Edafologia Apuntes 3fz72

Suelo  Sistema del agro ecosistema  Poli disperso  Entrada y salida de sustancias

1.1 Historia de la ciencia del suelo -

1803-1873 Justos Von Lebig

1er Investigador que aplico el método científico en el estudio del suelo y anunció la ley del mínimo “La insuficiencia de un elemento nutritivo en el crecimiento y desarrollo de las plantas, limita el efecto de todos los demás nutrimentos o elementos nutritivos”. -

1840-1903 Vassilli Vassilliebith Doku Chaev

Ruso que sentó las bases de la definición de un campo y método de estudio del suelo con su tesis “El Chernozem Ruso” -

1940 Bennett. Inicio la sistematización de la erosión eólica del suelo. 1960 Wischmeier y Smith sentaron las bases para el estudio sistemático de la erosión hídrica a través de la ecuación universal de pérdida del suelo (EUPS). 1960-USDA Público la versión final del soild taxonomy: sistema de clasificación de suelos Producto de 7 aproximaciones. Sociedad Internacional de la ciencia del suelo Montpelier Francia Internacional Soild Cience Society

1.2 Perspectivas de desarrollo de las ciencias del suelo. Sociedad internacional de la ciencia del suelo cada 4 años congresos. Agricultura de conservación cada dos años. -

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1998 Congreso internacional del suelo Montpelier Francia. Intenational Soil Sience Society. Cambia de nombre a: ISSU. International Soil Sience Union. Esto en reconocimiento a una visión multidisiplinaria en estudio del suelo implicado. 1) El papel del suelo en el medio ambiente. 2) El papel del suelo en el ciclo hidrológico. 3) Importancia de que la sociedad adquiera conciencia sobre el papel del suelo (en un contexto del medio ambiente). 2002 Congreso en Vankoc Tailandia  Se sistematizaron las tendencias mundiales en el estudio del suelo.

Inicio la sistematización sobre las formas en que el suelo tiene que ver con fenómenos mundiales.

1.3 Historia de las ciencias del suelo en México. Antes de 1521 Las culturas mesoamericanas poseían un gran conocimiento del suelo y los cultivos

La cultura olmeca y maya Tenía conocimientos sobre riego y drenaje, Fertilización y nomenclatura del suelo. Kankab= Vertisol (arcilloso con grietas) Alkache= Luvisol (rojo con lixiviación de arsillas) Tzekel= Leptosol (rendisco del gado, negro > [Materia Organica]

Cultura acolhuacan, Texcoco, el cerro del Tetzcutzinco con el rey Nezahualcoyotl, desarrollo conocimientos sobre el manejo del agua y el control de la erosión. -

Terrazas tipo Nezahualcoyotl aporte al mundo Construcción de canales para la conducción de agua de un cerro a otro

Cultura Mixteca-Zapoteca: Desarrollo conocimientos trascendentales en el manejo de la erosión del suelo y producción de cultivos.

Periodo colonial Introducción de Alimentos, animales y plantas, instrumentos y tecnología a la producción agrícola *Cabra degrada el suelo * Arado egipcio: Labra el suelo y lo expone a la erosión.

Periodo de la Independencia. -

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1943 Se crea la OEE ( Oficina de Estudios Especiales  Personal investigador de E.U.  Investigación: Fertilización y mejoramiento genético. 1958 Chapingo crea la carrera de suelos 1959 Se crea el colegio de posgraduados y la rama de suelos

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1961 OEE+IIA= INIA (instituto nacional de investigaciones agrícolas. 1963 Primer congreso nacional de la ciencia del suelo por la sociedad Mexicana de la ciencia del suelo SMCS 1985 INIA+ INIP+ INIF= INIFAP (instituto nacional de investigaciones forestales agrícolas y pecuarias)

Logros de la investigación -

Generación de fórmulas de investigación N-P-K Generación de variedades mejoradas de maíz Se mejoran los rendimientos para maíz y trigo, maíz 2 veces y trigo 4 veces. Elaboración de mapas topográficos, suelos, vegetación Elaboración de manual de conservación de suelos y aguas Generación de la metodología de agroecosistemas y fisiografía. Para investigación y aplicación de resultados Generación de conceptos como agrohabitad y agroecosistema

Perspectivas de la investigación en ciencia del suelo en México. La investigación en la ciencia del suelo debe ser acorde a las circunstancias de los agricultores (Echa en terreno de los agricultores) -

Tomar en cuenta el medio ambiente en el contexto de la sustentabilidad (aprovechamiento y uso sostenible del suelo). Actualización de planes y programas de estudio y educación en general. Retomar las preocupaciones internacionales como:  Calentamiento global  Contaminación  Desertificación  Tipos de agricultura

1.4 Principales unidades de suelo en México Unidad Leptosol lítico Luvisol Leptososl Castanozem Vertisol Regosol Yermosol Andosol Cambisol Otros Total

Superficie (ha) 24.4 17.3 13.4 29.0 9.5 9.3 16.9 7.3 3.9 50 195.8

Proporción (%) 14.18 8.8 6.8 14.8 4.8 4.7 8.6 3.7 1.9 25.4 100%

II Génesis y morfología Objetivo: comprender el origen y evolución del suelo para replicar sus características (físicas, químicas y biológicas) con el propósito de relacionarlos con el crecimiento y desarrollo de los cultivos.

2.1 factores de formación del suelo. El suelo es variable en el espacio y dinámico en el tiempo debido a la influencia de los factores de formación. 1) Roca 4) Organismos 2) Clima 5) Tiempo 3) Relieve de geoforma 1) Roca: material cuya transformación es por la influencia de los demás factores de formación dan origen al suelo. El material parental es un factor pasivo que recibe el efecto de los demás factores. Rocas ígneas sedimentarias y metamórficas; se transforman y pueden dar origen a diferentes suelos dependiendo del clima y otros factores Una misma roca en diferente clima puede originar diferente suelo y al revés, debido a la misma constitución genética. 2) Clima

Elementos: Factores: Influencia de la precipitación a) Percolante precipitación > evapotranspiración Mayor cantidad de agua en el suelo que puede infiltrarse y causar lixiviación o escurrir y causar erosión. b) No percolante precipitación < evapotranspiración. c) Ascencional precipitación > evapotranspiración. d) Inundación: Exceso de agua en la superficie y en todo el perfil. Influencia de la temperatura La temperatura (medición del calor) producto del movimiento en las moléculas de un cuerpo, debido a la radiación solar dilata y contrae los materiales provocando su ruptura.

Geo forma o relieve (forma superficial del terreno)

Dependiendo de la ubicación del material estará afectado por el relieve: inclinación, exposición

Organismos Flora y fauna Fauna excavadora, macro organismos que hacen cavidades en los materiales provocando mayor porosidad en influencia de los materiales. Fauna no excavadora: micro organismos transforman químicamente los materiales: hongos, bacterias, actinomicetes

Otros macro organismos: aves, asnos,… Influencia de la flora Directa: raíces penetran y fracturan Indirecta: a través del incremento de la materia orgánica y del sombreado.

Tiempo La influencia de los demás factores se asentara a través del tiempo S=  (r,c,g,o)t Dónde: S= suelo c= clima o=organismos r=roca g= geo-forma t= tiempo La influencia del hombre se incluye en organismos y ocurre a través de sus prácticas de manejo (m) S=  (r,c,g,o)t +mt Para algunos autores se separa la influencia del hombre Problema: expresar la cantidad de suelo que se forma en ton/Ha/año si la tasa de formación es de 0.2 – 1.0 ml/ año Pendiente

2.2 Rocas y minerales del suelo

El ciclo de las rocas Conjunto de procesos naturales que transforman un tipo de rocas en otro tipo de rocas

Clasificación de rocas Ígneas Se forman por enfriamiento y solidificación del magma según la condición en la que el magma se enfría las rocas que resultan pueden ser:

III Propiedades físicas del suelo Objetivo: identificar las características y propiedades físicas del suelo para explicar su efecto y desarrollo de las plantas

Propiedades físicas Manifestación mecánica (visible) de los materiales orgánicos e inorgánicos dl suelo para expresar contenido de humedad, porosidad y fertilidad.

3.1 Espesor de suelo Distancia o profundidad del suelo desde la superficie hasta el límite inferior (cm). Importancia 1) Por el espacio de exploración radical 2) Por la capacidad de retención de agua, nutrientes, aire, etc. Anclaje lo que redunda en mayor productividad 3) Susceptibilidad a erosión 4) a la mecanización 5) Valor de la tierra Clasificación del suelo por profundidad Clase Muy somero Somero Moderadamente profundo Profundo Muy profundo

Profundidad (cm) < 25

26-50 51- 100 101-150 >150

Profundidad media (cm) de los sistemas radicales de los cultivos < 60 cm Arroz Brócoli

60-100 cm Apio Berenjena

100-150 Ajo Alcachofa

150-200 cm Calabaza Camote

>200 cm Almendra Cereza

Cebolla Espinaca Lechuga Pastos Rábanos Trébol

Calabacita Coliflor Chícharo Chile Fresa Frijol Maíz Papa Zanahoria

Algodón Avena Cereales Haba Pepino

Cártamo Cítricos Higuera Maíz Melón Pastos Remolacha Sandia Sorgo

Chabacano Ciruelo Durazno Esparrago Jitomate Nogal Olivo Peral Plátano Vid Alfalfa

3.2 color del suelo Unidad IV Agua y atmosfera del suelo Objetivo: reconocer y determinar las clases de agua en el suelo para explicar su uso por las plantas

4.1 Contenido de agua en el suelo Contenido de agua: cantidad de humedad en peso o volumen en un momento dado. Humedad gravimétrica: en términos del peso (

)

Dónde: w = contenido de humedad (%) Mw= masa o peso del agua (g) Ms= masa o peso del suelo (g) Humedad volumétrica: en términos de volumen (

)

Dónde: w=contenido de humedad en suelo (%) Vw= volumen ocupado V del agua (cm3) Vs = volumen ocupado por el suelo (cm3) 100= constante para expresar en % procedimiento para determinar la humedad del suelo a) Humedad gravimétrica 1) tomar aleatoriamente una muestra de suelo a la profundidad deseada 2) etiquetar la muestra y trasladarla en un recipiente hermético al laboratorio 3) pesar la muestra antes y después de secarla en la estufa a 105° C por 48 Horas. 4) Determinar el contenido de humedad mediante la siguiente relación:

(

)

Dónde: W = humedad gravimétrica y resulta en % Psh = peso del suelo húmedo (g) Pss = peso del suelo seco (g) 100 = constante para expresar la humedad en % b) Humedad volumétrica Seguir el mismo procedimiento y determinar la densidad aparente del suelo (Dap)

Dónde: Dap = densidad aparente del suelo g/cm3 Pss = peso del suelo seco (g) Vsh = volumen del suelo húmedo (cm3)

Unidad V Materia orgánica del suelo Objetivos: comprender el papel de la materia orgánica en el suelo y su efecto en el crecimiento y desarrollo de las plantas y determinar su contenido y necesidades, así como los resultados de su proceso de descomposición Materia Orgánica: Mezcla compleja y variada de sustancias que contienen carbono (C) orgánico (producto de la descomposición)

5.3 Descomposición de la materia orgánica en el suelo Descomposición: Proceso de degradación mediante oxidación de los materiales orgánicos con la participación de micro organismos

Dos tipos de descomposición: Descomposición aeróbica, ocurre en suelos aireados, todos los materiales orgánico son sujetos a descomposición ocurriendo los siguientes sucesos 1. Descomposición enzimática: generando productos como; CO2, H2O, energía, etc. 2. La descomposición genera elementos nutritivos para las plantas: N, P, K, Ca... etc. Mineralización: Descomposición de la M.O. hasta sus elementos minerales más simples: C, N, O, P, K, Ca...etc. Los elementos pueden permanecer en el suelo formando parte de los microorganismos 3. Se forman compuestos muy resistentes a la acción microbiana (ácidos húmicos)

Descomposición de los materiales orgánicos Material Azucares, almidones Proteínas simples Proteínas complejas Hemicelulosas Celulosas , grasas, aceites Ligninas, fenoles...

Velocidad Rápida CO2, H2O NH4+, No3SO4, etc. Energía Lenta

Oxidación de compuestos orgánicos a base de C e H R-(C4H)+ 2O2

CO2

+ H2O + 480KJ/mol energía

Oxidación de proteínas 1. Proceso de descomposición microbiana 2. Se liberan además de C e H, aminoácidos, glicina, cystina, adhenina. 3. Los aminoácidos liberan: NH4+, NO3-, SO4... que pueden ser aprovechados por las plantas 4. Los subproductos como el NH4+ puede llegar a un proceso de mineralización total liberando N e H

Oxidación de ligninas 1. 2. 3. 4. 5.

Descomposición de cadenas largas de anillos fenólicos Los enlaces en las cadenas son variables y muy fuertes Existen pocos microorganismos que degradan la lignina (hongos) El proceso de descomposición es lento El humus que se forma es muy estable

Descomposición anaeróbica 1) 2) 3) 4) 5)

Ocurre en ausencia de O2 El proceso es más lento que la aeróbica Ocurre en suelos húmedos y el O2 es insuficiente Los micro organismos aeróbicos no funcionan Funcionan los micro organismos anaeróbicos y facultativos

UNIDAD VI Organismos del suelo

Objetivo: caracterizar la naturaleza de los organismos del suelo, su papel y función en el proceso de descomposición de los materiales orgánicos para explicar su efecto en crecimiento y desarrollo de las plantas

Macro, Meso, y Microorganismos Organismos del suelo: ente vivo (criatura) que pasa toda o parte de su vida en el suelo y que participa en la descomposición de los materiales orgánicos para obtener de ellos nutrimentos y microorganismos.

6.1 clasificación de los organismos del suelo Reino Monera (Procariotas) Protista Eucarióticos Fungí (eucarióticos)

Plantae Animalia

División o Phylos  Bacterias  Arqueas  Protistas parecidos a hongos (mohos)  P. parecidos a plantas (algas)  P. parecidos a animales (amibas)  Quitridioicetos  Ascomicetos  Deuteromicetos  Cigomicetos basidiomicetos  Briofitas  Traqueofitas  Esponjas  Hiedra, anemonas y medusas  Gusanos planos  Gusanos redondos  Gusanos segmentados  Insectos, arácnidos y crustáceos  Caracoles, almejas y calamares  Estrellas y erizos de mar  Vertebrados

6.2 influencia de las condiciones ambientales sobre los organismos del suelo Condiciones T° Humedad Aire luz

Influencia T° Optima 25 - 35°C Optima (50 - 70%) O2 respiración (21%) suelo < atmosfera CO2 energía (0.033%) suelo> atmosfera Importante en la fotosíntesis

pH

Actinomicetos 7.0 – 7.5 Bacterias 6.0 – 8,0 Hongos 4.6 – 5.0 Presencia de M.O.

M. O.

6.3 Distribución de los organismos en el perfil del suelo La mayor proporción de organismos se encuentran en la superficie

6.4 Influencia de los organismos en las plantas -Actividad de los organismos del suelo El crecimiento y desarrollo de las plantas

-Velocidad de descomposición la materia orgánica a) aeróbica, más lenta b) aeróbica más rápida

Procesos de descomposición: Amonificación: proceso de transformación química y biológica de la materia orgánica en amoniaco N orgánico

NH4+ (Amonio)

El amonio puede tener tres destinos 1) Puede ser absorbido directamente tal cual por l planta 2) Puede ser perdido o volatilizado a la atmosfera NH4++OHNH3-+H2O (gas amoniacal volátil) Volatilización: proceso de transformación del amonio en gas amoniacal y su perdida la atmosfera 3) Entra en proceso de nitrificación, la cual ocurre en dos etapas Etapa 1 NH4+1.5O2 Amonio

oxigeno

Etapa 2 NO2-+.5O2 Nitrito

oxigeno

Nitrososoma bacteria

Nitrobacter bacteria

NO2-+H2O+2H+275KJeNitrito

cambia pH

NO3-+75KJeNitrato

Energía

Implicaciones: 1) Proceso de oxidación del amonio 2) Proceso biológico (participación de bacterias)

Energía

3) El nitrito es un compuesto toxico para las plantas, por lo que el paso de la etapa 1 a la 2 es muy rápida 4) El proceso acidifica el medio o suelo por la liberación de hidrógenos (H+) 5) El proceso libera energía para los micro organismos 6) El nitrato es absorbido por las plantas 7) El pH óptimo para que ocurra la nitrificación es de 7.0 a 8.0 *Cuando el pH es acido hay mayor [MO]

6.5 Cambios en los constituyentes del suelo 1. Cambios en los carbonatos de Ca, Mg, … CaCO3+H2SO4

CaSO4+H2O+CO2

-soluble

+ soluble

2. Cambios en fosfatos Ca3 (PO4)2+4HNO3 -soluble

CaHPO4 + 2Ca (NO3)2 + soluble

3. Cambios en los compuestos de K 3KAlSi3O8 +H2CO2 -soluble

K2Al3Si3O12 +K2CO3 +6SiO2 + soluble

Esto quiere decir que compuestos menos solubles se hacen más solubles pudiendo liberar los nutrimentos que los integran

6.6 Fijación biológica del nitrógeno a) Fijación industrial del nitrógeno (N) consiste en fijar el nitrógeno de la atmosfera N2 + 3H2 , 78% de N se encuentra en la atmosfera N=N + 3H2 2N (NH3-) Amonio Mo Fe

Requerimientos

-Temperatura 400-500°C -Condiciones anhídricas: sin humedad -Condiciones anoxicas: sin oxígeno O2 -Catalizador: Fe, Mo

b) Fijación del N N=N + 8H + 6e -

2 (NH3-) + 2H

1 Requerimientos: los mismos 2

3

¿Cómo es posible la fijación biológica de Nitrógeno en condiciones de temperatura °T ambiental, humedad, con O2 y a veces con limitaciones de Fe y Mo? Respuesta en investigación Participan dos proteínas Contribuye con electrones e-

Fe

Punto P (Fe) Punto M(Fe,Mo)

Absorbe N de la atmosfera y libera NH3-

Unidad VII Propiedades Físico químicas del suelo