Edafología. Ciencias Ambientales

Lección 5 Propiedades del suelo. Propiedades físicas. Permeabilidad.

 

Una característica asociada a la porosidad es la permeabilidad o facilidad que tiene el suelo para dejarse penetrar por los fluidos. No solo los valores absolutos de porosidad bastan para estimar la permeabilidad del suelo sino algunos otros factores como la geometría del sistema poroso. Así una estructura hojosa deja una gran porosidad pero dificulta notablemente la circulación del agua, al igual que sucede cuando no existe una buena interconexión entre los componentes de la macroporosidad.

Se indica por la velocidad de circulación del agua de gravedad o conductividad hidráulica, y es tanto más elevada cuanto la porosidad no capilar sea mas grande. Esto se explica fácilmente si recordamos que el agua de gravedad circula a través de los macroporos del suelo, esto es de los huecos no capilares del mismo.

El fenómeno de la permeabilidad admite varias acepciones según el punto de vista bajo el que se considere. Para un agricultor la permeabilidad es el tiempo que su suelo exige para secarse. El edafólogo considera la misma propiedad desde el punto de vista del lavado y de las migraciones descendentes de los elementos del suelo. Por último para el que riega, la permeabilidad representa la facilidad de penetración del agua en el suelo y la rapidez con que avanza el frente de humectación. Tanto si se mira bajo el prisma del agua que penetra, como de la que escurre, siempre el factor común es la velocidad del proceso.

Sobre la permeabilidad influyen tres factores primordiales del suelo: la textura, la estructura y el contenido en materia orgánica.

Los suelos con estructuras estables son en general permeables, mientras que los suelos con estructuras inestables o degradadas, son poco permeables, sobre todo cuando la composición física del suelo, su granulometría, esta mal equilibrada. Los suelos arenosos pueden presentar también, en ciertos casos, una permeabilidad reducida, debido a la colmatación de los poros grandes por partículas de limo y por la ausencia casi total de materia orgánica. Así Feodoroff (1.961), ha comprobado que una arena situada en una columna de percolación y humedecida en superficie, no se seca incluso después de cinco meses. Ehvzald (1.961) señala las irregularidades de infiltración de las aguas de lluvia en los suelos arenosos. Perigoud, muestra la débil permeabilidad de los horizontes E hidromorfos, decolorados, con textura muy arenosa, en ciertos pseudogleys.

El tipo de humus es otro factor que influye en la permeabilidad, los humus forestales son generalmente permeables, pero esta permeabilidad depende mucho del grado inicial de humedad; en estado húmedo se hinchan fuertemente y retienen mucha humedad; los horizontes A de mor, en particular, llegan a interceptar, gracias a su fuerte capacidad de retención, la casi totalidad de las aguas de lluvia, de manera que el sustrato mineral esta apenas humedecido. Esto no se produce en los mull, ya que al tener menor capacidad de retención permiten la infiltración de agua favoreciendo su distribución a lo largo del perfil. Después de un periodo seco prolongado, la permeabilidad de los horizontes humíferos desecados, ya sea mull o mor, debe ser muy elevada en razón del rehumedecimiento muy lento de la materia orgánica.

La presencia de coloides en el suelo afecta indirectamente a la permeabilidad, pues favorece la formación de agregados dejando espacios lagunares por los que el agua puede circular fácilmente. Según la ley de Poiseuille, el flujo a través de un capilar es proporcional a la cuarta potencia del radio del mismo, lo que hace que disminuya de forma enorme dicho flujo al disminuir la luz del capilar. Así en el suelo el tránsito gravitacional no es posible mas que en los huecos capilares cuyo diámetro sea superior a las 30 mm. En los suelos muy porosos, la permeabilidad se reduce, pues se comportan como esponjas, reteniendo una gran cantidad de agua por influencia de sus fuerzas de unión. En la mayoría de los suelos la permeabilidad depende de la estructura, como ya vimos, y de todos los factores que la condicionan. Así cuando existen coloides, además del factor formador de estructura ya considerado, hay que tener en cuenta su hinchamiento a causa de la humectación. Si tenemos un suelo seco y agrietado, en principio la permeabilidad es enorme; con el paso del agua, los coloides se hinchan y van cerrando las grietas y poros, disminuyendo notablemente la permeabilidad y sí estas se encuentran en gran cantidad, suelos muy arcillosos, pueden volverse impermeables.

La impermeabilidad de los horizontes minerales puede conducir a una saturación total por el agua de lluvia, de los poros del suelo, sobre todo en periodos húmedos. Los medios desprovistos de aire, resultan asfixiantes o reductores; el hierro pasa parcialmente al estado ferroso y el suelo o el horizonte con exceso de agua toma propiedades particulares, son los llamados suelos hidromorfos. Se pueden distinguir dos tipos de hidromorfía temporal, debida a la permeabilidad: hidromorfía de superficie e hidromorfía de profundidad.

La hidromorfía de superficie se da en la capa superficial cuando el suelo presenta una textura arcillosa y una estructura suelta. En estas condiciones con la lluvia de las estaciones húmedas el horizonte superficial se satura en agua con lo que se crea un ambiente reductor que hace que todo el hierro se reduzca y pase a hierro ferroso, que se denota por el cambio de color de rojizo a grisáceo. Como la capa es superficial, puede perder el agua por evaporación con lo que tendremos de nuevo un medio aireado y un ambiente oxidante que hace que la forma estable sea ahora el hierro férrico. Esto hace que se formen unas zonas alternantes rojizas y grisáceas y se dice que el horizonte se ha marmorizado.

La hidromorfía de profundidad caracteriza a los suelos que presentan dos horizontes superpuestos, con textura y estructura muy diferentes: Un horizonte de superficie con textura bastante gruesa y una estructura bastante buena, en razón de la presencia de materia orgánica, con un humus mull. Es decir, un horizonte muy permeable con porosidad no capilar bastante elevada. Bajo este existe un horizonte arcillo-limoso o limoso, con estructura degradada o compacta, en el cual la porosidad no capilar es casi nula. La permeabilidad en este horizonte es débil, lo que impide que penetre el agua de gravedad libre del horizonte superior, en períodos lluviosos, por lo que queda estancada y forma, durante los periodos húmedos, una capa colgada, que desaparece por evaporación en el periodo seco; los procesos de marmorizacion parten de esta capa y progresan hacia la superficie; se trata de una marmorizacion ascendente.

La presencia en el suelo de horizontes endurecidos limita fuertemente el paso del agua y puede crear hidromorfías temporales en épocas de lluvias intensas, incluso fuertes escorrentias superficiales que generan una gran erosión. Esto es propio de zonas semiáridas en que estos horizontes son frecuentes y la torrencialidad de las lluvias es algo habitual.

Cuando se produce una capa de agua colgada que no alcanza a la superficie, suele producirse sobre la vegetación un efecto asfixiante que no se aprecia en el suelo por la inexistencia de encharcamieto superficial; es frecuente que se manifieste por la proliferación de especies vegetales hidrófilas.

En ocasiones el suelo presenta zonas de permeabilidad mayor que se conocen como zonas preferentes de flujo, esto suele manifestarse por la presencia de lenguas de horizontes eluviales en los iluviales que le siguen.

Para medir la conductividad hidráulica en el laboratorio se utilizan unos tubos de PVC o material similar con un diámetro comprendido entre 5 y 10 cm y una longitud de alrededor de los 50 cm. El tubo se rellena con tierra fina, o material menor de 2 mm, procedente de un horizonte concreto y hasta una altura semejante al espesor del horizonte. Una vez relleno se humedece y se deja secar para procurar que recupere su estructura original. En esta operación puede bajar el nivel inicial por lo que sería necesario volver a añadir material. Se puede repetir el proceso de humedecimiento y secado varias veces hasta conseguir el espesor deseado y una estructura adecuada.

Una vez preparada la muestra se va añadiendo agua hasta formar una pequeña lámina en la superficie del suelo que debe mantenerse constante mediante una botella de Mariotte o dispositivo similar. El agua añadida se va recogiendo bajo la base del tubo durante un tiempo determinado, que suele estar comprendido entre una y dos horas. Transcurrido ese tiempo se mide el agua percolada a través del suelo y se aplica la Ley de Darcy:

K = (C • V)/(H • S) cm/h

En la expresión anterior, K representa la conductividad hidráulica expresada en cm/hora. C y H representan las alturas correspondientes a la columna de suelo y al nivel de la lámina de agua respectivamente y expresadas ambas en centímetros. S es la sección del tubo expresada en centímetros cuadrados y V el volumen de agua recogido en una hora y expresado en centímetros cúbicos.

Valores de K inferiores a 0.04 cm/hora indican suelos u horizontes fuertemente impermeables. Si esta constante no alcanza el valor de 0.2 cm/hora hablamos de horizontes o suelos poco permeables. Los consideramos permeables cuando se supera el valor anterior pero no se rebasa el de 2 cm/hora, superado el cual los consideramos como muy permeables. Valores por encima de 5 cm/hora deben considerarse como excesivamente permeables.

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Actualizada 13/4/05