2. FÍSICA DE SUELOS
DEFINICIÓN:
Es una parte de la ciencia del suelo que se encarga del estudio de las propiedades físicas
y de los procesos de transporte de materia y/o energía que ocurren en él.
Flujos y Transf. Energía Suelos
IMPORTANCIA
Conocer mejor la importancia de los efectos de las síguientes actividades agrícolas:
✓ Mecanización de los suelos.
✓ El drenaje.
✓ El riego.
✓ La conservación de suelos y agua.
✓ Manejo de cultivos.
✓ Residuos de cosecha
4. Propiedades Físicas del suelo
Son aquellas relacionadas con la organización estructural de un suelo,
que son utilizadas en su descripción o determinadas en el laboratorio y
que equivalen a su arquitectura.
Las propiedades físicas del suelo se refieren a cómo se ve, se siente o se
comporta un suelo en procesos que no implican modificaciones
químicas.
El suelo esta compuesto por tres fases (sólida, líquida y gaseosa) ; es la
naturaleza y la interrelación entre esas fases lo que determina las
propiedades físicas del suelo.
Composición del Suelo
45% material mineral
5% materia orgánica
25% agua
25% aire
6. Propiedades Físicas del suelo
❑ Textura: se refiere a la proporción relativa de arena limo y arcilla,
expresados como porcentaje en peso. A diferencia de otras propiedades
físicas del suelo, la textura es una característica invariable de los suelos.
❑ Su determinación se realiza a través del método de caracterización del
tamaño de las partículas de suelo dentro de tres clases de diámetro
conocidas como fracciones texturales (arena, limo y arcilla).
❑ En campo se puede determinar Análisis mecánico
❑ En laboratorio se determina Método del
hidrómetro o método
de Bouyoucos
7. Cuadro 1. Clasificación de las partículas minerales del suelo.
Fracciones
Denominación Diámetros aparentes (um)
Arena muy gruesa 1000 < & < 2000
Arena gruesa 500 < & <1000
Arena media 250 < & < 500
Arena fina 100 < & < 250
Arena muy fina 50 < & < 100
Limo 2 < & < 50
Arcilla < 2
8. Cuadro 2. Valores orientativos de la superficie especifica para las distintas
fracciones granulométricas.
Fracción Diámetro aparente
(mm)
Nº de partículas
por gramo
Superficie
especifica Cm2g-1
Arena muy gruesa 2,00 – 1,00 90 11
Arena gruesa 1,00 – 0,50 720 23
Arena media 0,50 – 0,25 5.700 45
Arena fina 0,25 – 0,10 46.000 91
Arena muy fina 0,10 – 0,05 722.000 227
Limo 0,05 – 0,002 5.776.000 454
arcilla < 0,002 90.260.853.000 8.000.000
9. Propiedades Físicas del Suelo
El Triángulo Textural:
Los contenidos de arena, limo y arcilla en el suelo, permiten clasificarlo
texturalmente usando el triangulo textural. El mismo esta dividido en 12 áreas, las
cuales representan todas las posibles porciones de arena, limo y arcilla, las cuales
representan tres grupos de suelos.
❑ Arcillosos: poseen mínimo 35% de arcilla y en la mayoría de los casos mas de 40%.
Son típicas las texturas arcillo-arenoso, arcillo-limoso y arcilloso.
❑ Arenosos: la arena representa mas del 70% de la fracción solida del suelo, se
reconocen en este grupo las texturas arenosa y areno-francosa.
❑ Francos: es un suelo con una mezcla ideal de arena, limo y arcilla, en este grupo
existen 6 clases texturales, la mayoría de los suelos de importancia agrícola
pertenecen a este grupo.
10. Cuadro 3. Acción de las distintas fracciones granulométricas en algunas
propiedades del suelo
Arena gruesa Permeabilidad alta
Macroporosidad alta
Baja capacidad de retención de agua disponible para las plantas
Energía de retención de humedad baja
Facilidad de laboreo
Almacenamiento de nutrientes bajo, CIC baja
Limo (franco limoso) Fertilidad física deficiente
Baja velocidad de infiltración
Permeabilidad de media a baja
Erosionabilidad alta
Arcilla Alta capacidad de retención de agua disponible
Alta fertilidad química
Dificultad de laboreo y de penetración de raíces
CIC alta, dependiendo de la mineralogía
11. Propiedades Físicas del suelo
❑ Estructura: se refiere al arreglo espacial de las partículas del suelo (arena, limo y arcilla).
Los granos individuales se ordenan en partículas secundarias o agregados con el espacio
de huecos que llevan asociados, todo ellos como resultado de las acciones físico químicas
entre las arcillas y los grupos funcionales de la materia orgánica.
Agregados del suelo: son las unidades estructurales, también
llamadas terrones o peds. Pueden tener diferentes grados de
desarrollo (débil, moderado y fuerte) y varios tamaños
(pequeño, mediano y grande). Dichos agregados se clasifican de
acuerdo al tipo o forma, ejemplo: esférica, laminar, blocosa y
prismática.
12. Propiedades asociadas con la estructura del suelo:
Propiedades mecánicas del suelo: relacionadas con posibilidades y
limitaciones para mecanización y emergencias de plántulas ,
desarrollo y profundidad de raíces , Ej: DA , Porosidad , Estabilidad
estructural Modulo de ruptura , Distribución de tamaño de partículas.
Propiedades hidrológicas del suelo: asociadas a las posibilidades o
limitaciones a la penetración, transmisión y retención de agua en el
suelo , Ej.: Infiltración , Conductividad hidráulica saturada ,Retención de
humedad ,drenabilidad.
Desarrollo del cultivo: para establecer alguna relación entre las
propiedades físicas del suelo y el desarrollo del o de los cultivos , es
importante evaluar los siguientes parámetros : emergencia de plántulas ,
crecimiento , rendimiento y desarrollo radical.
13. Resistencia a la Penetración
✓Compactación de suelos.
✓Profundidad efectiva.
✓Resistencia a la penetración de raíces.
14. Cuadro 4. Efecto de la estructura sobre otras propiedades del suelo
Propiedad afectada Efectos positivos
Característica de la superficie del suelo ✓ Una buena estructura evita el sellado del suelo y la
posterior formación de costra superficial al secarse la
superficie
✓ Facilita la emergencia de las plántulas y la infiltración del
agua.
Infiltración del agua en el suelo El aumento de infiltración influye:
✓ Aumenta las reservas de agua en el suelo
✓ Disminuye la escorrentía y con ello el riesgo de
degradación por erosión
Compacidad La baja compacidad de un horizonte:
✓ Hace disminuir la densidad aparente
✓ Favorece el crecimiento de las raíces
✓ Favorece el laboreo
Espacio poroso Un horizonte bien estructurado:
✓ Permite una buena circulación de agua aire y nutrientes
✓ Favorece la actividad de la fauna del suelo
✓ Favorece el desarrollo de microorganismos aerobios
✓ Es mas penetrable por las raíces, que podrán explorar un
mayor volumen
Erosionabilidad ✓ Un suelo bien estructurado es mas resistente a la erosión
que las partículas sueltas de arena, limo y arcillas y la materia
orgánica
15. Propiedades Físicas del suelo
❑ Color del suelo:
❑ es una propiedad muy utilizada al estudiar los suelos, pues es fácilmente
observable y a partir de el se pueden deducir rasgos importantes. Se mide por
comparación de unos colores estándar recogidos en las tablas Munsell, es una
norma de uso internacional en la cual se analiza el color en términos de matiz
(hue), brillo o valor (value) y croma o saturación (chroma).
El color se caracteriza mediante un
código donde el matiz esta indicado por
un número y una o dos letras
mayúsculas seguidas de una fracción,
cuyo numerador es el brillo y el
denominador el croma. Ejemplo: 10YR
3/3
16. Que nos indica el color del suelo?
✓ Los suelos de color mas oscuro en general, tienen mayor
contenido de materia orgánica, en comparación con los
suelos de colores claros.
✓ Suelos con zonas azulosas o grises y moteado de color rojo
oxidado indica un drenaje pobre y perdida de aireación.
✓ Color uniforme a través del perfil del suelo es típico de suelos
jóvenes poco evolucionados.
✓ Los suelos rojos generalmente son mas evolucionados y han
tenido intensiva meteorización.
✓ Zonas blanquecinas, líneas, redes o moteados en color blanco
siguiendo grietas pueden indicar un alto contenido de
carbonato de calcio.
✓ Incremento de colores amarillos y rojizos en el subsuelo son
indicativos de suelos viejos , altamente meteorizados,
conteniendo óxidos libres de hierro.
17. Propiedades Físicas del suelo
❑ Densidad: en el suelo, como en cualquier otro cuerpo físico, la densidad se define
como la masa por unidad de volumen y dado a su carácter poroso se debe
distinguir entre la densidad de sus componentes solidos y la del conjunto del suelo,
incluyendo los huecos, es por ello que se determina la densidad real y la densidad
aparente.
Densidad Real: se designa de esta
forma a la densidad de la fase sólida.
Es un valor muy permanente que esta
alrededor de los 2,65 g/cm3 muy
semejante a la de los minerales más
abundantes.
✓ Los suelos orgánicos tienen DR muy bajas (1,10-
1,40 Mg/m3
✓ El suelo la DR es prácticamente constante en el
tiempo, ya q es independiente de la estructura y la
poca variación de las partículas.
✓ El promedio aproximado de todos los suelos es de
2,65 Mg/m3 y se refiere al peso ponderado de los
minerales mas abundantes en los suelos.
Densidad Aparente: refleja la masa de una
unidad de volumen de suelo seco y no
perturbado, para que incluya tanto la fase
sólida como a la gaseosa englobada en ella.
Para establecerla se debe tomar un volumen
suficiente para que la heterogeneidad del
suelo quede representada
18. Densidad Aparente (Método del Hoyo)
M
DA=
VT
✓Compactación del Suelo
✓Permeabilidad.
✓Retención de humedad
✓Porosidad de aire.
✓Resistencia a la penetración.
19. Propiedades Físicas del suelo
❑ Porosidad del suelo: representa el porcentaje total de huecos que hay entre el
material solido de un suelo y es un parámetro importante porque de el depende
el comportamiento del suelo frente a las fases liquida y gaseosa y por tanto vital
para la actividad biológica que pueda soportar.
Clases de poros:
✓ Poros de transmisión
✓ Poros de almacenamiento
✓ Poros residuales
❑ Macroporos: r>15um
Sirven para aireación y drenaje
❑ Microporos: r<15 um
Sirven para retener agua
20. PROPIEDAD UNIDADES METODOLOGIA VALORES CRITICOS
CLASES TEXTURALES % Bouyucos 1.- a , aF, Fa
2.-F, FA , Aa , FAa
3.- FL , L , FAL
4.- AL , A
DENSIDAD APARENTE (DA) Mg/m3 Hoyo barrenador, muestreador tipo Uhland 1.- 1,90 2.- 1,70
3.- 1,60 4.-1,40
DISTRIBUCION DE TAMAÑO DE
PARTICULAS (DTP)
% Bouyucos modificado por Day (Pla, 1983) -------------------
ESPACIO POROSO TOTAL (EPT) % EPT =( 1-Da/Dr )x 100
Mesa de tensión
1.- 0,28 2.- 0,36
3.- 0,40 4.- 0,47
MACROPOROS (MAC) % Mesa de tensión 5-10
ESTABILIDAD ESTRUCTURAL % Estabilidad de agregados al agua (método
de Yoder)
Índice de sellado
> 1 mm 20-40 %
>0,5 mm 45- 60 %
MODULO DE RUPTURA Kg/cm2
Mpa
MR (Kg/cm2)= 0,91F/∏*D*L > 3 Kg/cm2
0,3-1,5 Mpa
PROPIEDADES FISICAS Y SU RELACIÒN CON EL USO Y MANEJO DEL SUELO
21. PROPIEDAD UNIDADES METODOLOGIA VALORES CRITICOS
RESISTENCIA A LA
PENETRACION
Mpa Índice de penetrografia 0,3-1,5 Mpa
INDICE DE CONSISTENCIA IP= LL-LP > 10 Plástico
INDICE DE TRABAJABILIDAD ITS: LIP/CC 0,70-0,80 Muy alta
< 0,60 Muy baja
INFILTRACIÓN cm/hora Infiltración del cilindro
Infiltración de lluvia
Simulada en campo
2 cm/hora lenta
6,3 - 20 cm/hora moderada
CONDUCTIVIDAD
HIDRULICA SATURADA (Ks)
cm/hora Muestras de cilindros de suelo no
saturados (carga constante o
carga variable)
Simuladores de lluvia
➢2,0 Muy alto
< 0,5 Muy bajo
CONDUCTIVIDAD
HIDRAULICA DEL SELLO
SUPERFICIAL
mm/hora Infiltración a través del sello 5-15 mm/hora
HUMEDAD DEL SUELO % Camaras de presión de Richard AD (1-2)= % H -10 Kpa - % H -1500
Kpa
AD (3-4) = % H -33 Kpa - % H -1500
Kpa
LAA (cm)= % AD*Da*Prof / 100
