8. posibil¡dadesde incorporarfácilmentea estos esquemas las nuevas
conquistasquela ciencialogradiariamente
Eltextoconstade 26 temas,distribuidosen trespartes:
L Químicadelsuelo.Aspectosfundamentales(Temas1-9).
ll. Elementosesencialesmacronutrientes(Temas9-18).
lll. Elementosesencialesmicronutrientes(Temas19-26).
La primera parte está dedicada a contemplar cuestiones
fundamentalesrelativasa la composición,propiedadesy funcionesde los
suelosen orden a la nutriciónde las plantas.Son temas generales,con
marcada onentaciónquímica, imprescindiblespara llegar a adquirirun
conceptoclarodel sueloen su conjunto.El temaprimero,comoexcepción,es
una introduccióna la QuímicaAgrícola,en la que destacasu conexióncon
otras cienciasy, sobretodo, su situaciónactualen cuantoa sus límites,
desarrolloy posibilidades.
Lasdospartesrestantesestáncentradasen el estudiode losdistintos
elementosquímicosque en el momentoactualse consideranesencialespara
la vida vegetal.Todosellosse tratancon una sistemáticamuy semejante,
abordandoprimerosu estadoen la planta,las principalesfuncionesque
conllevana su esencialidady las alteracionesque en ellapuedenproducirse
por deficienciao exceso. De esta forma se le expone al alumno su
importancia,y justificaplenamenteel estudioquea continuaciónse realizadel
mismo en el suelo para conocersu dinámicaen funciónde los distintos
factoresinfluyentes,y su disponibilidaden últimotérminoparala planta.
Quieroindicar,finalmente,queal finalde la obrase aportaunaamplia
bibliografía,citadao relacionada,con los temastratados.Con ellase abrela
posibilidada un mayorconocimientoen un determinadoaspecto.
Mantengo la esperanza de que esta obra pueda contribuir
modestamentea la formaciónde los actualmenteya numerososestudiantes
de QuímicaAgrícolaen lasfacultadesuniversitariasy escuelastécnicas,tanto
nacionalescomode Hispanoamérica.
Murcia,marzo,2000.
G. NavarroGarcía.
15. 19.4.Origen,contenidoy formasdelhierroen el suelo,335.
19.5.Dinámicadelhierroen elsuelo.Factoresinfluventesen su
disponibilidadparala planta,336.
19.5.1.InfluenciadeloH.336.
19.5.2.Influenciade lacomposicióndelsuelo,338.
20. EL MANGANESOENLA PLANTAY EN EL SUELO,341.
20.1.Contenidoy formasen la planta,341.
20.2.Funcionesdelmanganesoen la planta,342.
20.2.1.Fotosíntesis,342.
20.2.2.Transformacionesde lashexosasfosforiladas.glucolisisy
metabolismode losácidosorgánicos,348.
20.2.3.MetabolismoauxÍnico.348.
20.2.4.Metabolismodelnitrógeno,349.
20.2.5.Otrosprocesossignificativosen losqueel manganeso
participa,350.
20.3.Alteracionesen la plantapordeficienciay exceso,352.
20.4.Origen,contenidoy formasdelmanganesoen el suelo,353.
20.5.Dinámicadelmanganesoen el suelo.Factoresinfluyentes,354.
20.5.1.pHdelsuelo,355
20.5.2.Materiaorgánicay actividadmicrobiana,356.
21. EL BOROENLA PLANTAY ENEL SUELO,359.
21.1.Contenidoy formasen la planta,359.
21.2.Funcionesdelboroen la olanta.360.
21.2.1.Metabolismoy transportede carbohidratos,361.
21.2.2.Formaciónde lasparedescelulares.Lignificación,362.
21.2.3.Influenciaen el metabolismode ácidosnucléicosy en la
síntesisprotéica,362.
21.2.4.Efectosen la síntesisde sustanciasimportantesen la planta,
364.
21.3.Alteracionesen la plantapordeficienciay exceso,365.
21.4.Origen,contenidoy formasdelboroen el suelo,368.
21.5.Dinámicadelboroen el suelo.Factoresinfluyentes,369.
21.5.1.Texturadelsuelo,369.
21.5.2.pHy componentesdelsuelo,369.
21.5.3.Factoresclimáticos.373.
22, EL CINCENLA PLANTAY ENEL SUELO,375.
22.1.Absorcióny contenidoen la planta,375.
22.2.Funcionesdelcincen la planta,376.
22.2.1. Biosíntesisauxínica,376.
22.2.2.Metabolismonitrooenado.376.
XX
19. QuímicaAgrícola.
confirmación.Asi por elemplo,B. Palissy (1563)manifestabaque en tas
cenizasde las plantasse encontrabanlos materialesque éstasextraíandel
suelo.Duranteestosañoshayquereconocerque huboun graninterésporlos
aspectosprácticosde la agricultura,pero se careciódel espÍritucientífico
necesarioparabuscarlascausasde losfenómenosquedescribían.
Ya en el sigloXVll,la preocupacióncientÍficaporlosfenómenosde la
fertilrdaddel sueloy del desarrollode las plantases notoria.F. Bacon (1s61-
l624lconslderaqueel principalalimentode lasplantaserael agua,y quela
principalfunción del suelo era la de mantenerlas plantaserguidasy
protegeriasdel frÍo y del calor.Tambiénsosteníaque el continuocultivode
una determinadaplantasobre un mismo suelo lo empobrecíapara esta
especieen particular,ya que cada plantaextraíadel suelo una sustancia
concretaparasu alimentacióny correctodesarrollo.
Otro científicode la época,J.B. Van Helmont (i577-1644),físicoy
químicoflamenco,de acuerdocon las ideasde Bacon realizauna exoeriencia
que, según é1,demostrabaque el agua tenÍa que ser el principiode ta
vegetación.Puso90'60 Kg de suelo,desecadoal horno,en un recipientede
arcilla,lo humedeciócon agua de lluviay plantóun vástagode sauceque
pesaba2'26 Kg. cubrió la tierracon una hojade hierroestañadaprovistade
agujerosparaprotegerladel polvo,y sóloañadióaguade lluvia.Exactamente
al cabo de cincoaños acabósu experimento.El árbolen el que se había
transformadola ramade saucepesaba76'64Kg.En el suelode nuevosecado
encontrócomoúnicapérdidade pesola de 56 g sobrelosg0'60Kg originales.
Debidoa que solohabÍaañadidoagua,sacócomoconclusiónqueéstaerael
únicoalimentode las plantas.La pérdidade los 56 g de pesode suelola
atribuyóa un errorexperimental.
En esta experiencia,muy típicade casi toda la primitivalabor de
investigaciónen QuímicaAgrícola,no se tuvoen cuentadosfactoresbásicos,
deduciéndosede un experimentobien planteadopara las circunstanciasde
entonces una conclusióntotalmente falsa. Van Helmont no tomó en
consideraciónel papeldesempeñadoporloscomponentesde la atmósfera,ni
tampocolos 56 g de sueloque habíandesaparecido.Hay que recordar,sin
embargo,que este trabajose realizóen un tiempoen el que todavíano se
sabíanadade la nutriciónmineral,nide lafotosíntesis.
El trabajo de Van Helmont fue repetido posteriormentepor un
prestigiosocientÍfico,el inglésR. Boyle (1627-1691),y comoresultadode los
análisisquímicosefectuadosllegóa la conclusiónde quelasplantascontenían
sales,energía,tierray aceite,y quetodosestosproductospodíanprocederdel
aoua.
21. QuímicaAgrícola.
lo menosseismateriasnutritivasparaellas:aire,agua,tierra,sales,aceitey
fuego,en un estadofi.¡o.Su libroLosprincipiosde la agriculturay ta vegetación
constituyóun granavancesobrelas anteriorespublicacionesde estaépoca,
no solamenteporquereconoceque la nutriciónvegetaldependede varios
factores.sinotambiénporqueindicamuyclaramentelosdosmétodosa seguir
paraestudiarel problema:cultivosen tiestosy análisisde la planta.
En 1761 J,G. Wallerius,profesorde euímicaen la Universidadde
Upsala.presentosu libro De Humo, primeraorientacióncientíficade la
QuímicaAgrícolaEn él se encuentranindicacionesde la formacióndelhumus
duranteia descomposic¡óndel materialvegetaly algunasde sus propiedades,
comola naturalezahidrofílicay la capacidadde adsorbernutrientes.
A. Young (1741-1820)fue uno de los investigadoresde estetiempo
drgnode ser citado,Young hizogran númerode pruebascon tiestospara
encontrarcuáleseranlassustanciasque incrementabanel rendimientode las
cosechas.cultivó cebadaen arena,a la cual añadíamaterialesdiversos:
carbónde leña, aceite,estiércolde ave, residuosvínicos,nitratos,pólvora
negra, brea, conchasde ostras y otros materialesmuy diversos.Algunos
favorecieronel crecimientode las plantas,otros no. young fue tambiénun
magníficoescritor,y publicó un tratadotitulado Analesde Agricuttura,en
cuarentay seis volúmenes,que fue muy estimadoen los mediosagrícolas
ingleses.
El descubrimientodel oxígenopor Priesflypuedeconsiderarsecomo
el puntode partidade otrosnumerososdescubrimientos.Entreestosdestacan
los realizadospor J. Ingen-Housz(1730-1799),que en su libroExperimentos
sobrevegetales,publicadoen 1779,demostrabaque la luzsolarera necesana
para la producciónde oxÍgeno;que solamentelas hojas y peciolospodían
sintetizar;y, finalmente,que losfrutosy las plantasen la oscuridadrespiraban
como los animales Estasconclusionesfuerontambiénlas obtenidasoor J.
Senebieren Ginebra.sus estudiossimultáneosdel problemaopuesto,efecto
del aire sobre la planta, le permitieronsugerir en sus Memorias físico-
químicas,de 1782, que el aumento de peso del tallo de sauce en el
experimentodeVan Helmontse debíaal airefijado.
Aunquela mayoríade los avanceshechosen la euímicaAgrícola
duranteel sigloXVllltuvieronlugaren Europa,algunacontribuciónamericana
de losprimerostiemposfue suficientementesignificativaparaser mencionada.
Posiblemente,la primera publicaciónamericanarelacionandola
Químicacon la Agriculturafue la de J. winthrop, primergobernadorde
connecticut,en 1678,con el título Descnpción,cuttivoy utitizacióndel maí2.
23. QuímicaAgricola.
Losirascendentalesresultadosde De saussure no fueronaceotados
durantemuchosaños.ni tampocosus métodos.Los librosmás difundidos
entonces,de A. von Thaer y H. Davy, no acusaron los cambios
fundamentalesintroducidosporaquel.Thaer,porejemplo,publicóLa basede
la agriculturaractonal,en 1810,y en él se manteníaaún la idea entonces
predominantede que las plantasextraíansu carbonoy otrosnutrientesdel
humusdel suelo.Elementosde QuímicaAgrícola,publicadoen 1813,por
Davy.constituyeel últimotextodelviejoperiodo,y surgióde lasleccionesque
daba anualmenteen The RoyallnstitutionsobreQuímicaAgrícola.Más que
aportacionesoriginales,su méritoestribaen habersabidosistematizarlos
hechos conocidoshasta entoncesy dar, con gran responsabilidad,una
importanciaa la QuímicaAgrícolaquede otromodono hubiesetenido.
A padir de 1834 se despertóun nuevo interéspor la investigación
agrícola.Hastaesemomento,lasinvestigacionesse habíanrealizadosóloen los
laboratorioso en macetas.Fueentoncescuandoel francésJ.B. Boussingault
comenzósus célebresexperimentosde campo en su granja de Alsacia,
históricamentelasprimerasen estesentido.Boussingaultactualizólosmétodos
cuantitativosde De Saussure; pesó y analizólos fertilizantesutilizadosy las
cosechasobtenidas,y demostróconcluyentementecómoel airey el aguaeran
fuentesnutritivasde carbono,hidrógenoy oxígeno.Realizótambiéntrabajos
importantesacercade la asimilaciónpor las plantasdel nitrógenodel aire,y
abordóproblemasrelacionadosconla nutriciónde losanimales.
En el periodocomprendidoentre 1830 y 1840 no se registran
descubrimientosde importancia.Peroen 1840,la comunicacióndel químico
alemánJustus von Liebig, La Químicay susaplicacionesa ta Agricutturay
Fisiología,presentadaa la BritishAssociation,conmoviótan fuertementea los
científicosconservadoresde aqueltiempoque a partirde entoncesfueronmuy
pocoslos que siguieronafirmandoque el carbonocontenidoen las plantas
proveníade algunaotra fuenteque no fuera el dióxidode carbono.Sus
principalesafirmacionesen dichacomunicaciónfueron:
1.-La mayorpartedel carbonode las plantasprocededel dióxidode
carbonode la atmósfera.Pero también,la aportaciónde humus al suelo
debidoa la continuaproducciónde dióxidode carbono,puedeser unafuente
parala incorporaciónde estecompuestoa la plantaa travésde lasraíces.
2.-El hidrógenoy el oxígenoprovienendelagua.
3.- Los metalesalcalinosson necesariosparala neutralizaciónde los
ácidos formados en las plantas como resultado de sus actividades
metabólicas.
25. QuímicaAgrícola.
Gilbert,loscualesiniciaronunaampliainvestigaciónparacomprobaralgunas
de las afirmacionesde Liebig que no considerabancorrectas.Doce años
despuésde Iafundaciónde la estaciónestablecieronlossiguientesprincipios:
1.-Loscultivosrequierenfósforoy potasio,perola composiciónde los
residuosde las plantasno es una medidade las cantidadesrequeridasde
dichoselementos.
2.- Las plantas no leguminosasprecisande un suplementode
nitrógeno,siendoigualmentebeneficiososlos nitratosy las salesamónicas.
Sinesteelementono se puedeconseguirningúnaumentodelcrecimiento,aún
cuandose añadanlos constituyentesde las cenizas.La cantidadde nitrógeno
amoniacalsuministradopor la atmósferaes insuficienteparalas necesidades
de loscultivos.
3.- La fertilidaddel suelopuedeser mantenidadurantealqunosaños
conel empleode fertilizantesquímicos.
4.- El efectobeneficiosode los barbechosse debe al aumentode la
cantidadde compuestosde nitrógenoutilizablesen el suelo.
La colaboraciónentreLawes y Gilbert fue una de las más completas
entrehombresde ciencia.Trabajaronjuntospor espaciode 57 años,hastala
muertedelprimeroen 1900.Gilbertmurióun añomástarde.La investigación
realizadapor ellosy sus discípulosno se ha interrumpidodesdeentonces,
permitiendocon ello no solo cimentarla parte positivade teoríascientíficas
anteriores,sino ponerjalonesfundamentalesen el desarrollooe numerosos
aspectosde la modernaQuímicaAgrícola.
En 1856, Salm-Horstmar cultivó plantas en frascos de estaño
revestidosde ceraconteniendoarena,cuarzopulverizadoy carbónde azúcar.
Estosmaterialeshabíansido previamentehervidoscon ácidospara separar
las pequeñascantidadesde materiamineral.Omitiendola adiciónde uno o
más elementosen la disoluciónnutritivasacó como consecuenciaoue el
fósforo,azufre,potasio,calcio,magnesioy silicioeran elementosque debían
considerarseesencialesparael crecimientode lasolantas.
Tambiénpor estaépocase establecela esencialidaddel hierropor J.
Sachs (1860),aunqueya E. Gris (1843)habíadescritolos fenómenosque
acontecenen los vegetalesprivadosde un suministroadecuadode este
nutriente.En este tiempose generalizóla opiniónde que el hierroformaba
partede la clorofila,al estimarque en el casode las plantasexistia,comoen
losanimales,unarelaciónhierro-pigmento.
27. QuímicaAgrícola.
Entre 1840 y 1850 se observaun considerableaumentoen las
actividadescientíficasrelacionadascon problemasagrÍcolas.se realizan
estudiosquímicosde los suelos,de las cosechas,de los alimentosy de los
fertilizantes;y surge gran númerode publicaciones.En este periodo,S.L.
Dana publicaManualde estiércol;W. Jhonson, profesorde euímicaAgrícola
en Yale, destacapor su libro tituladoCómo se nutren las ptantasy cómo
crecen/as cosechas; E. Pugh, colaboradorde Lawes y Gilbert durantedos
años en Rothamsted,publicala obra El origendel nitrógenoen la vegetación;
y J.W.Draper,quefueel primerpresidentede la AmericanChemicalSociety,
en 'lBB4,presentasu Tratadode las fuerzasque originanla organizaciónde
lasplantas.
La importantecontribuciónde la químicaal desarrollode la agricultura
en Américafue puestaclaramentede manifiestopor H.W.Wiley,en 1g01,en
un discursoa laAmericanChemicalSociety:
"De cuarenta y nueve directores actuales de granjas experimentales,
veinte eran químicos profesionalescuando recibieronel nombramiento.La
selección de tantos químicos profesionales no fue una pura casualidad, sino
que tuvo evidentementealguna relacióncon el papel preponderanteque ta
ciencia Química en el progreso de la investigación agrícota. La tista de
directores de las granjas agrícolas experimentales de Alemania indica et
mismoestadode cosas".
Todaestaconsiderableinvestigaciónrelacionadacon la Agricultura,y
en la que la Químicaha tomadopartedirecta,ha experimentadoun impulso
grandísimoen el sigloXX. La enumeración,aunquetan sóloseaen parte,de
lo realizadoen el sigloactualy de los hombresque han contribuidoa este
desarrollosería realmentefabulosa,y caen fuera de los límitesimpuestosa
este breve resumen histórico.Hay que resaltar,sin embargo,que estos
progresosno han sido debidosal trabajode científicosde algún país
determinado,sinode muchosy muydistintospaíses.Susfrutossonevidentes,
porquela producciónagrícolay la calidadde las cosechasson más altasv
mejoresqueen cualquierotrotiempopasado.
1.4. LINEASDE TRABAJOY CONCEPTODE LA QUIMICA
AGRICOLA.
Expuestoasí el aspectohistórico,veamosa continuación,y antesde
establecerun conceptoclarode la QuímicaAgrícola,cuálesson las líneasde
investigaciónqueen el momentoactualse desarrollandentrode su camoo.
10
29. QuÍmicaAgricola.
estacienciase relacronaestrechamentecon la FisiologíaVegetal,Bioquímica,
Botánica,EdafologÍa.etc.Porotraparte,la Químicadel SistemaSuelo-Planta
es. oosiblementeuna de las lÍneasmás específicasde la QuímicaAgrícola,
sobre todo por la posibilidadde estudiar y modificar,con criterios
fundamentalmentequímicos,sus condiciones,de maneraque se obtengan
resultadosútilesparalaAgricultura.
En estecapítulodestacala nutriciÓnmineralde la plantay losposibles
mecanismosde absorción.Así, las condicionesde integraciónde los iones
mineralesen loscompuestosorgánicos.La dinámicadelaguaen el sueloy su
absorcióny emisiónpor la planta,factorlimitantede la producciónvegetal.Y
misión especialde la QuímicaAgrícolaen esta línea es llevar a las
experienciasde campo nuevos conocimientosy métodos, estudiar el
comportamientodel SistemaSuelo-Planta,y señalarel modode actuarsobre
él modificándoloen cada caso, a fin de obtenerlos mejoresrendimientos
cualitativosy cuantitativos.
Pero no finalizaaquí el campo de la QuímicaAgrícola.Y así, con
independenciade lo ya apuntado,podríamosseñalar muchos aspectos
externosal SistemaSuelo-Planta:los estudiosrelacionadoscon la fijaciónde
fertilizantesen el medionutritivo,su absorciÓnpor las plantasy la aplicaciÓn
de nuevosproductos,de los que son ejemplosrepresentativoslos quelatosy
abonosmicronutrientes;la síntesisde productosde acciÓnhormonaly otras
sustanciasde acciónfisioterapeutica;la producción,formulacióny aplicación
de fertilizantes,insecticidas,herbicidas,fungicidasy aditivosdiversos;la
síntesisy utilizaciónde productosíntimamenterelacionadoscon las prácticas
agrÍcolas,plásticos,tensoactivos,etc.
Finalmente,el AnálisisAgrÍcola,consu concretaentidad,adquiridapor
lascaracterísticasy naturalezade lassustanciasa estudiary por lascontinuas
modificacionesquesufre,constituye,si no unaramade la QuímicaAgrícola,sí
un auxiliarfundamental.La utilizaciónde la energíanuclear(radiaciÓny
radiosótopos),el análisistérmicodiferencial,la microscopÍaelectrÓnica,la
cromatografíalíquido-líquidoy gaseosa,polarografía,espectrofotometría,etc.,
hacenposiblela identificacióny cuantificacióncorrectade muchassustancias.
Puededecirseque con esta orientaciónanalíticase estádandoun impulso
considerablea la investigaciónagrícola.
Varioshechosimoortantesse deducende lo que hastaahorahemos
expuesto. En primer lugar, la Química Agrícola, por los medios y
conocimientosque aporta,es la baseinmediatade un buennúmerode otras
cienciasagrícolasque en la actualidadtiendena tener,o tienenya, una
entidadpropia,y quesinsu concursoseríamuydifícilsu desarrollo.
1 a
t ¿
31. QuímicaAgrícola.
* El conocimientode muchosaspectosaún oscurosen la químicadel
humusy el estudioconcretode losfenómenosde interacciónarcilla-humusen
su conjunto.
* El descubrimientode nuevos elementos esenciales y el
esclarecimientode la funciónespecíficaque realizanotros,en los cualesya
estáestablecidasu esencialidad,comosilicio,cloro,boro,etc.
* Esclarecimientode muchosprocesosquímicosquese desarrollanen
la plantay de lossistemasenzimáticosquelosregulano catalizan.
* El conocimientoquímicode nuevassustancias,talescomolas que
controlanla formaciónde flores y frutos, provocandoo inhibiendoel
crecimientoo cambiosde forma.
* Aprovechamientode productos o subproductos vegetales,
actualmenteinútileso no rentables.
* Síntesisde nuevassustanciasde aplicaciónagrícola.
* Utilizaciónde nuevosprocedimientosquímicosparala mejorade la
calidad,producción,conservacióny transformaciónde losproductosagrícolas.
* Estudioquímicode nuevasvariedadesmás productivasy menos
sensiblesa losfactoresclimáticos,enfermedadesy plagas.
Estos y otros aspectosque surgenal analizardetenidamentelas
posibilidadesde la QuímicaAgrícola,constituyenhoytemasde graninterésen
la mayorpartede loscentrosde investigaciónagrícolade todoel mundo.
1 4
33. QuímicaAgrícola
El suelo,sin embargo,como parte de la Biosfera,está pobladode
organismos.El suelo respira,nitrifica,origina humus. Nos encontramos
tambiénconun criteriobiológico,dondese da prioridadparasu definicióna los
organismosque en él habitany a las transformacioneso procesosque
realizan.
Lasdefinicionesexpuestasponenpuesclaramenteen evidenciaqueel
conceptode suelopuedeserdiferente.Y ellodependeráde la disciplinaquelo
estudie.
Bajo el puntode vistaquímicoy agrícolatambiénes aceptablesu
correspondienteorientación.Y en este sentido,el suelopuedeconsiderarse
comoun sistemadispersoconstituidoportresfases:sólida,líquiday gaseosa,
queconstituyeel soportemecánicoy, en parte,el sustentode lasplantas.
Segúneste concepto,el estudiodel suelodebe dirigirsehaciados
objetivos fundamentalmente.Por una parte a considerar sus diversas
propiedades,con referenciaespeciala la producciónde plantas,es decir,un
aspectoprácticoo aplicado.Por otra, a su estudiocientÍfico,especialmente
químico,paradeterminarla variaciónde su productividady hallarlos medios
parasu conservacióny mejora.
2.2. ORIGEN Y FORMACIONDEL SUELO. PROCESOSY
FACTORESINFLUYENTES.
El puntode partidaen la formacióndel suelo lo constituyelas rocas
situadas en la superficie terrestre (en su mayoría rocas ígneas y
sedimentarias),las cuales con el tiempo,y a través de un conjuntode
procesosque se englobanen el término"meteorización",sondesintegradasy
alteradaspor acción de diversosagentes de naturalezafísica,química y
biológica(Figura2.1.).
La meteorizaciónfíslca se debe a la aparición de importantes
tensionesen el interiorde la roca,lo cualprovocaroturasen suslíneasdébiles
sin que se produzcancambios apreciablesen la mineralogíade sus
componentes.Estastensionespuedenser provocadaspor distintosagentes,
entre los que hay que destacarlos diferentescambiosde temperatura,la
alternanciade humedad y sequedad,la congelaciónpor el hielo, la
cristalizaciónde sales por hidratacióny el efectomecánicode animalesy
olantas.
l o
35. QuímicaAgrícola
La congelacióndel agua presenteen los intersticiosde las rocas,al
aumentarsu volumencon respectoal estadoinicial,es factorimportantepara
su fracturay degradación.Estemismoefectose producepor cristalizaciónde
salesporhidratación.
La acciónde estos agentesfísicosque son los que inicialmente
participanen la formacióndel materialoriginariodel suelo,vieneen muchos
casos incrementadapor su trasladodel lugar de origena otro lugar por
corrientesde agua,vientoo desplazamientode zonasmontañosasa otras
másbajasporgravedad.
El materialoriginarioasÍ formadopor partículasde rocasqr" no iun
sufrido aún modificacionesinternas,es posteriormentealterado mediante
procesosquímicosmáslentos.A travésde éstos,el suelose va configurando,
adquirrendosu configuración,su verdaderaentidadcomotal.
La meteorizaciónquÍmicase caracterizapor transformacionesque
afectana la composiciónquímicay mineralógicade la roca,dandolugara
mezclasde mineralesde composiciónvariabley compleja.Estoscambiosde
composiciónsuelenestaracompañadospor una continuadadesintegración
físicay se considerande fundamentalimportanciapara el desarrollode la
fertilidadouímicadel suelo, al posibilitarla liberaciónde los elementos
inmovilizadosen lasredescristalinasdelmineral.
Los agentes químtcos que intervienenen estos procesos son,
principalmente,el agua que provocareaccionesde disolución,hidrólisise
hidrataciónen los mineralesintegrantesde las rocas;el dióxidode carbono
que participaen las de carbonatación;y el oxígenoen las de oxidación-
reducción.A ellos hay que añadir,en menor cuantía,la secreciónde
sustanciasácidasporpartede algunosorganismosvivos(raícesde plantasy
microorganismos)que facilitannotoriamentela transformacióndel material
originario,mediantereaccionesde intercambioiónicoo de complejación.
La disolucióntieneimportanciacuandose tratade rocasy minerales
solubles,y dependedel pH del medio,de la temperaturaambientey de la
cantidadde agua que soportan.La movilidaddel compuestosolubilizado
determinala magnituddelprocesoy de losproductosfinales.
La meteorizaciónpor hidrólisisconsisteen la reacciónentre un
determinadomineraly el agua,paradarun ácidoy unabase.Afectaa un gran
númerode silicatosalumínicos,dadasu abundanciaen la cortezaterrestre.
1 8
37. QuimicaAgricola
SiO.Mg2+ HzO+ COz+ SiOz+ (CO3H)2Mg
Oxidacion-Reducción.
4FeO+ 02+2Fe2O3
3SiOaFeMg+ HzO+ SizOsMgeH++ SiOz+ 3FeO
lntercambioiónico.
Compleiación.
coo
| )At*+2H*
coo'
Si3osAlK* HlHrnlu;l+ Si3osAlH* x I H^d
I n""'lH.KlA;r.l * | n"zlK.Hl Aoirr.
COOH
| +Al*3+
COOH
Losagentesbiológicosson,en su conjunto,losorganismosvivosque
habitany se desarrollanen el suelo.Sus accionespuedenser tantofísicas
comoquímicas.Efectosmecánicosde animalesy plantas,desprendimientode
dióxidode carbono,secreciónde sustanciasorgánicasactivas,formaciónde
complejosy quelatos,y su participaciónen la génesisdelhumus.
Es evidentequejuntoal tipode rocasometidaa la meteorización,el
tiempode actuaciónde todoslosagentesdescritoscondicionael tipode suelo
que puedegenerarse.En esteaspecto,losconceptosde suelojoven,maduro
o viejo,vienendeterminadosporel gradode actuaciónde estefactor.
2.2.1.ELPERFILDELSUELO.
El perfildel suelose consideracomo la exposiciónverticalde una
porción superficialde la cortezaterrestreque incluyetodas las capas u
horizontesque han sidoalteradasduranteel periodode su formación,junto
conlasmásprofundasqueinfluyeronen su génesis.
20
39. QuimicaAgricola
En muchoscasos se puedenconcretarlos tres horizontes,pero no
siemprepuedendelimitarsecon claridad.Algunasvecespuedencarecerde
alguno,o no haber una diferenciavisible.Esto últimoes lo que pueden
presentaralgunossuelosjóvenesque solomuestranun ligerooscurecimiento
en la partesuperficial,indicadordelcomienzode la formacióndel horizonteA;
o de otros,en losquesólose aprecianel A y el C.
Lossuelosmadurospresentansiempremuydiferenciadoslosdistintos
horizontes.
2.3.EL SUELOCOMOSISTEMADISPERSO.COMPONENTES.
Si se considerael sueloen su conjuntocomo un sistemadisperso,
constituidoportresfases(sólida,líquiday gaseosa)se puedendistinguiren él
cuatrograndescomponentes:materiamineral,materiaorgánica,aguay aire,
íntimamenteligados,mezcladosentresí y originandoun medioidealparael
crecimientode lasplantas(Figura2.3.).
Figura2.3.Fasesycomponentesfundamentalesdelsuelo.
La composiciónde los citadoscomponentes,como es lógicopuede
variarconel tiempoy de un lugara otro.Y dentrode ellos,el volumende agua
y el de aireguardanunarelacióninversamenteproporcionalentresí,ya queal
eliminarseel agua por drenaje,evaporacióno crecimientode la planta,el
espacioporosoque estabaocupadopor ella es llenadode nuevopor aire.
Pero de forma aproximada,y considerandoun suelo superficial,bien
equilibrado,se puedesituardentrode losvaloresreflejadosen la tabla2.1.
De estastres fases,la sólidaposeeuna mayorestabilidad,menor
capacidadde variacióny puede servir,en términosgenerales,para la
22
FASELIQUIDA
* Agua
FASEGASEOSA
* Aire
FASESOLIDA
* Materiamineral
* Materiaorgánica
41. QuÍmicaAgrícola.
presentes.El primerpaso, por consiguiente,para una clasificaciónde la
textura es agruparlostomando como base el porcentajede las distintas
fraccionesque io constttuyen.Estos gruposse designan como clases de
suelos,y se les ha denominadoresaltandoaquellosque más contribuyena
suscaracterísticas.
Tabla2.2.Princioalessistemasdeclasificaciónfísico-mecánicadelsuelo
Sobrela base,pues,de la texturadelsuelo(tamañode laspartículas),
se considerancuatro grandesgrupos fundamentalesy generales:líticoso
pedregosos,arenosos,francosy arcillosos.
Los sueloslíticosson los que están integradospor las fraccionesde
mayortamaño.Se caracterizanporquela sumade lasfraccioneslimoy arcilla
no suoerael18%deltotalde la muestra.
El grupo de los arenososincluyetodos los suelosen los que el
porcentajede arenasalcanzaun 70oAo másde todoel materialen peso.
GRANULOMETRIA
Denominación
FRACCIONES
Denominación Diámetros(pm)
DepartamentoAgricultura
EE.UU.(USDA)
Arenamuygruesa 2000> A > 1000
Arenagruesa."...... 1000>A>500
Arenamedia......... 500>A>250
Arenafina............. 250>A> 100
Arenamuyfina...... 100> O > 50
Limo........... 50>A>2
Arcilla......... 2> A
SistemaInternacional
Arenagruesa........ 2000>A>200
Arenafina............. 200>A> 20
Limo...."...... 20>A>2
Arcilla......... 2 > A
SistemaEuropeo
Arenagruesa........ 2000>A>600
Arenamedia......... 600>A>200
Arenafina............. 200>A>60
Limogrueso .. 60 > A > 20
Limomedio. .. 20 > O > 6
Limofino..... .. 6>A>2
Arcillagruesa........ 2> A> 0'6
Arcillamedia......... 0'6> A> 0'2
Arcillafina............. 0'2> A
24
43. QuÍmicaAgrícola.
Para concretar la textura del suelo analizado. se localizan
primeramentelos porcentajesde limo y arcillaobtenidosen las líneas
respectivas.Desdeellosse proyectanhaciael interiorlíneasparalelas,en el
primercasoal ladodeltriánguloen queestála arcilla,y en el segundoal lado
de la arena.La texturadel sueloserála correspondientea la zonadondese
cruzanlasdoslíneas.
El conocimientode la texturadel sueloestá íntimamenterelacionado
con la plasticidad,permeabilidad,facilidadde laboreo,sequedad,fertilidady
productividaddel mismo.Sin embargo,debidoa la granvariaciónque pueda
existiren la naturalezamineralógicade las fracciones,no puedenhacerse
generalizacionesampliasde losdistintossuelos.
La materiaorgánicadelsueloconstituyesólounapequeñapartede la
fase sólida,perodesempeñauna granfunción,no sólo en la mejorade las
propiedadesfísicasy químicasdel suelo,sinotambiénen lo que respectaal
desarrollode loscultivos.Representatodaslassustanciasde origenanimaly
vegetalque se acumulano aplicana los suelos,independientementede la
fasede descomoosición.
Así, el términomateriaorgánicacomprendeno solo la fraccióndel
suelosumamentedescompuesta,oscuray de naturalezacoloidalconocida
como humus,sinotambiénotrosmaterialescomo raícesy parteaéreade las
plantas,cuerposde microorganismos,gusanos,insectosy otrosanimales,que
se depositannormalmenteen el suelo y contribuyena incrementarsu
fertilidad.
Con esteconcepto,la materiaorgánicadel suelopuededividirsepara
su estudiomás racionalen dos gruposgenerales:1o)Lostejidosoriginalesy
susequivalentesparcialmentedescompuestos;y 2")El humus.
Eltejidooriginalincluyelosaportesdescompuestosen mayoro menor
grado que de forma constanteproducenlas raícesy partesaéreasde las
plantassuperiores,y en menorproporciónlos aportesanimales.Todosestos
materialesestán sometidosa un continuoy fuerte ataquepor parte de los
microorganismosvivos,tantovegetalescomoanimales,que los utilizancomo
fuentede energíay materialde recuperaciónfrentea su propiodesgaste.
Las sustancias coloidales que constituyen los productos más
resistentesa esta degradación,tanto los sintetizadospor microorganismos
como los resultantesde la modificaciónde los tejidos originarios,se les
denominacolectivamentecomohumus.
26
45. QuímicaAgrícola.
2.4.LOSORGANISMOSDELSUELO.
Todo suelo cultivadopuedeconsiderarseen su conjuntocomo un
verdaderoorganismoviviente,ya que en él se desarrollaninnumerables
formasde vidaanimaly vegetalde tamañoy actividadesmuydiversas.Todos
estosorganismoscontribuyena la formacióny a la evolucióndel suelo.y la
importanciade estamateriavivientees tal que su pesopuedeparecerirrisorio
al ladode la intensaactividadquedesarrolla.
Dentrode la materiavivientedelsuelopredominacualitativamente.oor
el papel que desempeñan,y cuantitativamente,por el número, los
pertenecientesal ReinoVegetal.sin embargo,gran númerode animales
pasanuna gran partede su vida en el sueloy sus efectossobreéste último
sonalgunasvecesbeneficiososen muchosaspectos
Se puedendistinguir,entrelasformasvivientesdel suelo,dos grupos
principales:los macroorganismosy los microorganismos.Tanto unos como
otrosestánconstituidosporformasanimalesy vegetales.Unaclasificaciónde
losgruposmásimportantesse exponeen latabla2.3.
ORGANISMOSDELSUELO
ANIMALES
Pequeñosmamíferos
Insectos
Caracolesy babosas
Arácnidos
Lombricesde tierra
Nemátodos
Protozoos
Rotíferos
VEGETALES
Raícesde plantassuperiores
Verdes
Verde-azuladas
Diatomeas
Hongos
Setas
Levaduras
Mohos
Aerobias
Anaerobias
Autótrofas
Heterótrofas
28
47. QuímicaAgrÍcola.
partesaéreas;y una de trigo6700 Kg/Ha.Si las raícesdejanen el suelo
cantidadesde casi la mitad de estos pesos, cuando las cosecnasson
recogidas,los residuosorgánicosque restanen el suelono son, de ningún
modo.insionificantes.
Las raícesde las plantassuperioresno soloactúancomofuentede
tejidosmuertos.Mientrasvivenejercenuna graninfluenciaen el equilibriode
la disolucióndelsuelo.Excretansustanciasácidasqueactúancomoeficientes
disolventesy aumentanel númerode microorganismosa su alrededor,lo cual
activa muchosprocesosbioquímicos.Al morir,aportangran cantidadde
materiaorgánica.
Microorganismos.
Los nemátodos,protozoosy rotíferosconstituyenlos microanimales
delsuelo.Se encuentranen casitodoslossuelos,y su actividadestácentrada
en el ataque del tejido de la planta (caso de los nemátodos),o en la
participaciónen la degradaciónde la materiaorgánica(casode protozoosy
rotíferos).
Dentrode los microorganismosvegetales,las algasconstituyenun
grupono muy grande.Algunasactúany vivencomo las plantassuperiores,
mientrasotras son típicosmicroorganismosdel suelo. Su contribuciónal
contenidoorgánicodel sueloy la posibilidadde algunasde ellasde poderfijar
nitrógenoatmosféricoson,quizá,lo quemáspuedaseñalarsebajoel puntode
vistaagrícola.
Loshongosjueganun papelimportanteen lastransformacionesde los
constituyentesdelsuelo.Tienennotablecapacidadparadegradarcompuestos
altamenteresistentes(celulosa,lignina,etc),por lo que debenconsiderarse
comomuyimportantesparala formacióndel humus.Aunqueno puedenoxidar
el NHa*a NO3-,ni tampocofijarel nitrógenoatmosféricocomo lo hacenlas
bacterias,sítienengrancapacidadde descomposición.
Los actinomicetosocupan un lugar intermedioentre hongos y
bacterias.Son bastantenumerososen suelosricosen humus,y son de gran
importanciaen relacióncon la degradaciónde la materiaorgánicadel sueloy
la liberaciónde nutrientesde ella.Aparentementereducena formassencillas
inclusoa loscompuestosmásresistentes,comola lignina.
Lasbacteriasdel sueloconstituyen,bajoel puntode vistaagrícola,el
grupo más importante.Son seres unicelularesy una de las formas más
30
50. QuímicaAgrícola.
aireación.Facilitantambiénlos cambiosde temperatura,y porellolos suelos
muy arenososse calientany enfrían muy rápidamente.Cuando están
constituidaspor mineralesfácilmentealterablespuedenser una modesta
fuentede elementosnutritivos;pero en la mayoríade los casos,los suelos
arenosossonpocofértiles.
Bajoel puntode vistamineralógicose puedenconsiderarcompuestas
de fragmentosde rocaso minerales,particularmentede cuazo, feldespatosy
micas,que son residuosmenoresen la degradaciónde la roca madre.
Residuosde calizay concrecionesferruginosasse hallantambiénrevistiendo
normalmentea estaspartículas.
Los limos pueden considerarse como partículas de arenas
microscópicas,con un tamañoque oscilaentre0'05y 0'002mm. El cuarzoes
el mineraldominante,y en menorproporcióntambiénse encuentranpequeños
fragmentosde feldespatos,micasy óxidose hidróxidosde hierro.Poseenya
una ciertaplasticidad,cohesióny propiedadesadsorbentes,debidoa las
partículasde arcillaque suelenllevaradheridas.Los suelosen los que esta
fracciónpredomina,si bientienenunafertilidadquímicaaceptable,presentan
el inconvenientede su granimpermeabilidad.Porestaúltimarazón,el limono
es un constituyenteapropiadopara el suelo,a menos que junto a él se
encuentrencantidadessuficientesde materiaorgánica,arenasy arcilla.
Al hacerun examencomparativode lascaracterísticasexpuestaspara
estos componentesno coloidalesdel suelo puede afirmarseque el área
superficial,poderadsorbente,plasticidady calorde humedadaumentanal
pasarde lasgravasa lasarcillas,a travésde lasarenasy loslimos.
En cuanto a su composición,el cuarzo y los silicatosprimarios
(feldespatosy micas)predominan,poresteorden,en las arenas,y tiendena
disminuiren la fraccióndel limo. Losóxidosde hierroy aluminiosuelenestar
presentesen loslimosy en lasarcillasde mayortamaño.
3.2.FRACCIONESCOLOIDALES.ARCILLAS.
3.2.1.ARCILLADELSUELO.COMPOSICIONY CARACTERCOLOIDAL.
Las partículasmineralesmás finas del suelo (con A<0'002 mm)
constituyenla fracciónconocidao denominada"arcilla".
34
52. QuímicaAgrÍcola.
Estasarcillas,graciasa su estadode finadivisión,presentanunagran
superficieexternay, en algunoscasos,tambiénuna interna,por la citada
expansióninterlaminar.Aproximadamente,la superficieque presenta1 g de
arcillacoloidales '1000vecesmayorquela de 1 g de arenagruesa.
La estructuraatómicade la mayor partede las arcillas consisteen
láminas formadas por dos componentesbásicos:tetraedrosde sílice y
octaedrosde alúmina
Un tetraedrode sílicetieneun átomode silicioeouidistantede cuatro
oxígenoso hidroxilos.Estostetraedrosestánacopladosen la láminaformando
un retículohexagonal,compartiendolos átomosde oxÍgenode los vértices
(Figura3.1.).
O v '::ii::':silicio Q . O xíg e n o o Hid ro xilo
Figura3.1.-Esquemadelacapatetraédricasilícica.
En las láminasoctaédricas,un átomode aluminioequidistade sus
oxígenos o hidroxilos.Estas unidades forman unas capas laminares
compartiendooxÍgenosentreoctaedrosadyacentes(Figura3.2.).
Todaslas partículascoloidalesde arcillasmantienenen su suoerficie
una ampliacarganegativa.estohaceque milesde cationesseanfácilmente
atraídoshaciaella,originándoseasíun complejocoloidalformadoporun anión
giganterodeadode cationessueltosmáso menoshidratados(Figura3.3.).
36
54. QuímicaAgrícola.
En condicioneshabitualesde todo suelo,esta electronegatividadse
debea dostiposde cargas:laspermanentesy lasvariables,ambasde origen
distinto.
Lascargaspermanentesaparecencomoconsecuenciade sustituciones
isomórficasde átomosde la red cristalinapor otro de menorvalencia.Estas
sustitucionesse producenduranteel procesode edafizaciónde los minerales
primariosque han dadolugara las arcillas,creandopuntoscon densidadde
ca"rgaeléctricaneqativa.sustitucionesde: si4*por Al3*en la capatetraédrica;
Al'* porMg'*,ó Fe'*en la capaoctaédrica;y de Mg2'porLi*óK*,situadosen el
interiorde la red cristalinason los másfrecuentes.Estosreemplazamientosde
cationestetra,tri o divalentespor cationestri, di o monovalentes,originanun
déficitde cargaspositivasque soncompensadasen la superficiede la parlícula
por cationes.Por ejemplo,en algunasarcillatipo de red 2x1, como la
montmorillonita,un átomode magnesiopuedesustituira otrode aluminio.Esto
da comoresultadoun aumentode unavalencianegativano saturada,ya queun
átomodivalentereemplazaa otrotrivalente.Si se admiteque lastresvalencias
del aluminioestabansatisfechaspor un átomode oxígenoy un grupohidroxilo
(O=A|-OH)todoellopuederepresentarsede la siguienteforma:
,/ont
e-.+@*o*'g^
Mg*2
De forma parecida,en arcillascomo la ilita puede haber una
sustituciónde un átomode siliciopor uno de aluminio,dejandouna valencia
negativasin saturar.considerandoque el átomode silicioestabaasociadoa
dosátomosde oxígeno(O=S|=O),el procesopodríarepresentarseasí:
si+4
/
e-+@*^*'O^
Al+J
Evidentemente,la carganegativalibrese manifiestaen la superficie
delcristalen formamáso menosintensasegúnladistanciaqueexistaentreel
puntocargadoy la superficie:
38
56. QuimicaAgricola.
seisgrandesgrupos,en los cualesquedanenglobadosla mayorpartede los
minerales:
* Gruoode la caolinita.
* Grupode la montmorillonita(oesmectita).
* Grupode lasmicashidratadas(o ilita).
* Gruoode la clorita.
* Gruoode lavermiculita.
* Gruoode losmineralesintermedios.
Grupode la caolinita.
En este grupo de alúmino-silicatosse pueden incluirunas diez
especies,si bienla caolinitaes la más importantey abundanteen los suelos.
Las restantes,entre las que se puedendestacarhaloisita,nacrita,anxitay
metaloisita,se encuentranen el sueloen escasaproporción;su composición
químicay mineralógicaes prácticamenteiguala la caolinita,siendodiferentes
en lo que se refierea la sustituciónparcialdel Al.3por Fe*2,Mg*2,Ni*2o Mn*2.
La haloisitaestáalgomáshidratada.
La caolinitapresentauna estructurahojosa,constituidapor unidades
cristalinasaplanadas.Cadaunade estasunidadesestáa su vezformadaoor
láminasalternadasde sílicey alúmina,unidasentresí muy estrechamente.
Como puedeobservarseen la figura3.4.,las dos láminasde cada unidad
cristalinaestánunidasentresí por átomosde oxígenoque quedanlibresen
los tetraedros,los cuales resultancompartidospor los átomos de silicioy
aluminioen sus planosrespectivos.Así se constituyecadaunidadcristalina,
que se unecon otrasmuytenazmentepor existirenlacesde hidrógenoentre
los hidroxilosde unade ellasy losoxígenosde la láminavecina.Estetipode
estructurase denominatipode red 1x1(unaláminasilíceatetraédricaporuna
láminaalumínicaoctaédrica).
Se deduce,portanto,quela redqueconstituyela partículaarcillosano
permiteningunadilataciónentrelas unidadescuandose moja,y ni el aguani
los cationespuedenpenetraren la interfaseinterna.La únicasuperficieactiva
es la externay, por ello,las arcillasde estegrupose caraclerizanpor su baja
caoacidadde adsorciónv cambiode cationes.
La caolinitano presentasustitucionesisomórficassignificativas,por lo
que su capacidadde cambiode cationesse debe fundamentalmentea las
cargasvariables.
40
58. QuímicaAgrícola,
parcialmentesustituidopor Mg) y saponita,entreotras.Con excepciónde la
montmorillonita,se encuentranen pequeñaproporcióny tan soloen algunos
suelos.En la montmorillonita,las unidadescristalinasestánformadaspordos
láminasde sílicey unade alúmina,éstaúltimaintercaladay tenazmenteunida
a las dos de sÍlicepor átomosde oxígeno.Por ello,esta estructurase la
conocecomo tipo de red 2x1 (2 láminasde sÍlicetetraédricapor 1 lámina
alumínicaoctaédrica)(Figura3.5.).
Figura3.5,Esquemadelaestructuraenláminasdelamontmorillonita.
Estas unidadescristalinasestán ligadasunas a otras mediante
puentesoxígeno-oxígeno.Ellopermitea estasarcillas,cuandoestánmojadas,
una expansiónampliade la red y, como consecuencia,la fácil entraday
adsorciónde agua y cationesen las superficiesinternas.Esta adsorción
internaes siempremuchomayorque la externa,ya que tratándosede una
estructuralaminar,la superficiede las baseses muy superiora la de los
bordes,pues la de estoses muy pequeñadebidoal escasogrosorde las
láminas.Unesquemadelprocesose representaen lafigura3.6.
Láminasilícea
Unidadcristalina
Fácilexpansiónde la
red.Fácilentradade
aguay cationes.
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Q r r n o r f i n i a c
externas
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