todas estas razones, las pendientes pronunciadas impiden que la formación del suelo avance mucho antes de su destrucción. Por lo tanto, los suelos en terrenos empinados tienden a tener perfiles poco profundos y poco desarrollados en comparación con los suelos en sitios cercanos y más planos. [62]

La topografía determina la exposición al clima, al fuego y a otras fuerzas del hombre y de la naturaleza. Las acumulaciones minerales, los nutrientes de las plantas, el tipo de vegetación, el crecimiento de la vegetación, la erosión y el drenaje del agua dependen del relieve topográfico. [63] Los suelos en la base de una colina recibirán más agua que los suelos en las laderas, y los suelos en las laderas que dan a la trayectoria del sol serán más secos que los suelos en las laderas que no dan a la trayectoria del sol. [64]

En los canales y depresiones donde el agua de escorrentía tiende a concentrarse, el regolito suele estar más profundamente meteorizado y el desarrollo del perfil del suelo está más avanzado. [65] Sin embargo, en las posiciones más bajas del paisaje, el agua puede saturar el regolito hasta tal punto que se restringen el drenaje y la aireación. Aquí, la meteorización de algunos minerales y la descomposición de la materia orgánica se retrasan, mientras que la pérdida de hierro y manganeso se acelera. En una topografía tan baja, pueden desarrollarse características especiales del perfil características de los suelos de humedales . Las depresiones permiten la acumulación de agua, minerales y materia orgánica y, en casos extremos, los suelos resultantes serán marismas salinas o turberas . [66]

Los patrones recurrentes de topografía dan como resultado toposecuencias o catenas del suelo . Estos patrones surgen de las diferencias topográficas en la erosión, la deposición, la fertilidad , la humedad del suelo , la cobertura vegetal, la biología del suelo , el historial de incendios y la exposición a los elementos. La gravedad transporta el agua pendiente abajo, junto con los solutos y coloides minerales y orgánicos , lo que aumenta el contenido de partículas y bases al pie de las colinas y las montañas. [67] Sin embargo, muchos otros factores como el drenaje y la erosión interactúan con la posición de la pendiente, desdibujando su influencia esperada en el rendimiento de los cultivos . [68]

Organismos

Cada suelo tiene una combinación única de influencias microbianas, vegetales, animales y humanas que actúan sobre él. Los microorganismos son particularmente influyentes en las transformaciones minerales críticas para el proceso de formación del suelo. Además, algunas bacterias pueden fijar el nitrógeno atmosférico, y algunos hongos son eficientes en la extracción de fósforo del suelo profundo y en el aumento de los niveles de carbono del suelo en forma de glomalina . [69] Las plantas retienen el suelo contra la erosión, y el material vegetal acumulado crea niveles de humus en el suelo . La exudación de las raíces de las plantas apoya la actividad microbiana. Los animales sirven para descomponer los materiales vegetales y mezclar el suelo a través de la bioturbación . [70]

El suelo es el ecosistema más rico en especies de la Tierra, pero la gran mayoría de los organismos que lo habitan son microbios, muchos de los cuales no han sido descritos. [71] [72] Puede haber un límite de población de alrededor de mil millones de células por gramo de suelo, pero las estimaciones del número de especies varían ampliamente, desde 50.000 por gramo hasta más de un millón por gramo de suelo. [73] [74] El número de organismos y especies puede variar ampliamente según el tipo de suelo, la ubicación y la profundidad. [72] [74]

Las plantas, los animales, los hongos, las bacterias y los seres humanos afectan la formación del suelo (véase biomanto del suelo y capa pétrea ). Los animales del suelo, incluida la fauna y la mesofauna del suelo , mezclan los suelos a medida que forman madrigueras y poros , lo que permite que la humedad y los gases se muevan, un proceso llamado bioturbación. [75] De la misma manera, las raíces de las plantas penetran en los horizontes del suelo y abren canales al descomponerse. [76] Las plantas con raíces pivotantes profundas pueden penetrar muchos metros a través de las diferentes capas del suelo para extraer nutrientes de las partes más profundas del perfil. [77] Las plantas tienen raíces finas que excretan compuestos orgánicos (azúcares, ácidos orgánicos, mucílago), desprenden células (en particular en su punta) y se descomponen fácilmente, agregando materia orgánica al suelo, un proceso llamado rizodeposición . [78]

Los microorganismos, incluidos los hongos y las bacterias, efectúan intercambios químicos entre las raíces y el suelo y actúan como una reserva de nutrientes en un punto caliente biológico del suelo llamado rizosfera . [79] El crecimiento de las raíces a través del suelo estimula las poblaciones microbianas, estimulando a su vez la actividad de sus depredadores (en particular la ameba ), aumentando así la tasa de mineralización y, por último, el crecimiento de las raíces, una retroalimentación positiva llamada bucle microbiano del suelo . [80] Fuera de la influencia de las raíces, en el suelo a granel la mayoría de las bacterias están en una etapa inactiva, formando microagregados , es decir, colonias mucilaginosas a las que se pegan partículas de arcilla, ofreciéndoles una protección contra la desecación y la depredación por parte de la microfauna del suelo ( protozoos bacteriófagos y nematodos ). [81] Los microagregados (20–250 μm) son ingeridos por la mesofauna y la fauna del suelo, y los cuerpos bacterianos son digeridos parcial o totalmente en sus intestinos. [82]

Los seres humanos influyen en la formación del suelo al eliminar la cubierta vegetal mediante la labranza , la aplicación de biocidas , el fuego y al dejar los suelos desnudos. Esto puede provocar erosión, anegamiento, lateritización o podzolización (según el clima y la topografía). [83] La labranza mezcla las diferentes capas del suelo, reiniciando el proceso de formación del suelo a medida que el material menos meteorizado se mezcla con las capas superiores más desarrolladas, lo que da como resultado un aumento neto de la tasa de meteorización mineral. [84]

Las lombrices de tierra, hormigas, termitas, topos, tuzas, así como algunos milpiés y escarabajos tenebriónidos, mezclan el suelo a medida que excavan, lo que afecta significativamente la formación del suelo. [85] Las lombrices de tierra ingieren partículas de suelo y residuos orgánicos, mejorando la disponibilidad de nutrientes vegetales en el material que pasa a través de sus cuerpos. [86] Airean y revuelven el suelo y crean agregados de suelo estables, después de haber interrumpido los enlaces entre las partículas del suelo durante el tránsito intestinal del suelo ingerido, [87] asegurando así una fácil infiltración de agua. [88] A medida que las hormigas y las termitas construyen montículos, las lombrices de tierra transportan materiales del suelo de un horizonte a otro. [89] Otras funciones importantes las cumplen las lombrices de tierra en el ecosistema del suelo, en particular su intensa producción de moco , tanto dentro del intestino como como revestimiento de sus galerías, [90] ejercen un efecto de cebado en la microflora del suelo, [91] dándoles el estatus de ingenieros del ecosistema , que comparten con las hormigas y las termitas. [92]

En general, la mezcla del suelo por las actividades de los animales, a veces llamada pedoturbación , tiende a deshacer o contrarrestar la tendencia de otros procesos de formación del suelo que crean horizontes distintos. [93] Las termitas y las hormigas también pueden retardar el desarrollo del perfil del suelo al desnudar grandes áreas de suelo alrededor de sus nidos, lo que lleva a una mayor pérdida de suelo por erosión. [94] Los animales grandes como las tuzas, los topos y los perros de las praderas perforan los horizontes inferiores del suelo, trayendo materiales a la superficie. [95] Sus túneles a menudo están abiertos a la superficie, lo que fomenta el movimiento de agua y aire hacia las capas subterráneas. En áreas localizadas, mejoran la mezcla de los horizontes inferior y superior al crear y luego rellenar los túneles. Las viejas madrigueras de animales en los horizontes inferiores a menudo se llenan con material del suelo del horizonte A suprayacente, creando características del perfil conocidas como crotovinas . [96]

La vegetación afecta los suelos de numerosas maneras. Puede prevenir la erosión causada por la lluvia excesiva que puede resultar de la escorrentía superficial. [97] Las plantas dan sombra a los suelos, manteniéndolos más frescos [98] y retardando la evaporación de la humedad del suelo . [99] Por el contrario, a través de la transpiración , las plantas pueden hacer que los suelos pierdan humedad, lo que resulta en relaciones complejas y altamente variables entre el índice de área foliar (que mide la intercepción de la luz) y la pérdida de humedad: de manera más general, las plantas evitan que el suelo se deshidrate durante los meses más secos mientras que lo secan durante los meses más húmedos, actuando así como un amortiguador contra la fuerte variación de humedad. [100] Las plantas pueden formar nuevos químicos que pueden descomponer minerales, tanto directamente [101] como indirectamente a través de hongos micorrízicos [25] y bacterias de la rizosfera, [102] y mejorar la estructura del suelo. [103] El tipo y la cantidad de vegetación dependen del clima, la topografía, las características del suelo y los factores biológicos, mediados o no por las actividades humanas. [104] [105] Los factores del suelo como la densidad, la profundidad, la química, el pH, la temperatura y la humedad afectan en gran medida el tipo de plantas que pueden crecer en un lugar determinado. Las plantas muertas y las hojas y tallos caídos comienzan su descomposición en la superficie. Allí, los organismos se alimentan de ellos y mezclan el material orgánico con las capas superiores del suelo; estos compuestos orgánicos añadidos se convierten en parte del proceso de formación del suelo. [106]

La influencia de los seres humanos y, por asociación, del fuego, son factores de estado que se incluyen dentro del factor de estado de los organismos. [107] Los seres humanos pueden importar o extraer nutrientes y energía de maneras que cambian drásticamente la formación del suelo. La erosión acelerada del suelo debido al pastoreo excesivo y la terraformación precolombina de la cuenca del Amazonas que dio lugar a la terra preta son dos ejemplos de los efectos de la gestión humana. [108]

Se cree que los nativos americanos prendían fuego regularmente para mantener varias áreas grandes de praderas en Indiana y Michigan , aunque también se defiende el clima y los mamíferos herbívoros (por ejemplo, los bisontes ) para explicar el mantenimiento de las Grandes Llanuras de América del Norte. [109] En tiempos más recientes, la destrucción humana de la vegetación natural y la posterior labranza del suelo para la producción de cultivos ha modificado abruptamente la formación del suelo. [110] Asimismo, regar el suelo en una región árida influye drásticamente en los factores formadores del suelo, [111] al igual que agregar fertilizantes y cal a suelos de baja fertilidad. [112]

Los distintos ecosistemas producen suelos distintos, a veces de formas fácilmente observables. Por ejemplo, tres especies de caracoles terrestres del género Euchondrus en el desierto del Néguev son conocidas por comer líquenes que crecen bajo las rocas y losas calizas superficiales (líquenes endolíticos ). La actividad de pastoreo de estos ingenieros del ecosistema altera la piedra caliza, lo que da lugar a la erosión y la posterior formación de suelo. [113] Tienen un efecto significativo en la región: se estima que la población de caracoles procesa entre 0,7 y 1,1 toneladas métricas por hectárea por año de piedra caliza en el desierto del Néguev. [113]

Los efectos de los ecosistemas antiguos no se observan con tanta facilidad, y esto pone en entredicho la comprensión de la formación del suelo. Por ejemplo, los chernozems de las praderas altas de América del Norte tienen una fracción de humus de la cual casi la mitad es carbón . Este resultado no se previó porque la ecología de incendios de praderas previa capaz de producir estos suelos negros profundos y ricos no se observa fácilmente. [114]

Tiempo

El tiempo es un factor en las interacciones de todo lo anterior. [9] Mientras que una mezcla de arena, limo y arcilla constituye la textura de un suelo y la agregación de esos componentes produce peds , el desarrollo de un horizonte B distintivo marca el desarrollo de un suelo o pedogénesis. [115] Con el tiempo, los suelos desarrollarán características que dependen de la interacción de los factores formadores de suelo enumerados anteriormente. [9] Se necesitan décadas [116] a varios miles de años para que un suelo desarrolle un perfil, [117] aunque la noción de desarrollo del suelo ha sido criticada, ya que el suelo está en un estado de cambio constante bajo la influencia de factores formadores de suelo fluctuantes. [118] Ese período de tiempo depende en gran medida del clima, el material parental, el relieve y la actividad biótica. [119] [120] Por ejemplo, el material depositado recientemente de una inundación no exhibe desarrollo del suelo ya que no ha habido suficiente tiempo para que el material forme una estructura que defina aún más el suelo. [121] La superficie original del suelo está enterrada, y el proceso de formación debe comenzar de nuevo para este depósito. Con el tiempo, el suelo desarrollará un perfil que depende de las intensidades de la biota y el clima. Si bien un suelo puede lograr una relativa estabilidad de sus propiedades durante períodos prolongados, [117] el ciclo de vida del suelo finalmente termina en condiciones que lo dejan vulnerable a la erosión. [122] A pesar de la inevitabilidad de la regresión y degradación del suelo , la mayoría de los ciclos del suelo son largos. [117]

Los factores formadores de suelos continúan afectándolos durante su existencia, incluso en paisajes estables que perduran durante mucho tiempo, algunos durante millones de años. [117] Los materiales se depositan en la superficie [123] o son arrastrados o arrastrados desde la superficie. [124] Con las adiciones, remociones y alteraciones, los suelos siempre están sujetos a nuevas condiciones. Que estos cambios sean lentos o rápidos depende del clima, la topografía y la actividad biológica. [125]

El tiempo como factor de formación del suelo se puede investigar mediante el estudio de las cronosecuencias del suelo , en las que se pueden comparar suelos de diferentes edades pero con pequeñas diferencias en otros factores de formación del suelo. [118] Los paleosuelos son suelos formados durante condiciones de formación del suelo anteriores.

Historia de la investigación

Cinco factores de la formación del suelo

La ecuación de Dokuchaev

El geólogo ruso Vasily Dokuchaev , considerado comúnmente el padre de la pedología, determinó en 1883 [126] que la formación del suelo se produce a lo largo del tiempo bajo la influencia del clima, la vegetación, la topografía y el material parental. Lo demostró en 1898 utilizando la ecuación de formación del suelo: [127]

suelo = f ( cl , o , p ) t r

(donde cl o c = clima, o = procesos biológicos, p = material parental) t r = tiempo relativo (joven, maduro, viejo)

Ecuación de estado de Hans Jenny

El edafólogo estadounidense Hans Jenny publicó en 1941 [128] una ecuación de estado para los factores que influyen en la formación del suelo:

S = f ( cl , o , r , p , t , ... )
  • Formación del suelo S
  • cl (a veces c ) clima
  • o organismos (microbiología del suelo, mesofauna del suelo, biología del suelo)
  • r alivio
  • p material parental
  • tiempo t

Esto se recuerda a menudo con la regla mnemotécnica Clorpt.

La ecuación de estado de Jenny en Factores de formación del suelo difiere de la ecuación de Vasily Dokuchaev, ya que trata el tiempo ( t ) como un factor, agrega el relieve topográfico ( r ) y deja deliberadamente la elipsis "abierta" para que se agreguen más factores ( variables de estado ) a medida que nuestra comprensión se vuelve más refinada.

Existen dos métodos principales para resolver la ecuación de estado: primero, de manera teórica o conceptual, mediante deducciones lógicas a partir de ciertas premisas, y segundo, de manera empírica, mediante experimentación u observación de campo. El método empírico es el que se sigue empleando en la actualidad, y la formación del suelo se puede definir variando un único factor y manteniendo los demás factores constantes. Esto ha llevado al desarrollo de modelos empíricos para describir la pedogénesis, como las climofunciones, biofunciones, topofunciones, litofunciones y cronofunciones. Desde que Jenny publicó su formulación en 1941, ha sido utilizada por innumerables topógrafos de suelos de todo el mundo como una lista cualitativa para comprender los factores que pueden ser importantes para producir el patrón del suelo dentro de una región. [129]

Ejemplo

Un ejemplo de la evolución de los suelos en lechos de lagos prehistóricos se encuentra en las cuencas de Makgadikgadi del desierto de Kalahari , donde el cambio en un antiguo curso de un río condujo a milenios de acumulación de salinidad y a la formación de calcretas y silcretas . [130]

Notas

  1. ^ Buol, Stanley W.; Southard, Randal J.; Graham, Robert C.; McDaniel, Paul A. (2011). Génesis y clasificación del suelo (sexta edición). Hoboken, Nueva Jersey: Wiley-Blackwell . ISBN 978-0-813-80769-0. Recuperado el 26 de septiembre de 2021 .
  2. ^ Jenny, Hans (1994). Factores de formación del suelo: un sistema de pedología cuantitativa. Nueva York, Nueva York: Dover. ISBN 978-0-486-68128-3Archivado (PDF) del original el 25 de febrero de 2013 . Consultado el 26 de septiembre de 2021 .
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