Elementos qcos y_agronomia__clase_ia

Los elementos químicos y la
agronomía.
1Química II (10104)-UNLu-2014

Definiciones de suelo

Para un agricultor

• “Sistema disperso constituido por tres
fases: sólida, líquida y gaseosa…
Estudiar el suelo para conocer sus diversas
propiedades.
• …que constituye el soporte mecánico, y
en parte, el sustento de las plantas.”
Estudiar para determinar variación en su
productividad y hallar los medios para su
conservación y mejora.
Desde un punto de vista químico y agrícola…

¿Cómo se origina el suelo?
METEORIZACIÓN
Conjunto de procesos que actúan sobre las
rocas superficiales desintegrándolas y
alterándolas por acción de diversos agentes
de naturaleza física, química y biológica.

Meteorización Física
• Aparición de tensiones en el interior de la roca, originando
roturas en sus líneas débiles sin cambios apreciables en la
mineralogía de sus componentes.
• Son provocadas por distintos agentes entre los que se
destacan: cambios de temperatura, alternancia entre
humedad y sequedad, congelación por el hielo, cristalización
de sales por hidratación y efecto mecánico de animales y
plantas.
• Al disminuir el tamaño de partícula aumenta el área
superficial de contacto.
Química II (10104)-UNLu-2014 7

Meteorización Química
• Transformaciones que afectan a la composición
química y mineralógica de la roca, dando lugar a
mezclas de minerales de composición variable y
compleja.
• Estos cambios de composición están acompañados
por una continua desintegración física y son
importantes para la fertilidad del suelo porque
posibilitan la liberación de elementos inmovilizados
en las redes cristalinas del mineral.

Origen y formación del suelo.
Congelaciones
(hielo)
Relieve
(elevación/pendiente)
Alternancia
precipitaciones
(humedad/sequedad)
Cambios temperatura
(frío/calor)
Desintegración
(Tiempo)
Alteración
(Tiempo)
Agentes químicos
(H2O, CO2, O2)
Efecto mecánico
(Animales/plantas)
Agentes físicos
(continuación)
Agentes biológicos
(flora/fauna)
Traslado y erosión
(agua, viento, gravedad)

Reacciones químicas presentes en
la meteorización (I)
Disolución: Es importante en el caso de minerales o
rocas solubles y depende del pH, la temperatura y de la
cantidad de agua presente.
Hidrólisis: Es la reacción entre cierto mineral y el agua,
para dar un ácido y una base.
Afecta a un gran número de silicatos alumínicos, dada
su abundancia en la corteza terrestre.
Hidratación: Tienen que ver con la incorporación de
moléculas de agua en la estructura cristalina del mineral,
originando uno distinto.

Reacciones químicas presentes en la
meteorización (II)
Carbonatación: Se trata de la reacción entre iones CO3= y HCO3- con el
mineral. Estos iones se originan por la disolución del CO2 producto de la
actividad de las raices y los microorganismos. Depende de la
temperatura, del pH y la concentración de CO2.
Oxido-reducción: se produce sobre elementos que tienen distintos
estados de oxidación: Fe – Mn. Ellos se encuentran en las rocas en
forma reducida y se oxidan en contacto con el aire o por acción de
bacterias.
Intercambio iónico: se producen entre la superficie de las raíces de la
planta y cationes adosados en la superficie del mineral. Su continuo
contacto puede provocar en este una progresiva alteración de su
estructura.
Formación de complejos: se origina entre determinados compuestos
orgánicos que actúan como ligandos, y cationes presentes en disolución
o adsorbidos en la superficie del mineral.

El Suelo como sistema disperso
SUELO
FASE SOLIDA
Materia Mineral
Materia Orgánica
FASE LIQUIDA
H2O y sales disueltas
FASE GASEOSA
Aire

Clasificación de las fracciones del suelo:
según tamaño de partícula

Diámetro de partículas minerales en mm
Diámetro (mm) 0,002 2,0
Arcilla Limo Arena Grava
0,05
Partículas de arcilla
Suelo arcilloso
Partículas de arena
Suelo arenoso

Minerales que componen la fracción inorgánica de la fase sólida del
suelo.
Fracciones no coloidales Fracciones coloidales
•Gravas y piedras: Roca madre.
Poca influencia sobre las
propiedades del suelo. En exceso
perjudiciales.
•Arenas: Cuarzo, feldespatos y
micas. Poca acción sobre
características del suelo, buen
drenaje y aireación. Grandes
cambios de temperatura.
•Limos: Cuarzo predominante,
Feldespatos, micas y óxidos e
hidróxidos de hierro. Propiedades
adsorbentes por arcillas
adheridas. Impermeabilidad.
•Arcillas: obtenidas luego de la
meteorización física y química.
Material complejo. Mayormente
silicatos de aluminio hidratados,
óxidos de Fe y Al, cuarzo fino y
caliza.
Los silicatos de aluminio
hidratados responden a la
fórmula general:
nSiO2.Al2O3.mH2O. Según la
relación SiO2/Al2O3 (2 a 5) es el
tipo de arcilla.
Características coloidales: carga
negativa y tamaño pequeño
(menor a 0,001 mm, 1 micra) 15Química II (10104)-UNLu-2014

Materia orgánica
•A pesar de ser una pequeña porción de la fase sólida del
suelo (3-5%), desempeña un papel muy importante.
•Comprende todas las sustancias de origen animal o
vegetal que se acumulan o aplican a los suelos,
independientemente de la fase de descomposición.
•La M.O. incluye no solo la fracción del suelo sumamente
descompuesta, oscura y coloidal conocida como humus,
sino también a otros materiales, como raíces y parte aérea
de las plantas, microorganismos, gusanos, insectos y
otros animales que se depositan en el suelo y ayudan a
mejorar la fertilidad.
•Mejora las propiedades físicas y químicas del suelo y el
desarrollo de los cultivos.

Humus
• Residuos vegetales y animales sumamente
descompuestos que representa el 85-90% de la M.O.
• Macromoléculas de color oscuro marrón –amarillento.
• Son las sustancias coloidales que constituyen los
productos más resistentes a la degradación.
• Varios grupos funcionales: mayormente –COOH, –OH,
pero también –NH2 y –SH
• Carga neta negativa: debido mayormente a los grupos
carboxílicos disociados(-COO-
)
• Las sustancias húmicas disueltas poseen un peso
molecular aproximado de 1000 g/mol

Restos vegetales y animales
• Tejidos originales y parcialmente descompuestos
• Restos de vegetales (raíces y partes aéreas de las plantas)
• Restos de animales (microorganismos, gusanos, insectos y
otros animales que se depositan en el suelo)
• Están sometidos a continuo ataque por los microorganismos
vivos que los utilizan como fuente de energía y material de
recuperación para compensar su propio desgaste.

Fase líquida del suelo
• Está constituida por la solución acuosa que queda
retenida dentro de los poros con distinta
intensidad, según la cantidad presente y el
tamaño de los poros.
• Es de gran importancia en la formación, erosión y
estabilidad estructural del suelo y además en los
efectos directos que ejerce sobre las plantas y
organismos que en el habitan.

El agua en el suelo
• Es el vehículo mediante el cual se transportan los
elementos químicos esenciales que el suelo contiene,
desde las raíces a las hojas, y los componentes
elaborados por éstas a los restantes órganos donde son
utilizados.
• Proporciona a los tejidos vegetales la consistencia
necesaria para su mantenimiento en el suelo.
• Regula la temperatura de la planta evitando con ello,
cambios bruscos que puedan dañar su crecimiento.
• Para las plantas el agua cumple 3 acciones básicas:
• es el mayor componente del protoplasma (85-95%),
• es esencial para la fotosíntesis,
• le confiere la turgencia necesaria para una eficaz
recepción de la luz solar

Estados del agua en el suelo (I).
• Cuando el agua entra al suelo, ya sea por riego o lluvia,
el aire es desplazado y los poros, quedan rellenos de
agua. El suelo se satura de agua y entonces se dice que
ha llegado a su “máxima capacidad de retención”.
• Una parte de ella es atraída por la gravedad y desciende
a las zonas más bajas del suelo. Se llama “agua libre o
gravitacional”.
• Una vez que cesa el aporte hídrico, el agua se desprende
de los grandes macro poros y desciende a la zona más
baja por acción de su propio peso.
• Finalizado ese drenaje se dice que el suelo está en
“situación de capacidad de campo”

• A medida que el suelo se va secando disminuye la cantidad de
agua debido a la absorción por la planta o por evaporación
directa, la planta presenta signos de marchitez y se establece
la situación de “coeficiente de marchitez” o “humedad
crítica”.
• Si el agua continúa disminuyendo, se observa un marcado
aumento en la retención por los sólidos del suelo. Se alcanza
el denominado “coeficiente higroscópico”, que corresponde al
agua que permanece en un suelo secado al aire.
• Finalmente si la película acuosa disminuye su espesor, su
retención alcanza el máximo. Eliminar el agua residual implica
utilizar la estufa y el horno.
• Otras formas de agua que se encuentran en el suelo: “el agua
de constitución”, que es la que forma parte de los minerales
arcillosos y el “vapor de agua del aire del suelo”.
Estados del agua en el suelo (II)

Fuerzas de retención del agua en suelos no saturados.
A partir del momento que se alcanza la fase de capacidad de
campo, el agua contenida en los poros queda sometida a
fuerzas que tienden a retenerla.
• fuerza de adherencia : atracción de las superficies sólidas hacia
las moléculas de agua
Dado que son fuerzas de atracción superficial, cuanto más
superficie tenga el suelo, mayor será la cantidad adsorbida. Los
suelos con altos contenidos en arcillas y humus serán más
húmedos que aquellos que tiene altos porcentajes de arena.
• fuerza de cohesión: atracción de las moléculas de agua entre sí
Ambas fuerzas que actúan conjuntamente, hacen posible que los
sólidos del suelo retengan agua y controlen su movimiento y
utilización.

Movimiento del agua en el suelo (I)
• La lluvia y otras formas de precipitación, junto con
los riegos constituyen el aporte de agua a los
suelos, siendo la lluvia la más importante.
• Cuando la lluvia llega a la superficie del suelo
tiende a repartirse en tres fracciones: una se
evapora sin llegar a penetrar en el suelo, la otra
circula por la superficie (desagüe o escorrentía) o
se mantiene en ella un determinado tiempo y la
tercera se filtra.
• El desagüe o escorrentía del agua por
desplazamiento superficial se produce por la
inclinación del terreno o por su impermeabilidad.
Además de la pérdida de agua se produce la de los
nutrientes que son arrastrados.

Movimiento del agua en el suelo (II)
• El agua infiltrada condiciona el contenido final de humedad
que mantiene el suelo. A medida que va penetrando
desplaza al aire de los poros y luego sigue hacia el subsuelo
ayudada por las fuerzas de gravedad y capilaridad,
generando un proceso que se denomina percolación.
• Esta produce, en mayor o menor medida, pérdida de
nutrientes para las plantas. Esta acción se conoce como
lixiviación y suele ser muy intensa en zonas húmedas,
donde los óxidos de Ca y Mg son arrastrados en gran
proporción. Esta pérdida lleva a un aumento de la acidez de
los suelos.
• Después de una lluvia o riego, el movimiento descendente
del agua continúa hasta que el suelo alcanza su capacidad
de campo (suelo no saturado). Allí coexisten poros llenos de
agua y otros llenos de aire.

Utilización del agua del suelo por las plantas.
Factores influyentes.
• Contenido de agua en el suelo.
• Naturaleza de las plantas
• Factores climáticos (temperatura y humedad ambiente),
• Textura del suelo
• Estructura del suelo
• Espesor del suelo y su estratificación
• Cantidad de materia orgánica
El potencial capilar es la principal fuerza que deben vencer las
plantas para obtener agua del suelo, el que depende
fuertemente de las características y composición del suelo.

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