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ROGER MUÑOZ HERNÁNDEZ

EDAFOLOGÍA

Prácticas de laboratorio

Código 582

2 Prácticas de Laboratorio de Edafología (código 582)

Producción académica

Evelin Umaña Ramírez

Revisión filológica

Vannessa Villalobos Rodríguez

Diagramación e ilustraciones

Evelin Umaña Ramírez

Encargado de cátedra

Wagner Peña Cordero

Este manual de laboratorio ha sido confeccionado en la Uned, en el año 2011, para ser utilizado en la asignatura Laboratorio de Edafología, código 582, impartida en los programas Ingeniería Agronómica y Administración de Empresas Agropecuarias.

Universidad Estatal a Distancia

Vicerrectoría Académica

Escuela de Ciencias Exactas y Naturales

3 Práctica 1. Toma de muestras de suelo en el campo

Contenido

Presentación ...................................................................................................................................... 4

Indicaciones generales sobre el trabajo en el laboratorio ........................................................... 5

Práctica 1. Toma de muestras en el campo ................................................................................... 8

Práctica 2. Textura del suelo, rocas y minerales ......................................................................... 29

Práctica 3. Densidad y porosidad del suelo ................................................................................ 53

Práctica 4. Agua en el suelo .......................................................................................................... 71

Referencias bibliográficas .............................................................................................................. 85

Apéndice. Procedimientos estadísticos para el manejo de datos ............................................ 86


Presentación

El curso Laboratorio de Edafología (código 582), impartido por la cátedra de

Gestión Sostenible del Suelo, Escuela de Ciencias Exactas y Naturales, tiene el

propósito de fomentar el desarrollo de habilidades y destrezas en el manejo de

herramientas analíticas del muestreo y propiedades físicas del suelo, las cuales le

permitan comprender el uso sostenible de la finca agrícola.

Este material didáctico contiene las actividades por desarrollar en las cuatro

tutorías. La primera corresponde a una gira de campo en la cual los estudiantes

aplican técnicas para la toma de muestras de suelo y le dan el tratamiento

adecuado. Así, se garantiza el correcto desarrollo del trabajo durante el

cuatrimestre.

Cada una de las prácticas incluye objetivos específicos, sumario, introducción,

fundamento teórico, materiales y métodos, procedimiento y una guía para orientar

la discusión de los resultados. Los lineamientos de evaluación y otras

responsabilidades del estudiante se estipulan en las orientaciones de la asignatura.


Indicaciones generales sobre el trabajo en el laboratorio

Los estudiantes de este curso tienen la obligación de acatar lo siguiente en cada

una de las sesiones de laboratorio:

Respetar los horarios y las normas de trabajo.

Manipular los equipos de la forma correcta, para lo cual debe conocer la

manera de utilizarlos, o bien esperar las indicaciones del instructor.

Luego de ser utilizados durante la sesión de laboratorio, los instrumentos y

el equipo deben ser colocados, nuevamente, en su respectivo lugar.

Mantener limpia su área de trabajo y los implementos usados.

Los reactivos deben manipularse adecuadamente para evitar accidentes; es

fundamental prestar atención a las etiquetas de los recipientes y las

recomendaciones del instructor respecto a las medidas de seguridad y

manipulación de las sustancias químicas.

En caso de emergencia siga las órdenes del instructor.

Durante el desarrollo de las prácticas de este curso, se requerirán diferentes

equipos (las balanzas de tipo analítica digital y la granataria serán las más

utilizadas). A continuación, se anotan una serie de recomendaciones para su uso:


La balanza debe marcar 0 g antes de hacer una medición.

Efectúe las mediciones siempre con la misma balanza.

Cerca de las balanzas solamente permanecen quienes realizan las

mediciones (uno por balanza).

Las balanzas no se deben mover de su sitio de trabajo; únicamente, se

trasladan cuando sea necesario y, siempre, con la supervisión del instructor.

La balanza se coloca sobre una superficie plana y fija.

Tanto muestras como balanzas, se manipulan con guantes limpios, porque

hay contaminación en las manos (polvo o grasa) y se pueden alterar los resultados.

Toda muestra debe estar a temperatura ambiente antes de ser colocada en la

balanza.

No es conveniente colocar muestras directamente sobre el platillo, sino

sobre un vidrio de reloj, un beaker (vaso de precipitados) o algún recipiente de

vidrio limpio y seco.

En caso de añadir una cantidad de muestra superior a la indicada, tome

el plato de vidrio, retire el exceso y colóquelo, nuevamente, sobre la balanza.

Repita este proceso si no logra el fin esperado.


Si falta cantidad de sustancia para obtener la masa determinada,

ubíquela sobre el recipiente de vidrio con mucho cuidado.

Las balanzas deben dejarse en cero y completamente limpias después de

utilizarlas.

Si observa algo inusual en el equipo, o bien si lo daña, debe comunicalo

inmediatamente al instructor. De no seguir estas recomendaciones, puede

deteriorar el aparato o alterar sus resultados.


Práctica 1. Toma de muestras en el campo

Práctica 1

Toma de muestras de

suelo en el campo

Sumario

Toma de muestras de suelo

Tratamiento de las muestras

Introducción

Las características físicas, químicas y biológicas de los suelos son fundamentales

para el desarrollo de proyectos de investigación, así como del establecimiento de

actividades agrícolas, pecuarias y forestales.

Al evaluar las propiedades de los suelos, se recolectan muestras representativas

y se analizan en el laboratorio, con el fin de obtener datos descriptivos sobre el

sitio de estudio. Sin embargo, se debe tener cuidado cuando se ejecutan los

procedimientos e interpretan los resultados, dada la heterogeneidad de los

Una muestra representa una pequeña fracción de todo el suelo analizado y se emplea para evaluar sus características físicas, químicas y biológicas.


suelos. Esta característica es responsable por las variaciones en sus propiedades,

aun en distancias cortas.

Por ejemplo, si se considera una muestra obtenida a 20 cm de profundidad en

una finca de 10 ha, cuya densidad aparente es de 0,001 g/cm3, la masa de la finca

sería de 2x105 kg de suelo. Consecuentemente, una muestra de 0,5 kg enviada al

laboratorio representaría, con respecto al área de la finca, una porción de suelo

de un total de 4x105 de partes de la capa arable del suelo.

Luego de recolectar las muestras de suelo y analizarlas, se puede inferir las

características del lugar de estudio y, de esta manera, hacer las

recomendaciones. Sin embargo, la calidad y la utilidad de los datos obtenidos, a

partir del muestreo, son claves al establecer si los resultados son confiables. Por

lo tanto, es necesario desarrollar, cuidadosamente, cada una de las siguientes

fases del muestreo de suelos.

Toma de muestras de suelo

Delimitación de las unidades de muestreo

Como primer paso, se selecciona el área de estudio correspondiente al tema de

investigación planteado, seguidamente, se formulan los objetivos o metas por

cumplir. Una vez en el sitio, se recorre la finca para definir las unidades de

muestreo (áreas o superficies homogéneas), para lo cual, se utilizan diferencias

en el suelo como criterio de selección.

Este patrón no, necesariamente, se presenta en todos los suelos debido a las diferencias en la porosidad, el tipo de arcilla y otras condiciones influyentes. Algunos autores indican valores de 2,5 millones de kilogramos de suelo en la capa fértil, como ocurre en los bosques.

La capa arable es la más superficial del suelo (primeros 20 cm de profundidad), donde se desarrollan las actividades agrícolas y donde se presenta la mayor concentración de nutrientes para las plantas


Luego, se fijan los límites dentro del paisaje, así, se divide el sitio (la finca) en

áreas más pequeñas y de características más homogéneas, en relación con

algunas variables cualitativas como las siguientes:

Color

Textura

Pendiente del terreno (plano, inclinado)

Material parental (aluvial, coluvial)

Uso (agricultura, ganadería, manejo forestal)

Prácticas de manejo (encalado, uso de fertilizantes, aplicación de abonos)

Tipo de suelo (arcilloso, arenoso)

Cultivo o vegetación (cultivos anuales, cultivos perennes, pastoreo,

bosque)

La caracterización de una finca se realiza en etapas con el fin de obtener datos

necesarios para identificar el tipo de actividades agrícolas, pecuarias o forestales

a ser desarrolladas, siempre, bajo el amparo de los objetivos de estudio. Todo

trabajo de campo implica seguir los siguientes pasos:

Determinación de las condiciones del sitio

Muestreo

Análisis físicos y químicos

Elaboración de cartas y mapas con ayuda de sistemas de información

geográfica


En cada unidad o punto de muestreo se recolecta una porción de suelo, la cual

se separa e identifica para su posterior análisis de laboratorio; este generará

datos útiles en la interpretación y propuesta de recomendaciones relacionadas

con los propósitos del estudio, como por ejemplo, las prácticas de manejo del

suelo en cada sitio evaluado.

Equipo para la toma de muestras

Es indispensable contar con un mapa o croquis de la finca, machete, un balde

limpio, bolsas plásticas limpias, barreno de tubo, barreno tipo holandés, palín

(figura 1), marcadores indelebles, etiquetas, cinta adhesiva, lápiz y hojas para

anotaciones.

Las herramientas de perforación (palín, barrenos y cilindros muestreadores) se

utilizan según el tipo de muestreo, el análisis por aplicar y las características del

suelo.

Todo instrumento usado en la colecta de muestras debe estar limpio, libre de

superficies oxidadas y de otros residuos considerados fuentes de contaminación.


A) Palín

B) Barreno tipo holandés

C) Algunos implementos necesarios para colecta de muestras en el campo

Figura 1. Equipo para la toma de muestras

Fuente: Wagner Peña


Toma de muestras

El objetivo principal del trabajo de campo es obtener muestras representativas.

Estas corresponden a varias porciones del mismo volumen (también, muestras

simples o submuestras), tomadas a la misma profundidad y con la misma

herramienta de trabajo. Además, se recolectan al azar, en diversos puntos del

área de estudio y se mezclan en forma homogénea.

Dentro de cada unidad de muestreo, se toma una porción de suelo, llamada

muestra compuesta, perteneciente a la mezcla de submuestras o muestras

simples. Cuanto mayor sea el número de porciones de una muestra compuesta,

más confiabilidad tendrá el muestreo.

Una vez definidos los límites de cada unidad, se toman las submuestras, para lo

cual se recorre el terreno al azar, en forma de zigzag, en línea recta, entre calles,

surcos, lomillos o de cualquier otra forma sistemática. Se recolectan las muestras

a cada 15 o 30 pasos, o bien se define una distancia. Las submuestras se toman

en cada vértice donde se cambie la dirección del recorrido (figura 2).

Se sugiere la toma de 15 a 20 submuestras por cada unidad de muestreo, con el fin de compensar la variabilidad.

Es preferibleutilizar bolsas plásticas limpias y de color oscuro para transportar las muestras. También, se pueden colocar en un balde plástico limpio o pequeños contenedores herméticos con tapa.


A) Delimitación del croquis sobre una fotografía aérea del terreno en estudio

B) Muestreo en zigzag sobre terreno

inclinado C) Muestreo en zigzag sobre terreno plano

Figura 2. Unidad de muestreo en donde se aplica el método de colecta en zigzag

Fuente: Osorio, N.W. Universidad Nacional de Colombia

(en línea<www.unalmed.edu.co/~esgeocien/documentos/muestreo.pdf>, consultado en julio del 2011)

Antes de tomar las submuestras, se remueve la cobertura vegetal y cualquier

otro obstáculo capaz de alterar los análisis. Luego, se introduce la herramienta a

la profundidad deseada para sacar el material y colocarlo en un balde plástico

limpio.

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8


El palín se utiliza para hacer un hueco en forma de V con una profundidad de

15 a 20 cm. Después, se realiza un corte de 3 cm de espesor en una de las

paredes; de esta, se separa un trozo de suelo 5 cm de ancho a lo largo del corte y

se eliminan los bordes laterales con ayuda de una espátula o cuchillo; este

fragmento se coloca en el balde, en donde se mezclará con las otras

submuestras.

También, se puede usar el barreno; este se introduce en el suelo hasta obtener

una submuestra representativa de 20 cm (figura 3). Cuando se requiere conocer

la profundidad efectiva, los horizontes u otros rasgos edafológicos, se coloca el

barreno en el mismo punto de muestreo, a 20 cm, luego a los 40, 60, 80 cm y,

hasta más de 1 m, según el propósito del estudio. Cada submuestra obtenida del

mismo punto se coloca en orden una tras de otra sobre una superficie del

terreno para realizar un diagnóstico o caracterización cualitativa del posible

perfil del suelo.

Figura 3. Toma de muestras con el barreno

Las herramientas deben limpiarse después de tomar cada submuestra.


Para un estudio similar al anterior, la práctica del barreno se puede sustituir por

el estudio del perfil del suelo mediante la apertura de una calicata (figura 4),

donde se pueden analizar con mayor detalle los horizontes y rasgos

edafológicos.

Figura 3. Apertura de calicata


Profundidad de muestreo

La profundidad del suelo en la cual se toma la submuestra es variable y está

definida por el tipo de cultivo predominante. Cuando se trabaja en áreas con

cultivos agrícolas, se recomienda una profundidad de 20 cm, pues se asocia con

la mayor concentración de raíces y actividad biológica en el suelo. En oposición,


los terrenos cubiertos por pastos presentan raíces hasta una distancia de 10 cm

desde la superficie.

En terrenos con especies frutales, cultivos agrícolas perennes, como el café, el

cacao y las plantaciones forestales, se sugiere recolectar muestras en la mitad de

la gotera del árbol, la cual corresponde a la sombra proyectada por el árbol a

mediodía. En este caso, la perforación se realiza en dos segmentos: una de 0 a 20

cm y otra de 20 a 40 cm. Cuando los propósitos del estudio se basan en la

fertilidad del suelo, solamente se considera la muestra superficial.

Después de obtener todas las submuestras en cada lote, deben mezclarse en el

balde hasta lograr un producto homogéneo, luego se extiende el material en una

bolsa plástica sobre el suelo. Inmediatamente, se extraen piedras, raíces gruesas

y fauna edáfica, entre otros componentes; se desmenuzan con las manos los

fragmentos grandes del suelo, con el fin de obtener una mezcla uniforme.

Seguidamente, se aplica la técnica del cuarteo para separar la muestra

representativa. Este método consiste en dividir el suelo homogenizado en cuatro

partes semejantes en tamaño y se eliminan los cuartos opuestos (figura 4). A

continuación, estos se combinan, nuevamente, para repetir el procedimiento; se

estima una masa final cercana a ½ kg, la cual se empaca en una bolsa de plástico

limpia y se identifica con un nombre o código definido por el investigador. De

esta forma, se obtiene la muestra compuesta, representativa del área de estudio,

así, podrá ser enviada al laboratorio en un período no mayor a dos días después

de realizado el muestreo.

No es conveniente utilizar recipientes de metal, sacos o bolsas donde se hayan empacado productos químicos, fertilizantes, cal, plaguicidas, abonos orgánicos o alimentos, entre otros, debido a la posibilidad de contaminar la muestra y alterar los resultados del análisis edáfico.

El lote corresponde a la unidad de muestreo; son superficies homogéneas, definidas por el color, la textura, la pendiente del terreno, el material parental, el uso, las prácticas de manejo, el tipo de suelo y los cultivos o vegetación, entre otros aspectos.


A) Submuestras

homogenizadas

B) Separación de la

submuestra en cuatro partes

iguales

C) Eliminación de dos cuartos

opuestos

Figura 4. Método del cuarteo para el tratamiento de muestras representativas

Durante este muestreo, se pueden recolectar otras porciones de suelo para

analizar la conductividad hidráulica y la densidad. Sin embargo, el método de

extracción del suelo es diferente porque utiliza un cilindro muestreador (figura

5), con el fin de no alterar la estructura física de la submuestra. Esta se deja

dentro del cilindro al empacarse en las bolsas de plástico.

A) Cilindro muestreador B) Muestra obtenida con el cilindro

Figura 5. Cilindro muestreador para análisis de conductividad hidráulica y densidad del suelo



Toda muestra de suelo puede mantenerse a temperatura ambiente, sin

exponerse al sol y si se encuentra muy húmeda, se seca a la sombra. Para

algunos análisis biológicos, es deseable conservar la muestra en refrigeración

(de 4 a 10°C), lo cual representa un punto crítico para algunos análisis; en este

caso, las muestras deben colocarse en bolsas plásticas, sellarse herméticamente y

refrigerarse tan pronto como sea posible.

Tamaño de las áreas de muestreo

Si el terreno en el cual se trabajará es muy uniforme, con respecto al relieve, se

consideran los siguientes lineamientos. Si los cultivos son de tipo intensivo

(hortalizas y ornamentales), la muestra compuesta puede representar áreas

menores a 2 ha; para cultivos extensivos (arroz, banano, pastos), de 5 a 10 ha; si

se trata de suelos homogéneos, con respecto al manejo, y sin programas de

fertilización, la muestra compuesta abarcaría desde 10 hasta 20 ha (cuadro 1).

Cuadro 1

TAMAÑO DEL ÁREA DE MUESTREO SEGÚN USO DEL SUELO

Uso del suelo Descripción Área de muestreo (ha)

Cultivos intensivos Hortalizas y ornamentales < 2

Cultivos extensivos Arroz, banano, pastos 5 a 10

Suelos homogéneos Sin programas de fertilización 10 a 20


Época de muestreo

Desde el punto de vista práctico, se recomienda colectar las muestras de suelo

uno o dos meses antes de la siembra, correspondiente al tiempo necesario para

enviar la muestra al laboratorio, obtener los resultados del análisis, e interpretar

y dar las recomendaciones de manejo, como el encalado, programa de

fertilización o aplicación de abonos.

Si se trata de sitios sometidos a cultivos perennes, el muestreo puede hacerse

cada dos años en la época de floración, uno a dos meses antes de la cosecha. En

pastos establecidos, es suficiente muestrear cada dos años, luego del pastoreo.

Para cultivos altamente tecnificados (flores, hortalizas), la frecuencia de

muestreo puede ser más intensa.

Tratamiento de las muestras

Previo al tratamiento de las muestras, y en menos de 24 horas a partir del

muestreo en campo, debe medirse la masa en húmedo y colocar el resto del

Lugares donde no se debe muestrear

Sectores donde se han acumulado residuos vegetales.

Puntos donde se observan excretas animales.

Cerca de acequias, drenes o sectores inundados.

Cerca de la entrada a potreros o de construcciones.


material en el horno o estufa (por más de 48 horas) con el fin de deshidratarla

hasta obtener peso constante.

Cuando se trata de muestras para análisis microbiológicos, se deben transportar

en un recipiente con hielo para su conservación, al llegar al laboratorio se

tamizan en húmedo con una criba de 400 μm y los residuos, nuevamente, se

almacenan en frío hasta ser analizados.

Secado

Las muestras enviadas al laboratorio presentan diferentes contenidos de

humedad, lo cual influye en las concentraciones químicas de los nutrientes y en

el contenido de materia orgánica del suelo; por esta razón, es mejor entregar

muestras secas.

Los resultados de la mayoría de los análisis se basan en el peso del suelo seco a

temperatura ambiente. En el caso de investigaciones de gran precisión, se

efectúan con muestras secadas en estufa a 105 °C.

No se recomienda secar la muestras de suelo en hornos caseros o exponerlas,

directamente, a los rayos solares, por los cambios provocados en las

concentraciones de algunos nutrientes, como N, P y S mineralizables.

El secado de las muestras se realiza en superficies planas, se deposita el material

sobre un papel absorbente o secante libre de tinta soluble. También, se utilizan

Una criba es un tamiz o colador, el cual consiste de una lámina perforada o tela sujetada a un aro. Se utiliza para separar sólidos de distintos tamaños.

Para algunos análisis, es necesario secar la muestra entre 40 a 60 °C, durante 48 horas, para evitar alteraciones en la composición mineral.


bandejas de plástico, aluminio u otro tipo material, forradas con papel

absorbente.

Cuando la muestra tiene agregados grandes, estos se desmenuzan con la mano,

para acelerar el proceso de secado. La pérdida de humedad se facilita si se

mezclan las muestras al menos dos veces al día y se cambia el papel cuando se

observe acumulación de humedad. Puede utilizarse un ventilador sobre las

muestras para acelerar el proceso de secado; una vez lista, se muele (puede

utilizarse un mortero) y tamiza con una de criba de 400 o 200 μm de apertura de

malla.

Molido

Este procedimiento desintegra los agregados de mayor tamaño, hasta lograr un

tamaño de fragmentos capaces de atravesar el tamiz ASTM número 10, el cual

posee una malla de 2 mm.

Si no se dispone de un molino de suelos, puede golpear ligeramente los

agregados con un mazo o un rodillo de madera y, así, lograr los propósitos

deseados.

Se debe evitar un molido excesivo de la muestra, pues podría generar porciones

de materiales orgánicos y minerales gruesos inadecuados, los cuales originan

resultados alterados. Igualmente, no es conveniente usar un mortero de

porcelana, porque puede afectar el contenido de calcio en la muestra.

El uso de ventiladores representa un aumento en el costo de operación.


Tamizado

Las partículas minerales con un diámetro menor a 2 mm son de relevancia

agronómica, al ser en estas donde se verifica la totalidad de los procesos físicos y

químicos acontecidos en el suelo; por ello, las muestras deben colar a través de

un tamiz con malla de 2 mm de diámetro (ASTM #10), antes de analizarlas. Si se

quiere determinar la cantidad de materia orgánica, se emplea un tamiz de 0,5

mm de abertura de malla.

Etiquetado

Después de secar, tamizar y homogenizar la muestra, se coloca en bolsas limpias

de plástico, cajas de cartón o frascos de vidrio y se etiquetan. Se debe evitar el

contacto directo de los distintivos con la muestra, así como con el agua, los

diluyentes o cualquier otra sustancia capaz de alterar su contenido, el cual

pertenece a un código, característico del sitio de muestreo.

En la etiqueta de la muestra se deben colocar los siguientes datos:

Código de identificación de la

muestra. Propósito del muestreo.

Localidad del sitio de muestreo. Ubicación del sitio de colecta.

Fecha de muestreo. Profundidad de muestreo.

Cultivo. Nombre de quien realiza el

muestreo.


Esta información puede colocarse de la siguiente manera:

Información de la muestra de suelo Código:

Recolector: Fecha:

Localidad: Profundidad:

Sitio de colecta:

Cultivos:

Propósito:

La etiqueta debe contener datos escritos de forma clara y ordenada, debe

colocarse en un lugar visible, con el fin de permitir la identificación posterior.

Igualmente, se sujiere llevar un registro con la información completa de la

muestra; como por ejemplo, en una bitácora.

Almacenamiento

La mayor parte de las muestras se almacenan secadas al aire o a 40 °C, en

especial, si el propósito de estudio son las características físicas y químicas,

significativamente, invariables a través del tiempo, pero no es recomendado

cuando se trata de análisis bioquímicos o microbiológicos, debido a la inminente

destrucción del secado sobre una parte importante de la población microbiana.

Las muestras destinadas para análisis microbiológico deben ser mantenidas en

temperaturas bajas (entre 4 °C a -20 °C) dentro de bolsas plásticas


herméticamente selladas; la temperatura de refrigeración deberá mantenerse

hasta el análisis, el cual debe realizarse de forma inmediata.

Un almacenamiento inadecuado de las muestras puede afectar negativamente a

las comunidades microbianas, disminuyendo su tamaño y actividad, razón por

la cual lo ideal es procesar cuanto antes la muestra de suelo fresco.

Las muestras secadas en el laboratorio de suelos con frecuencia se almacenan

hasta por tres meses luego del muestreo. Una vez realizados los análisis y

presentación de resultados, las muestras pueden ser desechadas si ya no

representan un objeto de estudio y el espacio para el almacenamiento es

reducido.

Las bolsas de plástico son susceptibles a desintegrarse con el tiempo debido a la

constante manipulación, lo cual puede representar la pérdida y contaminación

de la muestra. Por esta razón, es mejor almacenar las muestras en frascos de

vidrio de boca ancha con tapa de rosca, o bien en cajas de cartón, siempre,

provistas de etiquetas interiores y exteriores.

Por último, se recomienda conservar al menos 0,5 kg de la muestra

representativa estudiada, en caso de necesitar otros análisis o para verificar

alguna información.


Análisis de caracterización de la muestra

La muestra enviada al laboratorio se emplea para caracterizarla químicamente,

con el fin de definir la concentración de diferentes nutrientes. Por consiguiente,

se utilizan soluciones específicas capaces de extraer elementos como P, Ca, Mg,

K, Fe, Cu, Mn, Zn.

También, se detecta la acidez activa, así como la de reserva, mediante el

indicador de pH y materia orgánica. Se estima la necesidad de cal, se valora la

acidez intercambiable en el suelo. Por otra parte, la caracterización física incluye

datos correspondientes a la textura del suelo y los contenidos de humedad

expresados en base a peso (humedad gravimétrica) y al volumen (humedad

volumétrica).

Objetivos

Aplicar técnicas para seleccionar los sitios de muestreo.

Distinguir las herramientas empleadas en el muestreo de suelos.

Explicar el procedimiento para la colecta de muestras de suelo.


Materiales y métodos

Machete Cuchillo

Un balde limpio Palín

Bolsas plástica Etiquetas y cinta adhesiva

Barreno de tubo Marcadores indelebles

Barreno holandés Lápiz y libreta

Procedimiento

Durante la gira de campo, se ubicarán las unidades de muestreo. Elaborare su

correspondiente croquis o mapa con la respectiva ubicación de los sitios donde

se tomarán las submuestras con barreno, palín y cilindro muestreador. Siga el

proceso correcto para manipular los materiales, según la descripción anterior.

Recuerde hacer todas las anotaciones pertinentes.

Las muestras deben rotularse y empacarse adecuadamente. Se transportarán

hasta el laboratorio en donde un encargado realizará la medición del peso en

húmedo, se colocarán algunas muestras para el secado en aire y otras en la

estufa. Posteriormente, los estudiantes tendrán los datos pertinentes a estas

muestras.


Guía para el análisis de los resultados

¿Cómo se seleccionaron las unidades de muestreo?

¿Por qué la textura del suelo influye en el tipo de herramienta

seleccionada para el muestreo?

Describa las características de una submuestra o muestra simple.

¿Qué se entiende por muestreo sistemático?

¿Qué diferencias existen en la profundidad de muestreo en un pastizal

con respecto a un cafetal? Explique.

Explique la relevancia de la información colocada en las etiquetas de las

muestras.

Refiérase a las normas correctas para almacenar y conservar las muestras

de suelo.


Práctica 2. Textura del suelo, rocas y minerales

Práctica 2

Textura del suelo, rocas y

minerales

Sumario

Técnicas para el pesaje de muestras de suelo

Determinación de la textura del suelo

Métodos utilizados en el análisis mecánico del suelo

¿Cómo se obtienen los valores para los componentes edáficos de la muestra?

Clases texturales

Rocas y minerales

Introducción

La búsqueda de conocimiento a través de la investigación constituye un

procedimiento reflexivo y sistemático con el cual se obtienen datos a partir de un

objetivo preestablecido; su interpretación permite descubrir nuevos hechos en

cualquier campo del conocimiento humano. Al finalizar la investigación, se genera

un informe, en el cual se describen los pasos del método científico para lograr la

resolución de un problema.


Mediante procedimientos estadísticos, se puede organizar, evaluar, interpretar y

comunicar la información; seguidamente, se darán a conocer algunos parámetros

estadísticos para manipular los datos numéricos obtenidos en el análisis de las

muestras de suelo.

Técnicas para el pesaje de muestras de suelo

Los parámetros físicos y químicos de una muestra de suelo se fijan con diferentes

procedimientos en el laboratorio a fin de obtener valores numéricos e

interpretarlos, según los objetivos de la investigación.

Al llegar al laboratorio, uno de los primeros pasos para trabajar con muestras, es la

determinación de la masa, para ello, se emplean las balanzas, especialmente las de

tipo digital.

Determinación de la textura del suelo

Los componentes minerales del suelo

Los componentes minerales del suelo se derivan de la desintegración de la roca

parental a causa del intemperismo físico, químico y bioquímico; esto, aporta entre

el 90 a 95% de la fase sólida del suelo y corresponde a partículas de diferentes

tamaños, las cuales se clasifican en dos grupos: las partículas no edáficas y las

edáficas.

31 Práctica 2. Textura del suelo, rocas y minerales

Las partículas no edáficas son fragmentos rocosos con diámetro superior a los 2

mm con un límite superior, el cual varía entre 15 y 20 cm y comprenden la piedra

grava y cascajo. Además, poseen fragmentos de roca sin alterar o ligeramente

alterados en la superficie.

Las partículas edáficas incluyen un conjunto de fracciones granulométricas,

teóricamente esféricas, cuyos diámetros son inferiores a los 2 mm, lo cual les

confiere características particulares; se catalogan como arenas, limos y arcillas.

Análisis mecánico y textura del suelo

La textura del suelo corresponde a la composición granulométrica,

específicamente, las cantidades relativas, en porcentaje, de las diferentes

fracciones o separados (arenas, limos y arcillas) constituyentes del suelo.

Clases texturales

El conocimiento de la granulometría es básico en estudios de suelos (elementos

formadores de suelos, procesos de formación de suelos, grado de evolución,

clasificación de suelos, evaluación de suelos, erosión, contaminación). Para ordenar

en clases los constituyentes del suelo, según su tamaño de partícula, se han

aceptado dos escalas granulométricas ampliamente utilizadas: la de Atterberg o

internacional, aceptada por la ISSS (nombre en inglés para la Sociedad

Internacional de las Ciencias del Suelo) y la americana del USDA (siglas en inglés

del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos).

Mediante el análisis granulométrico se separan las partículas edáficas en el laboratorio según su tamaño.


La mayoría de las propiedades físicas, químicas y fisicoquímicas (porosidad,

estructura, aireación, permeabilidad, retención de agua, color, consistencia,

capacidad de intercambio, reserva de nutrientes, entre otras) están influenciadas

por la granulometría.

Textura al tacto

Este parámetro cualitativo se puede realizar en el campo y consiste en tomar una

porción de la muestra y se humedece con agua; con ayuda de los dedos, se

detectan las características (como la plasticidad o la aspereza) y se determina si es

de textura arcillosa o arenosa. Sin embargo, se requiere experiencia para tener una

mayor aproximación al resultado correcto. En el cuadro 2, se muestran

descripciones de las texturas.

Para identificar la textura del suelo, es indispensable colocar la muestra en un

tamiz ASTM #10, el cual retiene la materia orgánica (hojarasca y raíces) y las

partículas no edáficas (grava y piedra) en el tamiz o criba.

Las partículas minerales edáficas capaces de atravesar el tamiz se encuentran

unidas en forma de agregados o peds; por esta razón, estos últimos se deben

destruir para separar las partículas individualmente. Así, antes de extraer las

diferentes fracciones o separados, se requiere una fase previa de elaboración de la

muestra.


Cuadro 2

TEXTURAS DEL SUELO

Textura Característica al tacto

Arenosa

Áspera y abrasiva, las partículas individuales pueden ser observadas. Al frotar

la muestra al oído, se escucha el sonido de los granos. En estado seco, no

tiene brillo ni cohesión: En húmedo, produce un molde fácilmente

disgregable, pero no forma una cinta que se pueda doblar.

Franco arenosa

Áspera y abrasiva. En seco, por la influencia del limo y la arcilla, produce un

molde que se desmenuza. En estado húmedo, el molde persiste si se manipula

con cuidado.

Franca

Posee una mezcla relativamente uniforme de los separados texturales. Se

siente áspero, suave y ligeramente plástico. En seco, mantiene el molde si se

manipula con cuidado. En húmedo se forma un molde fácil de manipular.

Franco limosa

Posee una cantidad moderada de partículas de arena, una cantidad reducida

de arcilla y más de la mitad de las partículas de limo. En seco, tiene apariencia

de terrones fáciles de desintegrar. En seco y en húmedo, los moldes se

mantienen formados, pero al presionar un trozo entre el pulgar y el resto de

los dedos, no originan una cinta continua.

Limosa En seco, tiene una apariencia de polvo (talco). En estado húmedo, no presenta

pegajosidad ni plasticidad. No retiene humedad por períodos prolongados.

Franco arcillosa

En seco, se rompe en terrones duros. En húmedo, al oprimirse entre el pulgar

y el resto de los dedos, crea una cinta fácil de quebrar; además, es plástico y

es posible manipularla para obtener una masa compacta.

Arcillosa Tiene brillo. En estado seco, forma terrones duros. En húmedo, es muy

plástica, pegajosa y es posible elaborar una cinta larga y flexible.

El primer paso consiste en eliminar los agentes cementantes, entre los cuales se

puede mencionar como carbonato de calcio, materia orgánica y óxidos e

hidróxidos de hierro y aluminio, los cuales coadyuvan en la formación de

agregados. La materia orgánica se separa a través de la oxidación con peróxido de

hidrógeno. Los carbonatos de calcio y los compuestos de hierro se disuelven con


ácido clorhídrico. La dispersión de las partículas de arcilla se logra en un medio

acuoso, con agitación mecánica y con un agente dispersante, como por ejemplo, el

hexametafosfato de sodio.

La función de esta sustancia es reemplazar los cationes bivalentes y trivalentes,

adsorbidos en la superficie de las arcillas, por sodio (Na+), elemento con menor

radio iónico y mayor agua de hidratación. Este, incrementa el potencial

electrocinético de la mezcla, lo cual favorece la repulsión entre las partículas

minerales de la arcilla, de esto depende el éxito en el establecimiento de la textura.

Una dispersión química ineficiente, se reflejaría en una floculación de las arcillas;

por lo tanto, se estaría subestimando, el contenido real de arcilla en la muestra.

A causa de la diversidad de agentes cementantes en el suelo, se trabaja con una

combinación de diferentes tratamientos.

Métodos para el análisis mecánico del suelo

Análisis con tamiz

Este método consiste en pasar la muestra dispersada por un conjunto de tamices

con mallas de diferentes aberturas, colocadas en orden decreciente, lo cual define

la selección de un diámetro específico de partículas. La extracción final (proceso de

separar y cuantificar) de las fracciones se ejecuta para las arenas gruesas, con el fin

de apartar las de textura fina.


Este método presenta el inconveniente de ser muy lento; además, no se puede

separar el limo y la arcilla. No es factible utilizarlo con muestras de suelo seco, por

la dificultad de romper los agregados de menor tamaño. Cuando se utiliza con

muestras en agua, sin un agente dispersante, se promueve la obstrucción de los

tamices más finos con los agregados.

Ecuación de sedimentación

Este método distribuye el tamaño de las partículas de una muestra de suelo según

el principio de sedimentación conocido como la ley de Stokes: las partículas

minerales en una mezcla acuosa tienden a sedimentar con distinta velocidad; esto

depende del área superficial, definida como la suma de las áreas de la superficie

interna y externa de las partículas minerales del suelo, por unidad de masa

(expresada en cm2/g).

En términos generales, la velocidad de sedimentación de una partícula esférica, en

un líquido de cierta densidad y bajo la influencia de la fuerza gravitacional, será

directamente proporcional al cuadrado del radio de dicha partícula, e inverso a la

viscosidad del líquido. Se representa con la siguiente fórmula:

V = 2

9

g r2 (Dp ‐ Da)

η∙


Donde:

V = velocidad de sedimentación de la partícula (cm/s)

g = aceleración de la gravedad (cm/s2)

r = radio de la partícula esférica (cm)

Dp = densidad de partículas (g/cm3)

Da = densidad del líquido (g/cm3)

η= coeficiente de viscosidad del agua (g/cm·s; o poises)

De acuerdo con la ley de Stokes, la sedimentación de partículas en suspensión está

definida por su tamaño: entre mayor sea su diámetro, así será la velocidad de

sedimentación. También, influye la viscosidad del agua: cuanto menor sea, la

velocidad de sedimentación se incrementa.

El método consiste en dispersar, físicamente, las partículas minerales del suelo en

un medio acuoso, para lo cual se utiliza un agente dispersante y luego se mide,

indirectamente, el porcentaje de cada fracción. El procedimiento puede llevarse a

cabo mediante el uso de una pipeta o el hidrómetro de Bouyoucos (densímetro).

Cuando los agregados del suelo se han dispersado, se efectúa la separación de las

partículas de arena, limo y arcilla.

Las partículas de arena sedimentan rápidamente, a causa de su baja superficie

específica; sin embargo, las partículas de arcilla sedimentan más despacio por su

mayor área superficial.

Esta propiedad de las arcillas es responsable de la adsorción de nutrientes en el suelo gracias a las interacciones entre sólido y fluido.


La ley de Stokes se cumple, entre otras circunstancias, cuando ocurren las

siguientes situaciones:

No debe existir interferencia entre partículas vecinas. La resistencia a la

caída en la suspensión debe estar definida, únicamente, por la viscosidad del

líquido.

Las partículas deben ser lo suficientemente grandes para evitar los efectos

del movimiento Browniano.

Las partículas deben ser esféricas y presentar densidades iguales.

El cilindro donde se efectúa la sedimentación tendrá un diámetro lo

suficientemente grande, como para no atraer las partículas con sus bordes.

Método de la pipeta

El método consiste en aplicar un agente dispersante a las partículas minerales del

suelo en un medio acuoso. Luego de dispersar la muestra de suelo, en 200 ml de

agua destilada, se pasa por un tamiz 0,047 mm (300 mesh), para separar las

partículas de arena, estas se secan en una estufa y se expresan en porcentaje,

después se fraccionan por tamaño a través de una serie de tamices (1,0; 0,5; 0,25;

0,105 y 0,047 mm), separándolas en las fracciones de arena muy gruesa, gruesa,

media, fina y muy fina, respectivamente.

El

movimiento

Browniano

corresponde

al efectuado

por es el

algunas

partículas

microscópica

s que se

hallan en un

medio fluido.


La mezcla contiene limo y arcilla, se le añade agua hasta a un volumen final de

1000 ml. Para medir la concentración de partículas en suspensión, se utiliza una

pipeta de 25 ml con la cual se toma una muestra a una profundidad establecida de

acuerdo con la temperatura y el tiempo de medida (entre cuatro horas y media a

seis horas y media). Es elemental mantener una velocidad uniforme al llenar la

pipeta para evitar fuentes de error en la determinación.

La cantidad de sólido en el volumen tomado con la pipeta, se determina al

evaporar el agua, secar y pesar el residuo, el cual pertenece a la fracción arcilla 25

ml de suspensión, los datos se extrapolan a 1000 m y se expresan en porcentaje. El

limo se obtiene de la diferencia del 100 % con respecto a la suma de la arena y la

arcilla en porcentaje.

Método hidrómetro de Bouyoucos

Con este procedimiento se indica la concentración de sólidos en suspensión, para

lo cual se utiliza un densímetro llamado hidrómetro de Bouyoucos, con

diferentes tiempos de lectura.

La concentración de partículas en suspensión se obtiene a través de la lectura

indicada a los cuarenta segundos y otra a las dos horas.

El hidrómetro estandarizado para este análisis es el ASTM-152H, el cual se

calibró para las siguientes condiciones analíticas:

Al incrementar la temperatura, la viscosidad del agua disminuye y, por tanto, aumenta la velocidad de sedimentación de las partículas minerales en suspensión.


Temperatura: 19,4 ºC.

Densidad de partículas: 2,65 g/cm-3.

El agua pura es el medio de suspensión; la densidad del agua es 1,0 g/cm-3.

La viscosidad del agua es 0,01 g/cm·s.

En el cuadro 3 se presenta una comparación entre cada uno de estos métodos.

Cuadro 3

COMPARACIÓN ENTRE LOS DIFERENTES MÉTODOS PARA DETERMINAR LA TEXTURA DEL SUELO

Método Ventajas Desventajas

Pipeta

Es más exacto para medir la concentración de

partículas en suspensión. Se obtienen

lecturas puntuales, se obtienen directamente

la cantidad de partículas presentes. Es útil en

la estimación precisa del contenido de arcilla

de los horizontes genéticos de un suelo

La distribución de las

partículas, según su tamaño,

no es completamente real

Hidrómetro

de Bouyoucos

Es muy rápido, no requiere pretratamiento

de la muestra ni largos periodos de reposo.

Poco preciso

método calibrado

el densímetro da una lectura

promedio de la concentración

de partículas de toda la

suspensión


¿Cómo se obtienen los valores para los componentes edáficos de la muestra?

El hidrómetro de Bouyoucos está calibrado a una temperatura de 19,4 °C. Como la

densidad del agua varía con la temperatura, es necesario corregir las lecturas de

acuerdo a la siguiente regla:

Se añade 0,36 unidades a la lectura por cada grado superior a los 19,4 °C.

Se le resta 0,36 unidades a la lectura por cada grado inferior a los 19,4 °C.

Con las lecturas del hidrómetro corregidas, se calculan los valores para la cantidad

de partículas en la muestra. Las fórmulas, para cada caso, se encuentran en el

siguiente cuadro 4.

Cuadro 4

FÓRMULAS MATEMÁTICAS PARA EL CÁLCULO DE LOS VALORES DE LAS PARTÍCULAS EDÁFICAS

Porcentaje Fórmula

Material en suspensión =

Arena = 100 ‐ % material en suspensión

Arcilla =

Limo = 100 – (% arena + % arcilla)

Luego de calcular los porcentajes de las tres fracciones o separados del suelo, se

comparan los valores obtenidos con los del triángulo de texturas (figura 6) para,

Peso muestra

lectura corregida del hidrómetro 40 s x 100

Peso muestra

lectura corregida del hidrómetro 2 horas x 100


así, definir la clasificación de la muestra. Se prescinde, por lo tanto, del contenido

de gravas, de acuerdo con el concepto de tierra fina.

Figura 6. Triángulo de las texturas del suelo

Clases texturales

Se definen de una manera gráfica, por medio de los valores de las

fracciones de arena, limo y arcilla de la muestra analizada en el

laboratorio. El triángulo de texturas comprende doce clases

texturales establecidas, las cuales suelen asociarse en cuatro grupos

principales, según exista un componente dominante o una

proporción adecuada de todos ellos.

Secuencia para definir la clase textural


En cada lado del triángulo, se encuentran los valores porcentuales para arcilla,

limo y arena. Se lee en el sentido de las manecillas del reloj; los vértices

corresponden al 100% del valor para uno de los componentes.

El tipo de textura se establece al tomar el valor porcentual de arena y se traza una

línea paralela al limo, y la de arcilla se corresponde con una línea paralela a la

arena. La intersección de las líneas origina el nombre de la clase textural; el limo es

función de las dos primeras, por cuanto la suma de los tres componentes es cien.

Por ejemplo, en un suelo que contiene un 30% de arena, 35% de limo y 35% de

arcilla, la clase textural es la franco arcillosa; este resultado se obtuvo al tomar el

valor de la arena (30%) y trazar una línea paralela al limo; después, con el valor de

la arcilla (35%) se traza la línea paralela a la arena.

Una textura se considera adecuada cuando es óptima para el desarrollo vegetal. Es

una característica específica de cada horizonte, según las variaciones entre estos.

De esta forma, es más apropiado referirse a una textura de un horizonte y no del

suelo en su conjunto.

Las tierras finas son las fracciones de arena, limo y arcilla del suelo.

La intersección de las dos líneas define el nombre de la clase textural; la

sumatoria de los valores de cada parámetro es igual a cien.


Fuentes de error

Determinar incorrectamente de la masa de la muestra de suelo.

Usar una muestra de suelo sin estar, en su totalidad, seca.

Ejecutar la dispersión mecánica en un tiempo menor al indicado.

Efectuar una dispersión química incompleta durante el proceso de

sedimentación, lo cual favorece la floculación de las partículas de arcilla.

Mostrar alto contenido de materia orgánica.

Presentar óxidos de hierro en muestras de suelos altamente meteorizados.

Detectar restos de la muestra en el vaso de agitación al momento de

trasvasarla al cilindro de sedimentación.

Aforar incorrectamente el cilindro de sedimentación con el hidrómetro en su

interior.

Tomar la lectura del hidrómetro de Bouyoucos en un horario diferente al

indicado y en la toma de la temperatura.

Presentar espuma, pues dificulta la lectura del hidrómetro y de la

temperatura.


Efectuar cálculos equivocados y utilizar incorrectamente el triángulo de

texturas.

Rocas y minerales

Un suelo está compuesto de tres fases: sólida, líquida y gaseosa. La primera, es

muy heterogénea, está formada por constituyentes minerales y orgánicos; los

minerales representan, aproximadamente, entre el 90 al 99 % del suelo, lo restante

corresponde a la fracción orgánica.

A través de procesos de intemperización de la roca parental, se origina la fracción

mineral de un suelo, la cual representa casi un 45% de su volumen total.

Conociendo la composición química y mineralógica de la roca parental, se pueden

establecer criterios respecto a propiedades de los suelos originados a partir de una

roca en particular. Por ende, la roca parental define tanto propiedades físicas como

químicas del suelo las cuales incluyen textura, estructura, color, permeabilidad,

capacidad de retención de agua, susceptibilidad del suelo a la erosión, intercambio

iónico, fertilidad y salinidad.

Desde el punto de vista agrícola, los minerales del suelo son importantes como

fuente de nutrimentos. La clasificación química de los minerales comprende ocho

categorías:


Elementos nativos

Sulfuros y sulfosales

Halogenuros o haluros

Óxidos e hidróxidos

Boratos, nitratos y carbonatos

Sulfatos, cromatos, volframatos y molibdatos

Fosfatos, arseniatos y vanadatos

Silicatos

Se conocen más de 2000 minerales, de los cuales cerca de 50 son esenciales y un

número menor va a ser trascendental en las propiedades y características de los

suelos a los que las rocas dan lugar.

Las rocas se clasifican en tres grandes grupos en función de su origen como

sedimentarias, ígneas y metamórficas.

Rocas ígneas o magmáticas

Están formadas a partir del enfriamiento y consolidación del magma o material

natural fundido y se dividen en las siguientes clases, de acuerdo con el sitio donde

se fijaron:

Rocas volcánicas o extrusivas: originadas en la superficie terrestre o cerca de

ella debido al rápido enfriamiento del magma; durante este proceso, los

iones de los minerales no pueden organizarse en cristales grandes, por lo

cual las rocas volcánicas son de grano fino.


Rocas hipabisales o filonianas: formadas a profundidades intermedias

gracias al desplazamiento de masas de magma, y por haberse enfriado más

rápido; presentan cristales grandes englobados en una masa de

microcristales.

Rocas plutónicas o intrusivas: creadas a gran profundidad en condiciones de

alta presión y temperatura, la cual descendió despacio y sin pérdida de

gases magmáticos; esto permitió la producción de cristales grandes (se

distinguen a simple vista) y, por lo tanto, son rocas de grano grueso.

Rocas sedimentarias

Estas rocas proviene de fenómenos como la alteración, el transporte, la

sedimentación y la consolidación de cualquier otro tipo de roca en la superficie

terrestre, en condiciones subaéreas o subacuáticas, en procesos a baja temperatura.

Rocas metamórficas

Este tipo de roca se origina en el interior de la corteza terrestre como resultado de

una profunda modificación de rocas preexistentes (ígneas, sedimentarias o

metamórficas) y gracias a la acción de presión y temperatura alta pero sin cambiar

a un estado diferente al sólido.


Objetivos

Explicar la trascendencia de las medidas de centralización y dispersión.

Describir los procedimientos aplicados al estudio de las texturas del suelo.

Identificar las distintas texturas del suelo.

Determinar la textura del suelo mediante el uso del hidrómetro de

Bouyoucos.

Relacionar las características de los suelos con el uso correspondiente.

Explicar el proceso de formación de suelos a través de las principales rocas y

minerales.



Balanzas O’Haus Espátulas

Recipientes de latón Vidrios de reloj

Papel de aluminio Papel encerado

Muestras de suelo Batidor o licuadora de suelos

Beakers de 150 ml Alcohol amílico

Termómetro graduado de 0 a 50 °C Estufa a 110 °C

Cronómetro Agua oxigenada (H2O2) al30%

Suelo secado en al aire y tamizado Espátula

Balanza ASTM-152H

Oxalato de sodio e hidróxido de sodio

Hexametafosfato de sodio

Probetas de 10 ml, 50 ml y de 100 ml Hidrómetro

Cilindros de sedimentación Agua destilada

Colección de rocas y minerales Pizeta

Vasos de agitación

Procedimiento

1. Anote el código y otras referencias de su muestra de suelo.

2. Establezca el peso del vidrio de reloj, del papel encerado, del papel de

aluminio o del recipiente de latón con el cual trabajará en esta práctica.


3. Tome una porción de la muestra de suelo con la espátula y colóquela,

suavemente, sobre el vidrio de reloj, el papel encerado, el papel de aluminio o el

recipiente de latón y anote el valor de la masa. Obtenga la masa de la muestra.

4. De una muestra de suelo secada al aire, tamice 40 g con la malla ASTM #10

(abertura de 2 mm).

5. Coloque la muestra en el vaso de agitación, agregue 200 ml de agua

destilada y 10 ml del agente dispersante, ya sea hexametafosfato de sodio al 5%, o

bien 5 ml de solución de oxalato de sodio y 5 ml de la solución de hidróxido de

sodio.

6. Lleve a la batidora y disperse la muestra durante 15 min.

7. Trasvase el contenido al cilindro de sedimentación. Lave el vaso de

agitación con el agua destilada contenida en la pizeta, a fin de pasar la totalidad

del material.

8. Agregue agua hasta, aproximadamente, 15 cm bajo la marca de aforo del

cilindro de sedimentación.

9. Introduzca el hidrómetro de Bouyoucos en el cilindro de sedimentación,

afore de nuevo y anote los valores de densidad y temperatura.

10. Retire el hidrómetro del cilindro de sedimentación.


11. Tape el cilindro de sedimentación con la mano y agite vigorosamente por 30

segundos, agregue alcohol amílico para eliminar la espuma.

12. Coloque el cilindro de sedimentación sobre la mesa de trabajo y accione el

cronómetro. De forma simultánea y cuidadosa introduzca, nuevamente, el

hidrómetro de Bouyoucos en el cilindro de sedimentación. Anote lectura de la

densidad de la suspensión 40 s después de haber terminado la agitación manual.

Inmediatamente, tome la temperatura de la suspensión.

13. Anote los datos en la tabla 1 para su comparación.

Tabla 1

DENSIDAD Y TEMPERATURA REPORTADAS PARA UNA MUESTRA DE SUELO

Tiempo (h) Densidad (g cm‐3) Temperatura (ºC)

Seguidamente, deje el cilindro de sedimentación con la mezcla en reposo y, dos

horas después de haber terminado la agitación manual, mida la densidad de la

suspensión y la temperatura, cuide no agitar el contenido.

II parte. Rocas y minerales

1. Reconocer los diferentes tipos de rocas y sus características.


2. Elaborar un cuadro con la clasificación de las rocas plutónicas según el índice de color, definido por el porcentaje de minerales máficos de la roca.

3. Identificar, según el color de la roca ígnea, ejemplos de minerales máficos (oscuros) y minerales félsicos (claros).

4. Describir los siguientes minerales de interés petrogenético e investigar su importancia agrícola:

Cuarzo Feldespatos (potásico y

plagioclasas)

Mica (muscovita y biotita) Piroxenos

Anfiboles Olivino

Granate Calcita-Dolomita

Caolinita Ilita

Vermiculita Montmorillonita

Hematita Goetita

Gibsita


Guía para análisis de resultados

Aplique las fórmulas desglosadas en el manual de laboratorio.

Obtenga la clasificación de la clase textural correspondiente basado en el

triángulo de texturas.

Explique la importancia del aporte mineral al suelo proveniente de las rocas.

Refiérase al reciclaje de nutrientes.

Investigue algunos de los minerales más importantes para los cultivos y las

soluciones al déficit de estos según el sitio en donde se instale una plantación.

Refiérase a un caso real.


Práctica 3. Densidad y porosidad del suelo

Práctica 3

Densidad y porosidad

del suelo

Sumario

Densidad del suelo: Aspectos por considerar

Métodos para calcular la densidad aparente del suelo

Densidad de las partículas o densidad real

Porosidad total

Introducción

El suelo es un sistema físico en el cual existen partículas sólidas y espacios porosos;

presenta dos densidades: la aparente y la de partículas o densidad real. Estos

aspectos son esenciales para las prácticas de manejo en suelos agrícolas.

Las relaciones entre las plantas y los componentes del suelo serán cruciales para

obtener éxito en las labores agrícolas. Con esta práctica, se tendrán los

conocimientos básicos para interpretar las características de los suelos y proponer


medidas de uso para el suelo, con el fin de garantizar su protección y obtener el

mejor provecho de los cultivos.

Densidad del suelo: Aspectos por considerar

Densidad aparente

Una de las propiedades físicas del suelo de mayor interés es la densidad aparente;

se define como la relación entre la masa del suelo seco y su volumen total, es decir,

el ocupado por las partículas sólidas y el espacio poroso.

Este parámetro se emplea para evaluar la calidad del suelo a través del estudio del

estado estructural, el grado de compactación, además, de las condiciones físicas

para el crecimiento y desarrollo de especies vegetales.

La densidad aparente, se establece con un cilindro especial para la toma de

muestras, conocido como cilindro muestreador. De este modo, se evita alterar la

estructura natural del suelo en el momento de tomar la muestra en el campo.

Este tipo de densidad se relaciona con la porosidad del suelo, por lo tanto, al

presentarse alteraciones en la estructura del suelo, cambia la densidad aparente.

Así, cuando se incrementan los valores de este parámetro, aumenta la resistencia

mecánica a la penetración; consecuentemente, disminuye la porosidad del suelo.

Este efecto se manifiesta en una limitación severa en el crecimiento de las raíces, el

cual varía según la textura del suelo y la especie vegetal.

55 Práctica 3. Densidad y porosidad del suelo

Al aumentar la porosidad, se promueven mejores condiciones para la penetración

de raíces y, en consecuencia, hay un buen desarrollo vegetal; además, se favorece

el movimiento del agua y la difusión del aire en el suelo.

La densidad aparente varía proporcionalmente con la profundidad en el perfil del

suelo; cuanto mayor sea ésta, disminuye la materia orgánica, responsable de la

agregación e incremento del volumen total de poros y, por lo tanto, aumenta la

densidad aparente.

La compactación causada por el peso de las capas superiores sobre las inferiores

aumenta con la profundidad gracias a la acumulación de material sólido en los

poros de mayor tamaño, con lo cual disminuye el volumen total de poros

(porosidad total).

La labranza (operaciones de preparación del terreno para la siembra) se relaciona

con un manejo inadecuado del suelo y provoca, a lo largo del tiempo, menor

agregación, así como pérdida de materia orgánica por efecto de la oxidación. Por

consiguiente, disminuye el espacio poroso e incrementa la densidad aparente.

Este parámetro, también, varía con la textura del suelo, es decir, los de texturas

finas (arcillosas) presentan más contenido de materia orgánica y una mejor

agregación, lo cual se refleja en una mayor porosidad y, por lo tanto, menor

densidad aparente.

En los suelos de texturas gruesas (arenosas), la agregación es muy baja, así como el

contenido de materia orgánica; entonces, la densidad aparente es, relativamente


alta, en comparación con los poros de mayor tamaño de los suelos arenosos

(cuadro 5).

Cuadro 5

VALORES DE DENSIDAD APARENTE (g/cm3) PARA DIFERENTES SUELOS

Suelo Mínimo Medio Máximo

Texturas finas 1,0 1,2‐1,4 1,6

Texturas gruesas 1,2 1,4‐1,6 1,8

Suelos volcánicos ‐ < 0,85 ‐

Suelos compactados ‐ 2,0 ‐

Orgánico ‐ >1 ‐

Con material piroclástico ‐ >0,85 ‐

Fuente: Buckman y Brady (1970)

Aunque la densidad aparente se utiliza como indicador de la calidad estructural y

del volumen total de poros en un suelo, también, se puede usar para el cálculo de

láminas de riego y dosis de aplicación de fertilizante, abonos o enmiendas

químicas (materiales de encalado o yeso), y como parámetro para clasificar suelos

orgánicos y suelos derivados de cenizas volcánicas.

Métodos para calcular la densidad aparente del suelo

Existen varias formas para estimar la densidad aparente del suelo y entre las más

significativas se citan las siguientes:


Método con densímetro nuclear

Este aparato posee una fuente radiactiva capaz de emitir rayos gamma, los cuales

interactúan con los electrones de los componentes del suelo; esta actividad es

captada por un instrumento especializado para dar una lectura relativa a la

densidad total o húmeda del suelo.

Método del cono de arena y el del balón de caucho

Estos procedimientos son aplicables a suelos cuyos tamaños de partículas sean

menores a 50 mm y se basan en obtener el peso del suelo húmedo (Psh) de una

muestra tomada de la superficie del terreno y, generalmente, del espesor de la capa

compactada. Luego de calcular el volumen de dicho agujero (Vol exc) de donde se

extrajo la muestra, la densidad del suelo estará dada por la siguiente expresión:

Si se determina luego el contenido de humedad (h) del material extraído, el peso

unitario seco (g seco) se obtendrá de la siguiente ecuación:

(1 + h) ∙ (g/cm3)

ghum g seco =

Principio de Arquímedes:

Un cuerpo sumergido, parcial o totalmente, dentro de un fluido experimenta una

fuerza de empuje de abajo hacia arriba, igual al volumen del fluido desplazado.

Vol exc (g/cm3)

ghum = Psh


Método de la parafina

La densidad aparente en agregados, se determina mediante el principio de

Arquímedes. Consiste en tomar agregados del suelo in situ, cuyo peso se encuentra

en el ámbito de 50 a 100 g; al llegar al laboratorio, se coloca la muestra en la

balanza (peso al aire), luego se recubren con parafina (una sustancia repelente al

agua), se vuelven a pesar, se sumergen en agua o fluido con densidad conocida y

se determina el volumen desplazado.

En el cálculo de la densidad aparente, se consideran las siguientes variables:

Densidad del agua (incluye la temperatura)

Masa del agregado seco al aire y en húmedo

Masa del agregado húmedo con parafina en agua

Masa de la parafina

Humedad de la muestra (%) secada a 105 °C

Densidad de la parafina

La humedad del agregado debe ser similar a la de la capacidad de campo; esto es

necesario dada la tendencia a la contracción de la muestras, lo cual disminuye su

volumen en la medida del secado.

Al cubrir el agregado de suelo con parafina, se mantiene a una temperatura

caliente (60 ºC), con el fin de rellenar los poros en el agregado. De forma contraria, si

se coloca a una temperatura inferior, puede producir burbujas y alterar los

resultados.


Para determinar el volumen del agregado parafinado, se anota el volumen

desplazado al sumergirlo en una probeta con agua. También, puede hacerse por

diferencia de masas en el aire y en el agua; para ello, primero se pesa primero al

aire y luego dentro de un líquido de densidad conocida. Se aplica el principio de

Arquímedes para determinar la densidad aparente de los agregados.

Método del cilindro muestreador

Anteriormente, se mencionó la utilidad de los cilindros muestreadores, de

volumen definido, para obtener muestras de suelo sin disturbar. Por lo tanto, la

densidad aparente puede ser calculada con base en la relación peso seco de la

muestra sobre volumen del cilindro (peso por unidad de volumen del suelo no

disturbado).

Una vez extraída la muestra, se coloca en una bolsa plástica para evitar pérdidas

del material, luego se seca en estufa entre 105 a 110 ºC, hasta obtener peso

constante (cerca de 48 horas). Posteriormente, se registra el peso del suelo seco con

el cilindro, la tara del cilindro y el volumen del cilindro (V), el cual se obtiene con

base al radio (r) y la altura (h), por la siguiente fórmula:

V = π · r2 · h

La densidad aparente (DA) se determina con la siguiente fórmula:

DA = Mss

Vol


Donde,

Mss: masa del suelo seco

Vol: volumen del cilindro

En el cálculo de la densidad aparente, se tiene en cuenta el volumen total del suelo,

el cual comprende el de las partículas sólidas, más el del espacio poroso entre los

elementos constituyentes del suelo.

El espacio poroso de los suelos es bastante variable y diferente entre suelos y

horizontes, por esta razón la densidad aparente es un valor con amplios rangos al

comparar suelos.

Densidad de las partículas o densidad real

La densidad de las partículas o densidad real se define como la relación entre la

masa total de sólidos y su volumen, sin considerar el espacio poroso. Se establece

por la composición química y mineralógica de la fase sólida del suelo (ligada a

sus proporciones relativas); por lo tanto, es una función de la densidad de los

constituyentes minerales del suelo.

La colecta de la muestra se debe hacer con cuidado para no alterar la estructura

natural del suelo y se utiliza un cilindro muestreador. Las unidades de medida se

expresan en g/cm3.

Para cálculos

generales,

puede

considerarse

2,65 g/cm3

como el valor

medio de la

densidad de

partículas en

un suelo

mineral.


La densidad de partículas representa un valor relativamente constante para la

mayoría de los suelos, donde los valores varían entre 2,60 a 2,75 g/cm3. Estos

estrechos límites se deben a la fracción mineral del suelo, la cual está constituida,

casi en su totalidad, por cuarzo, arcillas y algunos feldespatos, cuyas densidades

se encuentran dentro de esos rangos.

En algunos casos, la presencia de cantidades poco frecuentes de ciertos minerales

pesados, por ejemplo, el elevado contenido de óxidos de hierro o ferro magnésicos,

magnetita, granates y epidota, inciden en densidades de partículas mayores de 2,75

g/cm3.

Caso contrario, si la densidad de partículas es inferior a 2,65 g/cm3, el suelo

podría tener un alto contenido de materia orgánica, la cual, afecta,

significativamente la densidad de las partículas por su menor peso, si se le

compara con un mismo volumen de sólidos minerales. En los horizontes

superficiales de suelos con alto contenido de materia orgánica, ocasionalmente,

registran densidad de partículas cercana a 2,40 g/cm3 (cuadro 6).

La densidad de partículas y aparente del suelo aporta resultados de la porosidad

total del suelo, evaluar la cantidad de sólidos en suspensión y estimar la velocidad

a la cual sedimentan las partículas minerales. Esta información es útil en estudios

sobre la susceptibilidad del suelo a la erosión, realizar análisis mecánicos y en

estudios de conservación de suelos.

La mayoría de

los suelos

minerales

contienen poca

cantidad de

materia

orgánica.

Las unidades

de expresión

de la densidad

de partículas

y aparente del

suelo son

g/cm3 o t/m3.


Cuadro 6

DENSIDAD DE PARTÍCULAS DE DISTINTOS COMPONENTES DE LA FASE SÓLIDA DEL SUELO

Componentes del suelo Densidad de partículas (g/cm3) Rango establecido (g/cm3)

Humus 1,30

Menor a 2,65 Caolinita 2,50

Yeso 2,30

Vidrio volcánico 2,30

Cuarzo 2,65

Cercano a 2,65 Feldespatos 2,60

Calcita 2,70

Limonita 3,70

Mayor a 2,75 Hematita 5,20

Micas 2,90

Piroxenos 3,20

La densidad de partículas se calcula con ayuda de la siguiente fórmula:

Donde,

Dp = densidad de partículas

da = densidad del agua

Ps = peso de picnómetro con el suelo seco

P = peso del picnómetro vacío

Psa = peso del picnómetro con suelo y agua

Pa = peso del picnómetro con agua

da x (Ps ‐ P)

(Ps ‐ P) – (Psa – Pa) Dp =


Porosidad total

El porcentaje de espacio poroso existente en el suelo se puede calcular con los

valores obtenidos para la densidad aparente y de partículas, si la expresión de

ambos se da en las mismas unidades de medida. Con la siguiente fórmula, se

obtiene el porcentaje de suelo formado por partículas sólidas:

Mediante la diferencia de sólidos con el volumen total, se obtiene el porcentaje de

espacio poroso. Además, se puede conocer, el contenido del espacio poroso, pero

no las dimensiones de los poros.

En términos generales, los suelos de texturas gruesas presentan un porcentaje de

espacio poroso menor (30 a 50%), comparado con los de texturas finas (40 a 60%);

sin embargo, los suelos orgánicos tienen una porosidad total superior a ambos.

Igualmente, las estructuras finas son más porosas, comparadas con las gruesas.

% de sólidos =DA

DP

% espacio poroso total = (1 ‐ x 100 DA

DP )

Los microporos retienen el agua en los suelos y provocan su

saturación. Los macroporos filtran el agua y son importantes en la

aireación del suelo.


Un suelo se considera ideal cuando el espacio poroso está dividido en porciones

similares de macroporos y microporos. Este suelo presenta características físicas

favorables con respecto al movimiento del agua, la aireación, la retención de

humedad y la permeabilidad.

Como se mencionó antes, la densidad de partículas (DP) presenta pocas

variaciones en los suelos; en consecuencia, la porosidad total guarda una estrecha

relación con los valores de densidad aparente (DA), conforme aumenta, disminuye

la porosidad y viceversa.

Los poros del suelo han sido clasificados por diversos autores según la relación

existente entre el tamaño y la fuerza para retener agua. Son clasificaciones

aproximadas a la realidad, porque el tamaño de los poros se establece a través de

métodos indirectos, a saber: el uso de curvas de retención de agua del suelo.

Además, se usan técnicas en donde no se consideran las variables involucradas en

la transmisión y almacenamiento de agua.

En el cuadro 7, se presenta una clasificación de tamaño de poros conforme a

relaciones suelo-agua.

Cuadro 7

TAMAÑO DE LOS POROS SEGÚN LAS RELACIONES HÍDRICAS EN EL SUELO

Tamaño del poro (μm) Característica del suelo Utilidad de los poros

Mayor a 30 Drenaje rápido

Sí 30 a 10 Drenaje lento

10 a 0,2 Poros de almacenaje

Menor a 0,2 Poros inútiles No


Los poros son útiles cuando retienen y almacenan agua, además de permitir su

libre y rápida circulación, con el fin de asegurar una adecuada aireación.

Objetivos

Aplicar las técnicas para la colecta de muestras indisturbadas en el campo.

Determinar la densidad aparente, la densidad de partículas y el espacio

poroso del suelo.

Interpretar los resultados hacia propuestas de uso adecuado del suelo.


Termómetro Pala o palín

Balanza de precisión Cuchillo

Estufa Pizeta

Agua destilada Picnómetros

Bolsas plásticas Espátula

Probeta de 10, 25 y 50 ml Alcohol amílico (C5H11OH)

Agua destilada hervida y

enfriada


Procedimiento

En esta práctica, utilizará el material recolectado en la gira de campo. Se aplicará

el método del cilindro descrito por Coile (1936), el cual consiste en tomar una

muestra en un cilindro de volumen conocido, e incluye los siguientes pasos:

1. Tomar una muestra de suelo en cada uno de los horizontes en donde se va a

detectará la densidad aparente. Utilice un cilindro para la toma de muestras no

alteradas o indisturbadas (figura 7).

A B C

Figura 7. Toma de muestras con el cilindro muestreador

2. Retirar el cilindro de cada uno de los horizontes del suelo en forma cuidadosa,

utilizando una pala o palín (figura 8).

Figura 8. Extracción del cilindro muestreador con el palín

Este procedimiento fue realizado en la práctica de campo, correspondiente al laboratorio #1.


3. Luego, nivelar el suelo a la altura del cilindro en ambos extremos, para lo cual se

utiliza un cuchillo o una espátula afilada. Se coloca el cilindro muestreador con el

suelo en una bolsa plástica (figura 9).

A B

Figura 9. Suelo a ras del cilindro en ambos extremos

4. Finalmente, colocar el cilindro con la muestra control en la estufa a 105 °C

durante 48 horas (hasta peso constante).

5. Obtener el peso en seco.

6. Calcular la densidad aparente (DA)

II Parte. Densidad de las partículas

El método del picnómetro es el más común para determinar la densidad de

partículas. Este se basa en el cálculo del volumen de una muestra de suelo en


forma indirecta, en el cual se mide la masa de una cantidad de agua dentro de un

recipiente (picnómetro) de volumen conocido; además, se anota el valor de la masa

de agua mezclada con la muestra de suelo.

1. Pesar el picnómetro vacío, limpio y seco en una balanza de precisión (Pai).

2. Agregar 10 g de suelo seco al aire, previamente tamizado, al picnómetro;

obtenga la masa (Ps).

3. Cuidadosamente, añadir agua destilada hasta llenar una tercera parte de su

capacidad. Viértala por las paredes del picnómetro para lavar las partículas de

suelo adheridas.

4. Calentar sin llevar a ebullición y agitar en forma circular para eliminar las

burbujas de aire retenidas entre las partículas de suelo.

5. Enfriar el picnómetro con el suelo y con el agua destilada, hasta temperatura

ambiente.

6. Antes de aforar, verificar la ausencia de partículas de suelo en el cuello del

picnómetro. Si se forma espuma, agregar una o dos gotas de alcohol amílico.

7. Llenar el picnómetro con agua destilada hasta el menisco de la marca de aforo y

colocar la tapa. Así se evita la formación de burbujas de aire en su interior.


8. Secar el picnómetro con papel de filtro y, luego, pesarlo en una balanza de

precisión (Psa).

9. Eliminar el suelo y el agua destilada del picnómetro, lavando las paredes con

ayuda de la pizeta.

10. Aforar el picnómetro con agua destilada, colocar la tapa y pesar (en este punto

es cuando se estima el volumen del picnómetro).

11. Medir la temperatura del agua destilada dentro del picnómetro.

Guía para discusión de resultados

A partir de los cálculos de la densidad de partículas y aparente de la

muestra de suelo, obtenga el porcentaje de sólidos y el espacio poroso total.

Compare los valores obtenidos con los aspectos teóricos, según distintos

investigadores.

¿Por qué es necesario determinar la densidad aparente del suelo? Indique

tres razones por las cuales existen diferencias en los valores de este

parámetro de acuerdo con los perfiles del suelo.

Explique cómo influye la temperatura al utilizar el método de Bouyoucos.


Refiérase a los aspectos fundamentales de la densidad aparente y de

partículas en la evaluación de la calidad del suelo.

Discuta los elementos más influyentes en la estimación de la densidad

aparente y explique uno de ellos.

Comente las características del suelo, según los valores de porosidad y

elementos sólidos presentes en la muestra analizada.

¿Cuál es la relación entre la textura en la porosidad total de un suelo?


Práctica 4. Agua en el suelo

Práctica 4

Agua en el suelo

Sumario La humedad en el suelo

Introducción

Hasta este punto, se han mencionado los componentes sólidos del suelo y sus

principales características químicas y físicas; además, se ha tratado, de manera

muy breve, uno de los componentes más básicos, el agua.

En la porción líquida del suelo, se encuentran disueltas sales minerales, algunos

componentes orgánicos y, junto con los nutrientes, forman la solución del suelo, la

cual tiene un papel fundamental en la nutrición mineral de especies vegetales.

Asimismo, el agua interviene en la formación de suelos, la evapotranspiración y

controla, en alto grado, dos factores escenciales para el desarrollo de las plantas: el

aire y la temperatura del suelo.


El agua se moviliza a través de los poros en los cuales puede retenerse y competir

con los gases; la intensidad de este proceso depende de las dimensiones de los

poros (práctica #3) y los cambios físicos producidos por los fenómenos

climatológicos.

La humedad en el suelo

La mayoría de los suelos tienen la capacidad de retener agua para garantizar la

continuidad de muchos procesos químicos y biológicos. Según sean las

características del sustrato y los patrones climáticos, así será la capacidad para

contener el agua. Seguidamente, se mencionan detalles importantes sobre la

humedad del suelo.

Clasificación física del agua

Dentro del suelo ocurre gran cantidad de reacciones químicas, producto de la

interacción de los componentes orgánicos e inorgánicos de acuerdo con la

estructura física. Luego de incorporar el agua proveneinte de la precipitación o

riego, acontecen distintos fenómenos, por lo cual, se clasifica como lo muestra el

cuadro 8.

73 Práctica 4. Agua en el suelo

Potencial del agua del suelo

La circulación del agua entre los componentes del sistema suelo-planta-atmosfera

está definida por una forma de energía, la cual recibe el nombre de potencial del

agua o hídrico del suelo, correspondiente a la capacidad de este fluido para

Cuadro 8

CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE AGUA DE ACUERDO CON LAS CARACTERÍSTICAS DEL SUELO

Tipo de agua Característica Subtipo Descripción

Gravitacional No está retenida en el

suelo

Gravitacional de

flujo rápido

Poros >30 μm de diámetro. No

se retiene; llega al nivel freático

y satura el suelo; causa asfixia a

las raíces de plantas.

Agua

gravitacional de

flujo lento

Poros de 8 a 30 μm de diámetro.

El agua se mueve despacio y es

aprovechada por las plantas.

Agua capilar

Contenida en los

micoporos o capilares

del suelo

Absorbible

Microporos de 0,2 a 8 μm y

puede ser asimilada por las

plantas; reserva para la época

seca (agua útil).

No absorbible

Entre microporos < 0,2 μm;

fuertemente retenida y las

plantas no pueden absorberla.

Higroscópica

Se incorpora

directamente de la

humedad atmosférica.

No circula y no la

absorben las plantas;

retención muy fuerte

La energía potencial se almacena en un cuerpo y está disponible para hacer un trabajo.


movilizarse gracias a la acción de las diferencias en la energía libre; obedece a

gradientes de concentración, presión, gravedad, carga eléctrica, fuerzas capilares y

tensión superficial, principalmente.

La tendencia universal de toda materia en la naturaleza es alcanzar un estado de

energía mínima procurando un equilibrio con el ambiente. Cuando el agua circula,

el potencial hídrico disminuye. De esta forma, si se tienen los valores de los

potenciales energéticos del agua en diferentes puntos del suelo, se puede

determinar su tendencia de movimiento. Este flujo del agua ocurre lentamente,

producto del movimiento de un sitio de mayor concentración (suelo) a uno de

menor (planta).

El potencial del agua (Ψ) en el suelo está definido por los potenciales de presión

hidrostática o turgencia (Ψp); el potencial gravitacional (Ψg), producto de la

infiltración del agua de lluvia por gravedad; el potencial osmótico (Ψo), la

atracción iónica y el potencial matricial (Ψm), originado por las fuerzas de

capilaridad y tensión superficial en espacios pequeños en la matriz del suelo. La

fórmula utilizada es la siguiente:

Ψ = Ψp + Ψo + Ψm + Ψg

El movimiento del agua ocurre por las diferencias en el potencial

energético de este fluido en dos puntos del sistema

Los valores de potencial hídrico se expresan en atmósferas o bares:

1 atm =1,013 bar

1 bar =0,987 atm


Potencial de presión (ψp). Fuerza ejercida por la presión hidrostática sobre el

agua en el suelo, la cual es mayor comparada con la atmosférica (posee

signo positivo) Se debe valorar en condiciones de saturación.

Potencial gravitacional (ψg). Fuerzas correspondientes al campo

gravitacional. Es importante con la infiltración del agua de lluvia por efecto

de la gravedad. La magnitud de esta energía es negativa.

Potencial osmótico (ψo). Se basa en la atracción iónica entre los componentes

minerales disueltos en el agua (componente osmótico), en donde se

concentra energía eléctrica. Esta energía toma signo negativo.

Potencial matricial (ψm). Iinteracción entre las fuerzas de capilaridad y

adsorción, responsables de conservar el agua en el suelo.

Cuando el contenido de humedad de un suelo se encuentra saturado, no es posible

retener el agua, por lo tanto, el potencial matricial es cero (ψm = 0). A partir de este

punto, cuando disminuye la humedad, se incrementa la retención y se activan las

fuerzas capilares y de adsorción. Cuando el suelo se satura de agua, todos los

poros del suelo están llenos y conforme ocurre se desplaza el agua, esta se adhiere

en los microporos. Tal magnitud de energía se establece como negativa.

Las relaciones hídricas en el suelo se definen por algunos coeficientes basados en el

vínculo del contenido de agua en el suelo y su energía de retención:


Capacidad de campo (CC). Cantidad de agua retenida en el suelo después

del drenaje de la precipitación (agua gravitacional) o riego intenso;

generalmente, ocurre entre dos o tres días luego del evento. También, se le

llama capacidad capilar, de retención de agua y límite máximo, cuando se lo

relaciona con cultivos. Puede tener valores de 10 a 33 kPa o de 0,1 a 0,33 bar.

Punto de marchitez permanente (PMP). Cuando la humedad del suelo está

fuertemente retenida por las fuerzas capilares y de adhesión, las raíces de

las plantas no son capaces de obtenerla, por lo cual llegan a marchitarse

parcial o totalmente como resultado del estrés hídrico. La fuerza de

retención del agua es de -1500 kPa o -15 bar.

Capacidad de Agua Disponible (CAD). Cantidad total de agua almacenada

en el suelo a disposición de los cultivos durante su todo su ciclo.

Corresponde a la diferencia entre CC y PMP, la cual puede calcularse en

términos de humedad en peso (Hg), cuyas unidades se reportan en g/g;

también, como humedad en volumen (Hv; cm3/cm3), o lámina de agua (L;

mm).

Métodos de medición del agua en el suelo

La humedad del suelo se puede expresar mediante los siguientes descriptores:


A) Humedad gravimétrica o unidad de masa de suelo (Hg). Se obtiene al despejar

la siguiente fórmula:

Donde,

Hg: humedad gravimétrica (unidades g/g)

Msh: masa del suelo húmedo

Ms: masa de suelo seco

Ma: masa de agua

Generalmente, este parámetro se expresa en porcentaje:

Por ejemplo, si un suelo contiene un 25% de humedad, significa 25 g de agua en

100 g de suelo.

B) Unidad de volumen de suelo. También, se le conoce como humedad

volumétrica (Hv) y se expresa en unidades de volumen por volumen. Igualmente,

puede ser expresada en porcentaje al multiplicar por 100.

Hv = Hg x Da

x 100 %Hg = Ma

Mss( )

Msh – Mss = Ma

Hg = Msh ‐Mss

x 100

Mss( )


Por ejemplo, un suelo con humedad volumétrica del 20% contiene 0,2 cm3 de agua

en 1 cm3 de suelo, o 20 cm

3 de agua en 1 cm

3 de suelo.

Con el valor numérico del contenido de agua en el suelo, es posible establecer

criterios para el manejo de campos de cultivo, como los mencionados a

continuación:

Conocer la influencia del agua en el crecimiento de las plantas.

Estimar las necesidades de riego considerando la estructura del suelo.

Mitigar los efectos de las pérdidas por evapotranspiración a lo largo de todo

el ciclo de un cultivo.

C) Lámina de agua (L). Es la cantidad de agua presente en el suelo en un plano

vertical y expresado en milímetros, correspondiente a litros por metro cuadrado.

Se obtiene al multiplicar la humedad volumétrica por el espesor de la capa de

suelo. De esta manera, se puede hacer una relación entre los fenómenos hídricos

acontecidos dentro y sobre la superficie del suelo.

La degradación del suelo causa la pérdida de materia orgánica y, en consecuencia,

disminuye la lámina de agua disponible para los cultivos. Entonces, el suelo ve

reducida su capacidad para soportar sequías estacionales (Micucci, Tabobada y Gil

2002).


D) Lisímetro. Este aparato se introduce en el suelo e indica los datos relativos al

intercambio de humedad con la vegetación, las cuales se basan en estimar las

pérdidas de agua por evapotranspiración.

Existen lisímetros de pesada y de percolación, este último es más económico

y se aplica en terrenos donde se desea conocer la cantidad de agua infiltrada,

en estudios sobre percolación de lixiviados, flujo de contaminantes,

experimentos de adsorción, sistemas de riego y fertirrigación.

E) Métodos eléctricos. Uno de los más utilizados es el de la reflectometría, el cual

utiliza un TRD (Time Domain Reflectometry), aparato capaz de obtener la

constante dieléctrica (Ka) de la humedad del suelo, definida por la velocidad de

propagación de altas frecuencias electromagnéticas.________%___*_____%_____+

Otro método se relaciona con la resistencia eléctrica; se basa en la propiedad de

algunos materiales porosos, como el yeso, el nylon o la fibra de vidrio para

conducir la corriente eléctrica, cuya resistencia está relacionada con el contenido de

humedad.

El procedimiento implica colocar electrodos dentro de bloques pequeños de estos

materiales y se introducen en el suelo para absorber agua en función del contenido

de humedad del suelo, lo cual da lugar a variaciones de la resistencia eléctrica y,

así, determinar el contenido de humedad del suelo. La conductividad de los

bloques aumenta conforme absorben agua del suelo. Se puede correlacionar la

resistencia eléctrica con la humedad del suelo o el potencial matricial.

Fertirrigación: Aplicar fertilizantes a los cultivos junto con el riego


F) Métodos radiactivos. La sonda de neutrones es el mecanismo más utilizado;

reporta perfiles de humedad según la profundidad del suelo, lo cual se logra por la

capacidad de los átomos de hidrógeno, para disminuir, de forma drástica, la

velocidad de desplazamiento de los neutrones y dispersarlos.

Utiliza una fuente de emisión de neutrones, por ejemplo, americio (Am)-berilio

(Be), los cuales chocan con átomos pequeños, como el hidrógeno (H), en su

trayectoria y disminuyen su velocidad. La lectura registrada se traduce en

humedad volumétrica del suelo.

Estos métodos tienen el gran inconveniente de requerir personal especializado,

licencias de uso, costo monetario elevado y prohibiciones de uso en aplicaciones.

Además, están fuertemente influenciadas por la distribución aleatoria de la

radiactividad en la naturaleza y, sobre todo, porque no se puede utilizar en los

primeros 15 cm del suelo, donde se produce la mayor variación de la humedad.

Por otra parte, estos aparatos tienen problemas en suelos con alto contenido en

materia orgánica, por su alto contenido de hidrógeno; este exceso puede alterar los

datos y para evitarlo, se instala un tubo de zinc en el suelo donde se va analizará el

perfil.

G) Tensiómetros. Este instrumento mide la tensión del agua adherida a las

partículas del suelo (potencial matricial). Generalmente, funciona en un rango de 0

a 100 cb. Con los datos obtenidos, se construye una curva de retención de agua.

Este aparato no se recomienda para suelos secos.


H) Método gravimétrico. Este procedimiento involucra la colecta de muestras de

suelo a las profundidades de interés, luego se pesan húmedas, se secan en la estufa

a 105 °C hasta peso constante y se vuelven a pesar. La diferencia entre el peso de la

muestra húmeda y la seca será la cantidad de agua contenida en el suelo al

momento del muestreo. Los datos de humedad gravimétrica se pueden

transformar a humedad volumétrica si se tiene el valor de la densidad aparente.

Este método resulta el más conveniente, gracias a su confiabilidad, precisión,

sencillez y de bajo costo económico. Sin embargo, los datos generados son

puntuales en tiempo y espacio; además, se requiere destruir la estructura de la

porción de suelo de interés.

Objetivos

Describir los mecanismos de operación de los equipos utilizados para

estudios de humedad del suelo.

Determinar el contenido de humedad en el suelo.

Explicar la importancia del contenido de humedad en el suelo.



Muestra de suelo Tamices

Recipientes de metal herméticos Papel de filtro

Balanza analítica Embudo

Suelo tamizado y secado en la estufa a 105 °C Cajas de Petri

Estufa

Procedimiento

Requiere de la colecta de muestras de suelo con el cilindro muestreador. Cada

porción se ubica en recipientes herméticos o bolsas de plástico, las cuales se cierran

para evitar la pérdida de humedad.

1. Pesar las muestras en húmedo en balanza de precisión.

2. Colocar las muestras en estufa a 105 °C durante 48 horas (hasta lograr peso

constante).

3. Pesar las muestras en seco en la balanza de precisión.

4. Estimar el porcentaje de humedad gravimétrica y volumétrica.


II. Parte. Capacidad de retención de agua

1. Pesar de 5 a 10 g de suelo seco.

2. Colocar papel filtro en un embudo y humedecerlo con agua de la pizeta.

3. Colocar el suelo sobre el papel filtro húmedo y pesarlo.

4. Adicionar agua al suelo hasta la saturación; dejarlo escurrir el agua.

5. Cuando haya escurrido toda el agua, pesar el suelo más el papel filtro.

6. Calcular la cantidad de agua retenida por unidad de peso de suelo seco y

utilizar este valor para el cálculo de la cantidad de retención de agua.

En la práctica de campo, correspondiente al laboratorio #1, se recolectaron las

porciones de suelo con el cilindro muestreador.

Debe solicitar al instructor del laboratorio los datos de la masa en húmedo de la

muestra, así como las secadas en estufa a 105 °C.


III Parte. Estructura del suelo

1. Tomar 1 Kg de la muestra de suelo.

2. Colocar los tamices (5; 2; 0,2; 0,1 y 0,05 mm) para tratar la muestra. Luego, se

deja el tamizador durante 25 min a intensidad media.

3. Retirar cada fracción de suelo remanente en los diferentes tamices,

introducirla en bolsas de forma individual y pesar cada fracción.

4. Calcular el porcentaje de la fracción de cada tamiz.

Guía para discusión de resultados

Refiérase a la importancia del ciclo hidrológico, especialmente, para el

sistema suelo-planta-atmósfera.

Explique la relación entre los distintos tamaños de los poros del suelo y los

cultivos adecuados para ese suelo.


Referencias bibliográficas

BUCKMAN, H.O.; BRADY, N.C. 1970. Naturaleza y propiedades de los suelos. Montaner y

Simon, S.A. Barcelona.

COILE, T.S. 1936. Soil saraplers. Soil Sci. 42:139-141

MICUCCI, F.G.; TABOADA, M.A. y GIL, R. 2002. El Agua en la producción de cultivos

extensivos: I. El suelo como un gran reservorio. Archivo Agronómico Nº 6, Informaciones

Agronómicas del Cono Sur Nº 15. INPOFOS Cono Sur. Acassuso, Buenos Aires (en línea,

<http://www.ipni.net/ppiweb/ltams.nsf/$webindex/3462B8EBC74E7A4003256C540055F4D

E>, consultado en octubre del 2011


Apéndice. Procedimientos estadísticos para el manejo de datos

Los parámetros para la descripción de datos se dividen, básicamente, en dos

grupos: los de centralización y los de dispersión. En el siguiente esquema se

presenta un resumen de los aspectos relevantes de estos grupos.

Parámetro Descripción

Centralizació

n

A través de un valor numérico explican cuál es la principal tendencia de los datos en la muestra.

Media aritméticaSumatoria del conjunto de observaciones, dividido entre la totalidad de datos en la muestra.

Mediana

Al colocar la colección de datos en orden creciente, un valor corresponde al punto central o medio del grupo. Este valor se divide en partes iguales. Cuando la cantidad de datos es un número par, se toma la media de los datos centrales.

Moda

Corresponde al dato con mayor repetición en la lista de observaciones. No siempre ocurre esta situación.

Dispersió

n

Ordenamiento del reparto de los datos para facilitar su interpretación.

VarianzaEs la media aritmética de las desviaciones con respecto a la media y elevadas al cuadrado

Desviación estándar

Es la raíz cuadrada de la varianza; dispersa los datos desde el valor medio de la distribución

Coeficiente de variaciónEs el enlace entre la desviación estándar y la media, expresado en forma de porcentaje


Las herramientas estadísticas son útiles en el manejo de la información, la cual se

transforma a parámetros numéricos, los cuales describen a una muestra o a la

población de datos en estudio. Generalmente, se trabaja con muestras y se someten

a varias pruebas para establecer criterios de organización destinados a elaborar un

diagnóstico capaz de fundamentar la toma de decisiones.

Por ejemplo, en la caracterización física de suelos altamente meteorizados en una

serie de parcelas de la zona sur de Costa Rica, se encontraron los siguientes valores

de densidad aparente, correspondientes al horizonte A.

DENSIDAD APARENTE (g/cm3) EN DISTINTAS LOCALIDADES DEL SUR DE COSTA RICA

Localidad Densidad aparente (g/cm3)

A 0,89

B 0,85

C 1,15

D 0,79

E 0,77

F 0,85

G 0,89

H 0,90

I 0,93

J 0,82

Una vez obtenidos los datos numéricos, se pueden organizar según el criterio del

investigador para facilitar su tratamiento, luego se aplican varias fórmulas

matemáticas diseñadas para detectar parámetros destinados a la interpretación y


ajustes reales de la situación o problema a tratar, para lo cual es necesario

establecer objetivos de estudio.

La información estadística básica con la cual se puede dar tratamiento a los datos

numéricos se resume a continuación:

Media aritmética

Es el valor promedio de la colección de datos, obtenido a partir del total de la

sumatoria y dividido entre el número de observaciones (n):

Mediana

Se obtiene al colocar los datos en orden creciente. En otras palabras, se cuenta con

diez valores, se toman las cifras centrales y, a partir de ellos, se produce un

promedio, como se muestra, será la media de los dos valores centrales, en este

caso, el cálculo se realizó de la siguiente forma:

Moda

Son los valores repetidos en la serie, en este caso, son 0,85 y 0,89

=0,884 g/cm3 = n

Xi Σi=1

n

0,85 + 0,89 2

= 0,87 g/cm3


Varianza

Se utiliza la siguiente fórmula, para la cual se retoma el valor de la media

aritmética; n corresponde al número total de observaciones, en este caso, son diez.

Desviación estándar

Coeficiente de variación

s2 = 0,1014

9 = 0,0112

S2 = (Xi - )2 Σ n ‐ 1

0,0112 ∙ 100 = 1,27% CV =

0,884

(Xi - )2 Σ S =

n ‐ 1

CV = S

∙100

hjhjhjkjyu i,o8 99,80. ,´,lñ,.pñ{.-´}p´ñ{

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