La superficie específica de las partículas del suelo viene determinada por su tamaño e influye en la retención de agua, la disponibilidad de nutrientes y la actividad biológica. Los suelos arenosos drenan rápido pero retienen pocos nutrientes, los limosos presentan propiedades intermedias y riesgo de compactación, mientras que los arcillosos almacenan agua y nutrientes, aunque pueden generar encharcamiento. Estas características afectan la fertilidad del suelo, la microbiota y la productividad agrícola, exigiendo estrategias de manejo adaptadas a cada tipo de suelo.
Arena, limo y arcilla: la importancia del tamaño
¿Cuál es el tamaño de las partículas minerales del suelo?
Si los clasificamos por tamaño, las partículas minerales sólidas que podemos encontrar en el suelo son cuatro: gravas o fragmentos de roca (tamaño mayor de 2 mm), arena (entre 0.05 y 2 mm), limo (entre 2 μm y 0.05 mm) y arcilla (menor de 2 μm). Los fragmentos de roca tienen una importancia relativa solo desde el punto de vista físico y, en cualquier caso, no forman parte de lo que llamamos "matriz" del suelo, que es el conjunto de partículas minerales y materia orgánica que se asocian entre sí para formar agregados, lo que es característico del suelo y nunca de la roca.
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| Extracción de una muestra de suelo arenoso en profundidad utilizando una barrena en los Pinares de Aznalcázar (Sevilla). Antonio Jordán/Imaggeo. |
Debido a su tamaño, las partículas de arena, incluso las más finas, pueden ser visibles a simple vista. Las partículas de arcilla, sin embargo, seguirían siendo invisibles aun usando un microscopio óptico. Si utilizásemos una lupa, las veríamos más o menos así:
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| Fracciones de tamaño de arena y limo. La arcilla sigue siendo demasiado pequeña para poder ser representada a esta escala. |
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¿Qué es la superficie específica?
La superficie específica se refiere al área superficial por unidad de masa de un material. En el contexto del suelo, esta propiedad varía según el tamaño y la composición de las partículas que lo conforman. Arena, limo y arcilla presentan diferencias significativas en su superficie específica, lo que influye en la retención de agua, la disponibilidad de nutrientes y otros procesos químicos fundamentales en el suelo.
Suponiendo que las partículas minerales del suelo tuviesen la forma de una esfera perfecta, que no es así, podemos aproximarnos al cálculo de su superficie específica a partir de su radio, dividiendo la superficie de la esfera entre su volumen.
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| Superficie específica (línea azul) de las partículas del suelo en función de su tamaño (suponiendo que todas las partículas son perfectamente esféricas). El intervalo de partículas de tamaño arcilla (2 μm) se representa en rojo, el de limo (2 μm - 0.05 mm) en verde y el de arena (0.05 - 2 mm) en azul claro. Una versión en inglés de esta imagen puede encontrarse aquí. |
En breve, esto quiere decir que la superficie de un grano de arcilla de 2 μm (el mayor tamaño de un grano de arcilla) sería de 1.257 · 10⁻⁻⁵ mm². Parece poco, pero si tenemos en cuenta el número de partículas que existen en apenas 10 g de arcilla, la suma de la superficie total es comparable a la de un campo de fútbol.
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| La superficie total de las partículas existentes en 10 gramos de un suelo arcilloso es comparable a la de un campo de fútbol. No es que yo sea un gran aficionado al fútbol, pero si lo fuese, sería del Betis, así que por eso pongo aquí al Estadio Benito Villamarín (💚). Deniman/Wikimedia Commons. |
¿Cómo afecta al suelo la proporción de arena, limo y arcilla?
Arena: baja superficie específica y drenaje eficiente
Las partículas de arena son las más grandes dentro de la clasificación del suelo (entre 0.05 y 2 mm). Debido a su tamaño, tienen una superficie específica relativamente baja, lo que afecta varias de sus propiedades:
- Drenaje rápido y baja retención de agua: Los suelos arenosos permiten un flujo rápido del agua debido al tamaño de sus poros, lo que facilita la aireación. Sin embargo, esta característica también implica que el suelo no retiene bien la humedad, lo que puede dificultar el crecimiento de plantas en climas secos.
- Baja capacidad de retención de nutrientes: La poca superficie específica limita la adsorción de nutrientes esenciales como el potasio o el calcio, lo que puede generar deficiencias en las plantas si no se aplican fertilizantes adecuados.
Un suelo con alto contenido de arena es ideal para cultivos que requieren buen drenaje, como la zanahoria o la vid, pero necesita un manejo adecuado para evitar la pérdida de nutrientes.
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| José A. González-Pérez (Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla, España) y Jason Stevens (Kings Park and Botanic Garden, Perth, WA, Australia) en una parcela de restauración de suelos cerca de Perth (WA, Australia). Antonio Jordán/Imaggeo. |
Limo: propiedades intermedias y riesgo de compactación
El limo tiene un tamaño de partícula menor que la arena (entre 2 μm y 0.05 mm) y presenta una superficie específica intermedia. Sus características principales incluyen:
- Mayor retención de agua que la arena: Debido a su tamaño más pequeño, el limo puede retener más humedad, lo que mejora su capacidad para sostener el crecimiento vegetal en comparación con suelos arenosos.
- Propensión a la compactación y al encharcamiento: Aunque el limo retiene agua, puede volverse impermeable si está en grandes proporciones, lo que puede generar problemas de drenaje y oxigenación.
- Superficie específica moderada y baja capacidad de retención de nutrientes: Aunque su superficie es mayor que la de la arena, el limo no contribuye significativamente a la adsorción de nutrientes.
Los suelos limosos pueden ser fértiles, pero su tendencia a compactarse los hace poco adecuados para cultivos que requieren un buen drenaje, como los frutales. Son suelos normalmente presentes en zonas donde predomina la sedimentación, como ocurre en marismas o fondos de lagunas o cauces fluviales secos.
Arcilla: alta superficie específica y capacidad de retención de nutrientes
Las partículas de arcilla son las más pequeñas del suelo (menos de 2 μm) y presentan la mayor superficie específica, lo que les confiere propiedades únicas:
- Alta capacidad de retención de agua: Los poros diminutos de la arcilla hacen que absorba y retenga grandes cantidades de agua. Sin embargo, en exceso, esto puede generar problemas de encharcamiento y dificultar el crecimiento de raíces.
- Carga eléctrica negativa y adsorción de nutrientes: La arcilla tiene una alta capacidad para retener nutrientes esenciales como calcio, magnesio y potasio. Esto evita que los nutrientes sean arrastrados por el agua (lixiviación) y los mantiene disponibles para las plantas.
- Propiedades coloidales y regulación del pH: Debido a su carga negativa, la arcilla interactúa con iones en solución, afectando la disponibilidad de nutrientes y contribuyendo a la regulación del pH del suelo.
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| Superficie de un suelo muy rico en arcillas. En este caso, se trata de arcillas esmectíticas, que al perder agua en las épocas secas se contraen y forman grietas en la superficie. Antonio Jordán/Imaggeo. |
Los suelos arcillosos son ideales para cultivos que requieren un suministro constante de agua y nutrientes, como el arroz, pero pueden necesitar drenaje artificial para evitar encharcamientos.
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| Superficie de un suelo arcilloso en el Parque Natural de Doñana. El suelo aparece compñletamente desprovisto de vegetación en verano, mientras que en invierno se cubre totalmente de una capa de hierba muy alta. Antonio Jordán/Imaggeo. |
¿Cómo afecta la textura del suelo a la adsorción, la disponibilidad de nutrientes y la contaminación?
La interacción entre la superficie de las partículas del suelo y los iones en solución tiene un impacto directo en varios procesos esenciales:
- Adsorción y desorción de nutrientes: La capacidad del suelo para retener y liberar nutrientes es clave para la fertilidad y el crecimiento de las plantas.
- Regulación del pH: Diferentes partículas afectan la acidez o alcalinidad del suelo, lo que influye en la disponibilidad de nutrientes.
- Vulnerabilidad a la contaminación: Suelos con alta superficie específica, como los arcillosos, pueden retener contaminantes por más tiempo, reduciendo su movilidad pero también dificultando su eliminación.
Un suelo con alta cantidad de arcilla, por ejemplo, puede retener metales pesados, evitando su filtración hacia aguas subterráneas, pero también dificultando su eliminación en caso de contaminación.
¿Cómo afecta la textura del suelo a la biología del suelo y la salud del ecosistema?
La superficie específica de las partículas del suelo influye directamente en la actividad biológica y en la salud de los ecosistemas naturales. Los microorganismos del suelo, como bacterias, hongos y protozoos, dependen de las condiciones fisicoquímicas del sustrato para su desarrollo y función ecológica.
En el caso de los suelos arenosos, debido a su baja retención de agua y nutrientes, los microorganismos encuentran menos recursos para desarrollarse. Su actividad suele ser menor y más dependiente de la materia orgánica disponible.
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| El profesor Gael Bárcenas (Universidad de Sevilla) observando un suelo arenoso en un bosque de pino de Dzūkija (Lituania). Antonio Jordán/Imaggeo. |
Los suelos limosos tienen una mayor disponibilidad de agua que la arena, lo que favorece la proliferación microbiana. Sin embargo, el riesgo de compactación puede reducir el oxígeno disponible, afectando a organismos aeróbicos como muchas bacterias beneficiosas.
En los suelos arcillosos, la alta capacidad de retención de agua favorece la actividad microbiana, pero el drenaje deficiente y la posible acumulación de materia orgánica mal descompuesta pueden generar condiciones anaeróbicas, promoviendo microorganismos que producen gases como metano.
¿Cómo afecta la textura del suelo a la descomposición de materia orgánica y al ciclo de nutrientes?
En suelos con mayor superficie específica, como los arcillosos, la materia orgánica se descompone más lentamente, lo que puede favorecer la acumulación de carbono en el suelo.
La arcilla, por su mayor superficie específica, retiene mejor los nutrientes esenciales, lo que ayuda a mantener la fertilidad a largo plazo en ecosistemas naturales.
En suelos muy arenosos, los nutrientes pueden lixiviarse con facilidad, lo que obliga a los ecosistemas a depender de ciclos rápidos de reciclaje de materia orgánica.
En un bosque, por ejemplo, los suelos arcillosos pueden almacenar grandes cantidades de nutrientes, lo que permite un ecosistema denso y diverso. En cambio, en un desierto con suelos arenosos, la falta de retención de agua y nutrientes limita el crecimiento de plantas y la diversidad de microorganismos.
¿Cómo afecta la textura del suelo a la producción agrícola y al rendimiento del cultivo?
Las propiedades del suelo tienen un efecto directo en la productividad agrícola. La capacidad de retención de agua, la disponibilidad de nutrientes y la aireación determinan qué cultivos pueden crecer en un suelo y qué manejo se requiere para optimizar la producción.
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| Suelo arcilloso cultivado cerca de Los Palacios y Villafranca (sur de la provincia de Sevilla). Antonio Jordán/Imaggeo. |
Ventajas y desventajas de los suelos arenosos para el cultivo
- Ventajas: Buen drenaje y facilidad para el desarrollo radicular.
- Desventajas: Baja retención de agua y nutrientes, lo que exige riego frecuente y fertilización constante.
- Cultivos adecuados: Cítricos, vid, zanahorias y otros cultivos que toleran suelos secos y bien drenados.
Ventajas y desventajas de los suelos limosos para el cultivo
- Ventajas: Retienen más agua y nutrientes que los arenosos, favoreciendo el crecimiento vegetal.
- Desventajas: Susceptibles a la compactación y al sellado superficial, lo que puede facilitar la erosión y afectar la aireación y el desarrollo radicular.
- Cultivos adecuados: Cereales, legumbres y hortalizas en suelos bien manejados.
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| Sello superficial causado por la lluvia en un suelo limoso cultivado. El sellado de la superficie interrumpe el flujo de agua y aire, asfixiando a las raíces y dificulta la emergencia de semillas. Antonio Jordán/Imaggeo. |
Ventajas y desventajas de los suelos arcillosos para el cultivo
- Ventajas: Alta retención de agua y nutrientes, proporcionando una buena base para el crecimiento de cultivos.
- Desventajas: Problemas de drenaje, susceptibilidad a la compactación y riesgo de encharcamiento.
- Cultivos adecuados: Arroz, pastos y cultivos con raíces poco profundas o tolerantes a la humedad.
Estrategias de manejo para mejorar la productividad del suelo
- En suelos arenosos: Aplicación de materia orgánica y riego por goteo para mejorar la retención de agua y nutrientes.
- En suelos limosos: Implementación de cultivos de cobertura y rotación de cultivos para reducir la compactación.
- En suelos arcillosos: Uso de drenajes subterráneos y labranza mínima para mejorar la aireación y evitar el encharcamiento.
En el caso de la producción de maíz, por ejemplo, un suelo demasiado arenoso requerirá más fertilización y riego, mientras que un suelo arcilloso puede necesitar drenaje adicional para evitar problemas de asfixia radicular.
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