Seguimos con los suelos y ahora le toca el turno a la fracción mineral, materia mineral, aquella que proviene de la roca madre.

La composición de la corteza terrestre.

La fracción no coloidal.

La fracción coloidal.

El suelo. Componentes inorgánicos: la materia mineral.

La composición de la corteza terrestre.

Un suelo en origen es un reflejo del material del que procede; una vez que pasa a ser un suelo cultivado intensivamente ahí entra en juego la composición del agua de riego, pero no nos adelantemos.

Mas del 80% de la corteza terrestre tiene esta composición:

Elemento

% en peso

Aluminio

8

Calcio

3,5

Hierro

5

Magnesio

2

Oxígeno

46,5

Potasio

2,5

Silicio

27,5

Sodio

2,8

Tabla de composición de materia mineral del 80% de la tierra

Como vimos en el artículo dedicado a las propiedades físicas del suelo los componentes inorgánicos del suelo se pueden clasificar atendiendo a su tamaño o en función de su reactividad química; en este artículo vamos a incidir en este segundo aspecto. En función de su reactividad química la fracción no orgánica o inorgánica del suelo se puede clasificar en fracción coloidal y fracción no coloidal.

Fracción no coloidal.

Está compuesta por las partículas que no pasan el tamiz de 2 mm de luz y tenemos a las arenas gruesas, gravillas, gravas y cantos rodados. Debido a su tamaño actúan como partículas independientes y aunque sí que tienen importancia en la estructura de un suelo no aportan nada a las propiedades agronómicas de estos y si su presencia es excesiva incluso son perjudiciales. Pero a medida que estas partículas van disminuyendo de tamaño empiezan a aumentar su superficie específica y comienzan a actuar entre sí.

Relación entre el aumento de la superficie con la disminución del tamaño de partícula de la materia mineral del suelo.
Relación entre el aumento de la superficie con la disminución del tamaño de partícula.

La arena. Es la fracción de mayor tamaño de las partículas que forman un suelo agrícola. Se compone principalmente de los materiales resultantes de la descomposición de la roca madre la cual está compuesta principalmente por aluminosilicatos; cuarzo, feldespato, micas y carbonatos son los principales componentes de la arena. Su superficie puede ser angulosa o redondeada en función del tiempo que lleve erosionándose. No retienen agua (favorecen el drenaje y la aireación de los suelos), su inercia térmica es muy baja (se calientan y se enfrían rápidamente) y son poco fértiles al no retener nutrientes.

El limo. Tiene un tamaño intermedio entre las arenas y las arcillas y están formados principalmente por cuarzo. Presentan más cohesión, plasticidad y adsorción que las arenas por lo que ya tienen una fertilidad mínima. Son tendentes a formar costras en la superficie.

La arcilla. Se origina cuando durante el proceso de erosión de la roca madre ocurren determinadas reacciones químicas. Sus partículas son las que menor tamaño tienen y por lo tanto mayor superficie específica y son fundamentales en las propiedades agronómicas que buscamos en un suelo, como la capacidad de intercambio catiónico, absorción de agua, plasticidad y cohesión. Los suelos arcillosos son difíciles de trabajar cuando están muy húmedos o muy secos por lo que el laboreo debe hacerse en un estado de tempero adecuado. Son los más fértiles.

La fracción coloidal.

Las arcillas. Son las partículas más pequeñas de la fracción de materia mineral del suelo (diámetro entre 0,001 y 0,005 mm). Son el resultado final del proceso de erosión físico, químico y biológico de la roca madre y están compuestas principalmente por silicatos de aluminio hidratados, óxidos de hierro y aluminio, cuarzo y caliza. Solo las partículas con diámetro menor de 0,002 mm tienen propiedades coloidales.

La estructura de las arcillas es en forma de láminas cristalinas tetraédricas (silicio y oxígeno) u octaédricas (aluminio, hierro+2,+3 y Magnesio).

Tetraedro
Tetraedro
Octaedro
Octaedro

Las capas de tetraedros u octaedros forman láminas y la disposición de estas láminas dan lugar a distintos tipos de estructuras, teniendo todas ellas carga negativa en su superficie lo que hace que fijen multitud de cationes (H+, Ca+2, Mg+2, K+ y Na+, y en menor proporción NH4+, Mn+2, Zn+2 y Cu+2). Estos cationes forman el complejo de cambio del suelo, ya que pueden intercambiarse con los cationes que se encuentran disueltos en la solución del suelo. Pero la carga de las arcillas tiene carácter anfótero, es decir, pueden actuar como ácido o como bases en función del pH del suelo; a pH ácido los grupos OHde las estructuras cristalinas captan protones dando lugar a estructuras con carga positiva lo que disminuye las pérdidas del anión nitrato por percolación profunda. Si el pH es básico las moléculas de agua de la estructura de las arcillas pierden un protón originando estructuras con carga negativa. Las arcillas sin carga eléctrica están en el punto isoeléctrico.

Principales tipos de arcillas. Son el resultado de las distintas combinaciones de estructuras tetraédricas u octaédricas:

La caolinita. Este aluminosilicato es de los más abundantes en los suelos muy erosionados propios de las zonas húmedas tropicales y subtropicales y proceden de rocas ácidas. La unidad cristalina está formada por estructuras tetraédricas unidas entre sí por los átomos de oxígeno que quedan libres. Esta unión es muy fuerte por lo que estas estructuras cristalinas no admiten dilatación alguna al humectarse, siendo la única superficie activa en cuanto a la adsorción de cationes la superficie externa. En general los suelos ricos en caolinita tienen poca plasticidad, poca capacidad de cambio y suelen ser poco fértiles.

caolinita materia mineral
caolinita

La montmorillonita. Las estructuras cristalinas están formadas por dos láminas de silicio y una de aluminio; cuando se humectan se expanden permitiendo la entrada de agua y cationes. Es propia de suelos muy erosionados de climas secos o de climas húmedos donde la roca originaria es básica. Aportan buenas propiedades agronómicas a los suelos.

montmorillonita
montmorillonita

Las micas hidratadas. Su estructura cristalina se cimenta en los enlaces denominados “puentes de potasio” lo que no permite una gran dilatación y sus propiedades agronómicas están entre la caolinita y la montmorillonita.

micas hidratadas
micas hidratadas

La clorita. Al contrario que ocurría con las micas, las estructuras laminares se mantienen por los hidróxidos de magnesio y de aluminio más que por los cationes potasio. No dilata cuando se humecta y su superficie de cambio es similar a la de las micas.

clorita materia mineral
clorita

La vermiculita. Se la conoce como arcilla hinchable y entre las láminas tiene magnesio en vez de potasio. Tiene una alta capacidad de cambio catiónico.

vermiculita
vermiculita

Los minerales intermedios. Este grupo de materia mineral lo conforman cualquiera de los anteriormente vistos, ya que las arcillas que contienen hidróxido de aluminio, este puede ser reemplazado fácilmente por los iones adsorbidos. Suelen tener grandes cantidades de magnesio y aluminio y están cargados positivamente por lo que su capacidad de cambio es limitada.

Los óxidos, hidróxidos y oxihidróxidos. Están presentes en todos los suelos, pero principalmente en aquellos de zonas tropicales con alta pluviometría donde esta arrastra hacia capas profundas el silicio, magnesio y calcio predominando entonces el hierro, el manganeso y el aluminio. Aunque no son muy abundantes son muy importantes en las propiedades del suelo debido a su alta superficie específica y gran actividad química:

  1. Tienen carácter anfótero; por encima del punto isoeléctrico tienen carga positiva, no tienen carga en el punto isoeléctrico y por debajo de este tienen carga negativa. Este aspecto ayuda al poder amortiguador de los suelos.
  2. Tienen capacidad de retención de agua y de cambio catiónico, si bien menor que cualquiera de las arcillas que hemos visto.
  3. Influyen en la coloración de los suelos.
  4. Ayudan a cohesionar los suelos.