Edafología. Ciencias Ambientales

Lección 7. Génesis del suelo. Relaciones ambientales del suelo. Roca madre.

El suelo presenta una fracción mineral y otra orgánica además de la más propiamente edáfica, integrada por los complejos organo-minerales.

La fase mineral deriva directamente de la roca madre mediante los procesos de alteración mineral, en la que los minerales primarios constitutivos de la roca pasan a minerales secundarios que forman el complejo de alteración del suelo, de tamaño coloidal y que conocemos como arcilla.

El paso de unos a otros puede acaecer por simple microdivisión, lo que genera los llamados "minerales heredados".

En otras ocasiones se efectua por sencillos procesos químicos inducidos por la materia orgánica, en ellos se mantienen las estructuras originales de los minerales con leves modificaciones de carácter accesorio; ésta solo afecta a minerales con estructura laminar y conforma el grupo de "minerales transformados". A veces, la influencia de la materia orgánica, con formas fuertemente complejantes, puede destruir los edificios cristalinos y reducirlos a "geles amorfos". A estos procesos se les agrupa bajo la denominación de alteración bioquímica por la influencia de la materia orgánica, si bien afecta al material mineral.

Por último, la roca madre está sometida a una alteración puramente mineral, análoga a la producida en los sedimentos pero con el cambio en las condiciones que introduce el esponjoso medio del suelo. Así pueden aparecer "óxidos e hidróxidos" por cristalización de los iones liberados, o "minerales neoformados" por un proceso de recombinación seguido de cristalización.

Todo ello, es lógico, que afecte al comportamiento del suelo en todas sus facetas.

De modo que la roca madre va a ejercer una fuerte influencia sobre aspectos tan importantes como son:Espesor, morfología, propiedades físicas, propiedades físico-químicas y fertilidad.

 

Para analizar estos aspectos, circunscribiendonos a nuestra Comunidad, es conveniente observar la distribución de materiales en ella y la frecuencia con que aparecen los mismos.

Del mapa podemos deducir los siguientes porcentajes aproximados de ocupación:

 

 

Material 
Superficie (Has)
Porcentaje
Cáceres
Badajoz
Total
Cáceres
Badajoz
Total
Pizarra
1010300
397100
1407400
50.65
18.34
33.83
Granito
390800
312600
703400
19.59
14.43
16.91
Margas y arcillas
188500
445600
634100
9.45
20.58
15.24
Aluvial
104700
227400
332100
5.25
10.50
7.98
Cuarcitas
84500
204600
289100
4.24
9.45
6.95
Rañas
70200
166500
236700
3.52
7.69
5.69
Rocas metamórficas
124000
93400
217400
6.22
4.31
5.23
Calizas
6400
150700
157100
0.32
6.96
3.78
Arcosas
9200
107400
116600
0.46
4.96
2.80
Otras rocas ácidas
43200
43200
1.99
1.04
Rocas básicas
5900
17100
23000
0.30
0.79
0.55
Total
1994500
2163700
4160200
100
100
100

Por ello vamos a analizar preferentemente lo que ocurre con estos materiales mayoritarios.


 

Influencia sobre el espesor.

El espesor del suelo depende de la velocidad relativa de los procesos de formación y destrucción. Suponiendo constante la segunda, el suelo crecerá en función de la primera.

La primera fase de la transformación de una roca en suelo es un proceso físico de fragmentación y ataque de la superficie, generando una rugosidad que permita la implantación de líquenes y musgos, junto a algas microscópicas y diversas especies bacterianas. Esta colonización marca el momento del nacimiento del suelo.

Aceptado ésto, el primer factor que influye en la formación del suelo será la coherencia del material original. En una superficie de la misma antigüedad, los materiales poco coherentes serán los primeros en iniciar el proceso de edafización. Para un mismo tiempo de formación, eldesarrollo del suelo será mayor en los materiales no consolidados, lo que se traduce en un mayor espesor.

El depósito de restos orgánicos hace crecer el suelo hacia arriba mientras que los procesos de alteración mineral lo hacen crecer hacia abajo por conversión de roca en suelo. Cuanto mayor es la profundización inferior, mayor es la facilidad para el enraizamiento de plantas de mayor porte y, en consecuencia, la capacidad de aporte de restos con el consiguiente crecimiento hacia arriba.

En el esquema, observamos que los materiales no consolidados como arcillas, margas o rañas, generan suelos mas profundos que las rocas coherentes representadas por pizarras, granitos y cuarcitas. No obstante, la pizarra está muy cercana a las no consolidadas y dentro de ambos grupos se observan notables diferencias.

La razón de las diferencias estriba en que también la composición mineralógica de la roca tiene una gran influencia. La pizarra está constituida por arcilla muy compactada, lo que la asemeja a los materiale arcillosos, lo que la convierte en puente entre las rocas consolidadas y las no coherentes. De modo que la capacidad de generar arcilla de una roca será un factor determinante a la hora de facilitar su edafización.

Las rocas coherentes generan suelos mas profundos cuanto mas fácil es su arcillización. La pizarra solo tiene que triturarse y aflojarse por efecto de la humedad, favorecida por la acción de las raíces que entran entre sus láminas. El granito, con el cuarzo como mineral predominante y de nula capacidad de formación de arcilla, es muy díficil de edafizar, además los feldespatos son muy resistentes y solo lasmicas son susceptibles de transformar, tanto más cuando están en presencia de materia orgánica lo que solo sucede en la parte superior, así en el fondo del suelo solo se produce una arenización que da lugar a una regolita que constituye el horizonte C de estos suelos. Esta regolita resulta útil para el soporte físico de las plantas pero es incapaz de suministrar agua y nutrientes en cantidades importantes.

El caso de la cuarcita es similar pero llevado al extremo, ya que el cuarzo constituye en ella la mayor parte, que puede llegar al 95%.

El comportamiento de la caliza es algo singular pues su componente primordial no participa en la formación de arcilla. Solo las impurezas, constituidas por arcilla, son incorporadas al suelo tras la disolución del carbonato cálcico, lo que hace que cuanto más puras más difíciles de edafizar. Para la edafización de la caliza es necesario un nivel mínimo de humedad lo que lo imposibilita en las zonas áridas.

En el caso de los materiales arcillosos no coherentes las diferencias estriban en la distinta calidad de la arcilla o en la presencia de carbonato cálcico. Los sedimentos arcillosos existentes en esta Comunidad así como los margosos, tienen en común la naturaleza esmectítica de la arcilla frente a la naturaleza predominantemente ilítica de las rañas.

Las esmectitas tienen la característica de cambiar fuertemente de volumen con su estado hídrico, de modo que cuando están húmedas se hinchan y se contraen al secarse, lo que genera grandes grietas en el suelo. Las grietas permiten que el material de la superficie caiga en ellas y las rellene, lo que hace que al humedecerse el suelo se produzcan grandes presiones en su seno y se formen pequeñas elevaciones en la superficie encima del lugar en que estaban las grietas. Todo ello provoca una mezcla del suelo hasta gran profundidad cuya consecuencia es una gran uniformidad en el contenido en materia orgánica y el impedimento de la formación de horizontes diferenciados.

En el caso de las margas el fenómeno es parecido, pero la presencia del carbonato cálcico hace que en los periodos húmedos se disuelva en parte y recristalice en los secos, creando, de una parte, una especie de red que atenúa el agrietamiento y, de otra, una acumulación en la parte baja del perfil que limita su desarrollo en profundidad y disminuye el espesor.

El comportamiento de las rañas es diferente como lo es el tipo de arcilla que las constituye. Las ilitas y caolinitas que predominan en estos materiales no tienen la capacidad de modificar su volumen con las variaciones de humedad lo que, junto a su alto contenido, las hace muy poco permeables. Además la escasa cantidad de agua que percola a su través lo hace con un alto contenido de arcilla en suspensión, que va depositando en capas mas profundas en las que se incrementa la impermeabilidad. Como quiera que ocupan zonas muy llanas, se producen escorrentias superficiales que arrastran parte de la arcilla superior en suspensión, incrementando el contraste textural entre la superficie y las zonas profundas, permitiendo que el agua atraviese fácilmente los primeros centímetros del suelo y despues se detenga a cierta profundidad y se vea obligada a circular tangencialmente. La influencia de la materia orgánica solo alcanza a un espesor limitado que es al que podemos considerar suelo, aunque por debajo exista un gran espesor de material arcilloso semejante al del suelo pero que solo constituye, a lo sumo, un horizonte C. Esta es la razón de que desarrollen suelos menos profundos que los que encontrabamos en los depósitos arcillosos esmectíticos.

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Influencia sobre la morfología.

Al analizar la influencia de la roca sobre el espesor del suelo hemos visto como su coherencia y su naturaleza mineralógica influían sobre la formación de arcilla y sobre lo que podríamos denominar periodo de gestación del suelo.

Cuando la cantidad de arcilla formada alcanza un cierto nivel se van generando en el suelo zonas de diferente permeabilidad y los movimientos descendentes del agua sufren cambios de velocidad. Como el agua arrastra en suspensión cantidades varibles de arcilla, que dependen de muy diversos factores, la detención o disminución notable de su velocidad hace que una parte de esta arcilla suspendida flocule en algunos puntos y se deposite, con el consiguiente enriquecimiento de esa zona en ella y la disminución consecuente de la permeabilidad, lo que hace que una vez iniciado el proceso de acumulación se vea autoacelerado.

Estos horizontes enriquecidos en arcilla son los que conocemos como horizontes "Bt" o "B árgicos", mientras que los horizontes minerales en los que la arcilla solo procede de la alteración de los minerales primarios se conocen como horizontes "Bw" o "B cámbicos". La presencia de unos u otros hace que la morfología del suelo se modifique sensiblemente como podemos apreciar en la figura, entre el suelo procedente de la pizarra, frente a los derivados de granito o cuarcita con un contenido en arcilla notablemente menor. En el caso de la caliza es necesario que se produzca una desaparición total del carbonato cálcico, al menos en una zona del perfil para que sea posible el citado movimiento de la arcilla, pues ésta, como un coloide que es, no puede estar dispersa en un medio salino como el generado por el bicarbonato cálcico.

En el caso analizado se suman los efectos de la coherencia y de la composición por lo que el resultado, como era de esperar es muy evidente. Pero hay casos en que con una composición mineralógica muy parecida, la diferente coherencia o la distinta historia del material puede generar cambios morfológicos muy notables. Tal es el caso de materiales frecuentes en la Región como son el granito, roca ígnea, la arcosa, roca sedimentaria con composición muy parecida solo que sus avatares previos la han alterado algo y roporcionado un cierto contenido arcilloso, y los materiales aluviales que, en ciertos casos, proceden de áreas fuente graníticas y por ende con composición similar pero de tamaño más fino al ser el resultado del arrastre de suelos prexistentes.

La difícil arcillización del granito hace que el suelo resulte muy arenoso y con una gran permeabilidad que evita las acumulaciones de arcilla porque el agua no se detiene y porque la cantidad de material es suspensión es casi nula. Solo existe en el suelo sobre él desarrollado un horizonte B cámbico.

En el caso de la arcosa, su contenido previo en arcilla y su gestación mas rápida del suelo, proporcionan un medio menos permeable en el que es posible la formación de profundos horizontes B árgicos.

Por último, los materiales aluviales por su propia esencia van enterrando periódicamente al suelo impidiendo cualquier proceso de horizonación que no sea muy rápido, como sucede con los horizontes A e impidiendo la manifestación de procesos largos y el de acumulación de arcilla lo es. Ello nos lleva a un suelo prácticamente indiferenciado, en el que solo se observa la estratificación correspondiente a los periodos de acumulación de material y de reposo.

Las diferencias morfológicas entre materiales de composición diferente y coherencia semejante, ya las hemos analizado en el aprtado correspondiente al espesor para poder justificar sus diferencias en éste.

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Influencia sobre las propiedades físicas.

En las referencias al espesor y morfología hemos analizado suficientemente el tema de la diferente arcillización de los diferentes materiales originales por lo que sería redundante su exposición.

Ello nos lleva a concluir que la roca madre ejerce una fuerte influencia sobre la textura del suelo. Ésta ejerce una poderosa influencia sobre la estructura y ambas rigen todo el comportamiento físico del suelo.

De este modo, queda claro el influjo del material de origen sobre aspecto tan importantes como la permeabilidad, la retención de agua, la compacidad del suelo, su disponibilidad para el laboreo, etc. Si bien hay que resaltar que, por los movimientos de arcilla que hemos comentado, se producen notables contraste texturales entre los diferentes horizontes del suelo lo que incide sobre su comportamiento global.

A modo de ejemplo analicemos el caso de los suelos sobre rañas que ya hemos comentado. El fuerte contraste entre los horizontes superiores de carácter eluvial y los inferiores iluviales, puede hacer que en un regimen de precipitaciones de baja intensidad pero repetidas en el tiempo, el suelo sea capaz de absorber el agua caída, pero ésta se detiene al llegar al horizonte arcilloso de baja permeabilidad; aparentemente no hay encharcamiento porque no hay lámina de agua superficial, aunque en los 20 o 30 primeros centímetros el suelo se encuentre totalmente saturado de agua hasta el punto de provocar anoxia en las raíces de las plantas.

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Influencia sobre las propiedades físico-químicas.

El material original incide de forma importante en las caracteríaticas físico-químicas más importantes del suelo como son el intercambio iónico y el pH.

El principal factor determinante de la capacidad de intercambio catiónico (CIC) es la arcilla, por su concentración relativa en el suelo, pues la materia orgánica posee mayor capacidad que aquella pero su contenido es generalmente menor.

Ahora bien, no solo influye la cantidad sino la calidad pues tengamos en cuenta que una esmectita tiene una CIC de 2.5 a 4 veces superior a una ilita y de unas 15 veces más que una caolinita. Así, desde el punto de vista cuantitativo los materiales pizarrosos serán, dentro de las rocas coherentes, los que proporcionen suelos con mayor capacidad de retención catiónica, solo superados por los procedentes de rocas arcillosas.

En lo referente a la calidad de la arcilla, el comportamiento de la pizarra es muy variable, tanto como su composición. Al tratarse de un material de origen sedimentario, más o menos metamorfizado, el área de procedencia original es muy importante y así su composición es muy heterogénea. Como norma, presenta un predominio de ilita acompañada en proporción variable de caolinita, pero en algunos casos son las cloritas el componente dominante. Éstas son muy susceptibles de generar por transformación, vermiculita e incluso esmectitas, ambas con una CIC muy alta. La evolución de las ilitas va en el mismo sentido pero es más lenta.

De otra parte, de nada sirve tener una gran capacidad de retener iones si no disponemos de ellos en cantidad suficiente. De este modo los suelos procedentes de rocas básicas en las que la relación sílice/bases es baja, poseerán una mayor cantidad de bases y un complejo de cambio más saturado, que en el caso de las rocas ácidas.

El pH del suelo está relacionado con el grado de saturación de su comlejo de cambio de forma que los suelos insaturados tendrán un pH ácido que irá subiendo en función de la elevación de la saturación aunque no de forma lineal.

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Influencia sobre la fertilidad.

La fertilidad del suelo está en función de su aptitud para permitir el crecimiento de las plantas. No se trata solo de facilitar agua y nutrientes sino de mantener unas condiciones adecuadas para el enraizamiento, una aireación conveniente, etc.

Así podemos distinguir una fertilidad física, físico-química y química. En todas influye el material original del suelo.

En cuanto a las dos primeras están en función de las correspondientes propiedades del suelo que ya hemos revisado en los apartados correspondientes. La tercera está relacionada con la disponibilidad de nutrientes, en los que no solo hay que considerar su cantidad sino la forma en que se encuentran, que ha de ser la adecuada para su absorción por las plantas. Por otra parte, no todos los nutrientes proceden de la roca madre sino que algunos tienen su origen primordial en la materia orgánica como es el caso de nitrógeno, fósforo y azufre entre otros.

Los nutrientes procedentes del material mineral son los catiónicos fundamentalmente, mientras que los aniónicos son los procedentes de la materia orgánica, como el caso de los citados que la planta los absorbe en forma de nitratos, fosfatos o sulfatos.

La influencia del material original sobre los nutrientes catiónicos es obvia, pero también incide sobre los aniónicos. El suministro de nitratos se ve muy influido por la permeabilidad del suelo ya que al ser muy solubles, una permeabilidad excesiva favorece su lavado y consecuente eliminación, y ello se ve favorecido en los suelos arenosos.

De otra parte, los oxihidróxidos de hierro y aluminio tienen la capacidad de cargarse positivamente por liberación de hidroxilos, lo que se incrementa en suelos ácidos. En estas condiciones retienen aniones fuertemente, llegando a inmovilizar grandes cantidades de fósforo, dandose la paradoja que suelos con altos contenidos en fosfatos pueden resultar más deficientes que suelos más pobres. Si tenemos en cuenta que la presencia de óxidos u oxihidróxidos de hierro confiere al suelo colores brillantes en sus horizontes subsuperficiales, el color puede ser indicador de la presencia de los fenómenos citados.

Al tratar el influjo de la roca madre sobre las propiedades físico-químicas del suelo, vimos como los suelos de pH alto presentaban un grado de saturación alto, lo que equivale a una elevada disponibilidad de nutrientes catiónicos. Ahora bien, un nutriente esencial como es el potasio, es más frecuente en los minerales predominantes en las rocas ácidas, por lo que los suelos ácidos que hemos considerado pobres en bases pueden tener un contenido potásico más elvado que los suelos básicos.

Por último, la roca influye en el contenido salino de los suelos, mas como esta slinidad está asociada a ciertas margas y molasas triásicas y jurásicas y estos periodos, como todos los correspondientes a la Era Secundaria, no se encuentran presentes en Extremadura por estar ya emergida y constituir un periodo fuertemente erosivo y no deposicional, la salinidad natural del suelo no es fenómeno presente en esta Región, salvo la inducida pero... esa es otra historia.

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Actualizada 18/5/05