El Suelo: Un Recurso Natural Vital
Generalmente se acepta que el suelo es la parte exterior de la corteza terrestre, en la cual las rocas se han desintegrado por efecto del intemperismo, formando una capa blanda en la que vive la flora y la fauna microbiana que, actuando como laboratorio vivo, transforma la materia mineral en alimento para las plantas. Éstas, a su vez, sirven como alimento a los animales y al hombre. Es decir, el suelo es el recurso natural que, junto con el agua en forma de corrientes y lluvias, permite el establecimiento de actividades forestales, agrícolas y ganaderas.
Sobre y dentro del suelo se desarrollan las plantas verdes, animales, organismos fotosintéticos, bacterias y hongos. El suelo es un sistema cambiante muy frágil, el cual evoluciona junto con el ecosistema global y, si no se protege de manera adecuada, puede alterarse y degradarse irreversiblemente.
El interés de la humanidad por el crecimiento de las plantas y la producción de alimentos fomenta el estudio de los suelos. La capacidad de producir alimentos es un factor fundamental para la evolución de la sociedad.
Las sociedades primitivas ya entendían la importancia de mantener la fertilidad del suelo: variaban los cultivos, los abonaban, devolvían los desperdicios orgánicos al suelo y mantenían la rotación de los cultivos. En un país predominantemente agrícola como México, nadie puede dudar de la importancia capital que tienen los suelos. Su estudio no puede separarse de la hidrología, el clima y los recursos vegetales.
No obstante que la orografía, la ubicación, la historia geológica, la vegetación, el agua, las temperaturas, los vientos y los animales determinan los tipos de suelo, corresponde al hombre organizar su empleo correcto, no sólo en el aspecto técnico sino también en el económico.
El Suelo como una Mezcla Heterogénea
Con lo aprendido hasta ahora, estarás de acuerdo en que el suelo es una mezcla heterogénea formada por componentes en estado líquido (agua), gaseoso (aire) y sólido (compuestos orgánicos e inorgánicos como los minerales), que son los que se encuentran en mayor proporción.
El suelo es una mezcla heterogénea formada por:
- Una disolución del suelo que contiene agua y sales.
- Sólidos formados por materiales orgánicos y materiales inorgánicos, que se diferencian por sus propiedades características, por ejemplo, por su aspecto, solubilidad en agua, reactividad frente a ácidos o agua oxigenada, etcétera.
- Gases, contiene O₂ y CO₂.
Fases del Suelo
Fase Líquida: Agua en el Suelo
Los poros del suelo están ocupados por aire y agua. Normalmente, el aire ocupa gran parte del espacio de los poros más grandes, mientras que el agua emplea los poros más pequeños. La función del agua es importante en los suelos porque intemperiza las rocas, los minerales primarios y secundarios. La hidrólisis ioniza los macro y micronutrimentos que la planta toma del suelo por medio de sus raíces; la materia orgánica se fermenta y se biodegrada fácilmente cuando está húmeda. Estos mecanismos garantizan el movimiento de los nutrimentos que las plantas necesitan para crecer. Existen tres funciones que se interrelacionan con la adecuada dotación de agua a las plantas: la retención de agua en el suelo y el almacenamiento de agua a través de los poros.
Fase Gaseosa: Aire en el Suelo
La función del aire en el suelo es proporcionar el oxígeno necesario para los procesos vitales de las plantas, a través de toda la zona de raíces. El aire del suelo comúnmente contiene de 10 a 100 veces más dióxido de carbono y un poco menos de oxígeno que el aire normal.
Fase Sólida: Materia Orgánica
La materia orgánica de los suelos se forma y acumula gracias a la incorporación de residuos vegetales a nivel de la rizosfera y por la caída de las hojas, frutos, corteza de los árboles, así como por la descomposición microbiana de cadáveres de animales.
Materia Inorgánica
La mayoría de los elementos de la corteza terrestre coexisten en combinación con uno o más elementos, para formar compuestos llamados minerales. El contenido mineral de los materiales es de gran importancia en la determinación de los niveles de fertilidad de los suelos jóvenes.
Características de Compuestos Orgánicos e Inorgánicos
Compuestos Inorgánicos
Tienen:
- Enlaces iónicos.
- Puntos de fusión muy altos (>500°C).
- Puntos de ebullición muy altos (>1000°C).
Son:
- Generalmente solubles en agua.
- Electrólitos.
- Conductores de electricidad.
No son:
- Solubles en solventes orgánicos.
- Inflamables.
Compuestos Orgánicos
Tienen:
- Enlaces covalentes.
- Puntos de fusión bajos o se carbonizan.
- Puntos de ebullición bajos.
Son:
- Generalmente solubles en solventes orgánicos.
- Inflamables.
No son:
- Electrólitos.
- Conductores de electricidad.
Materiales Orgánicos e Inorgánicos
Materiales Orgánicos
Son así considerados cuando contienen células de vegetales o animales. Estos materiales pueden usualmente disolverse en líquidos orgánicos como el alcohol o los tetracloruros, no se disuelven en el agua y no soportan altas temperaturas. Algunos de los representantes de este grupo son:
Materiales de Origen Inorgánico
Son todos aquellos que no proceden de células animales o vegetales o relacionadas con el carbón. Por lo regular se pueden disolver en el agua y en general resisten el calor mejor que las sustancias orgánicas. Algunos de los materiales inorgánicos más utilizados en la manufactura son:
- Los minerales
- El cemento
- La cerámica
- El vidrio
- El grafito (carbón mineral)
Compuestos Químicos en el Suelo
Óxidos
Son compuestos binarios, formados con oxígeno y prácticamente con todos los elementos de la tabla periódica. Ejemplos: Na₂O (óxido de sodio), CaO (óxido de calcio), Fe₂O₃ (óxido de hierro III), CO₂ (óxido de carbono IV), Cl₂O₃ (óxido de cloro III).
Los óxidos se clasifican en óxidos metálicos (óxidos básicos) y óxidos no metálicos (óxidos ácidos).
Óxidos Metálicos (Óxidos Básicos)
Son compuestos formados por un metal con oxígeno. Ejemplos de la formación de óxidos metálicos:
- 4Na + O₂ → 2Na₂O
- 2Ca + O₂ → 2CaO
- 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
Óxidos No Metálicos (Óxidos Ácidos)
Son compuestos formados por un no metal con oxígeno. Ejemplos de la formación de óxidos no metálicos:
- Si + O₂ → SiO₂
- N₂ + O₂ → 2NO
- C + O₂ → CO₂
Hidróxidos
Son compuestos formados por un metal y un ion oxidrilo o hidroxilo, su formación es a partir de la combinación de un óxido metálico con agua. Ejemplos:
- MgO + H₂O → Mg(OH)₂
- Na₂O + H₂O → 2NaOH
Ácidos
Se clasifican en oxiácidos e hidrácidos.
Oxiácidos
Son ácidos que en su molécula contienen oxígeno. Ejemplos: H₂SO₄ (ácido sulfúrico), H₂CO₃ (ácido carbónico) y HNO₃ (ácido nítrico). La formación de los oxiácidos es a partir de la combinación de un óxido no metálico con agua:
SO₃ + H₂O → H₂SO₄
CO₂ + H₂O → H₂CO₃
Sales
Compuestos formados con un metal (como ion positivo) unido a un ion negativo.
Sales Neutras
Formadas por un ion metálico (catión) y un ion negativo (anión). Ejemplos: MgCO₃, AgCl, Al₂(SiO₃)₃ y NH₄NO₃.
Observa que la sal se forma con un ion metálico Mg⁺², Ag⁺, Al⁺³ y NH₄⁺ (ion positivo), escrito en el lado izquierdo unido a un ion negativo CO₃⁻², Cl⁻, SiO₃⁻² y NO₃⁻.
Sales Binarias
Formadas por dos elementos, un ion metálico y uno no metálico. Ejemplos: LiCl, Al₂S₃, SnBr₂, CaF₂.
Oxisales
Formadas con un ion metálico y un anión poliatómico que contiene oxígeno. Ejemplos: Na₂CO₃, K₂SO₄, Ca₃(PO₄)₂.
Sales Ácidas
Formadas por un ion metálico y un catión hidrógeno, se derivan de los oxiácidos en donde el ion metálico sustituye parcialmente a los hidrógenos. Ejemplos: NaHCO₃, CaHPO₄, KHSO₄.
Nutrientes Esenciales para las Plantas
Existen hoy 17 elementos considerados esenciales para el desarrollo correcto de las plantas. Además, se caracterizan 4 elementos como benéficos en algunas especies vegetales (sodio, cobalto, vanadio y silicio). Según el criterio de la concentración en los tejidos vegetales, los nutrientes minerales se pueden clasificar en:
Macronutrientes
Dentro de los mismos encontramos al hidrógeno (H), oxígeno (O), carbono (C), que son provenientes del aire y el agua; nitrógeno (N), potasio (K), fósforo (P), azufre (S), calcio (Ca) y magnesio (Mg).
Micronutrientes
También denominados oligoelementos por su baja concentración, son tan importantes para las plantas como los macronutrientes. Una deficiencia o toxicidad de algún micronutriente puede reducir el rendimiento tanto como cualquier macronutriente. Son considerados micronutrientes el cloro (Cl), hierro (Fe), boro (B), manganeso (Mn), zinc (Zn), cobre (Cu), níquel (Ni), molibdeno (Mo).
Cada nutriente participa de diferentes procesos en el metabolismo de las plantas de forma general.
Sales y Compuestos Iónicos
Las sales son compuestos que resultan de la sustitución de los hidrógenos de los ácidos por metales o radicales positivos. También son el resultado de la reacción de un ácido con una base. Las propiedades de las sales dependen del tipo de enlace que se lleve a cabo entre los átomos que la forman, consideradas como compuestos iónicos.
Propiedades de las Sales
- Solubilidad
- Estado físico
- Punto de fusión y ebullición
- Conductividad eléctrica
- Estructura molecular
Características de las Sales o Compuestos Iónicos
- Generalmente son solubles en agua
- Sólidos-Cristales
- Altos, arriba de 500°C
- Conducen fundidos o en disolución en agua
- Forman estructuras cristalinas
Las sales como compuestos iónicos forman sólidos cristalinos, en los que las partículas elementales son iones que se mantienen unidos por fuerzas electrostáticas ejercidas en todas las direcciones del espacio, desde cada ion en particular.
Iones: Catión y Anión
Ion: Son especies o partículas cargadas positiva o negativamente.
Catión: Son especies o partículas cargadas positivamente.
Anión: Son especies o partículas cargadas negativamente.
Como se puede observar, algunos de estos iones son monoatómicos: Cl⁻, Fe³⁺, K⁺, Ca²⁺, Fe²⁺, Al³⁺, S²⁻, que quiere decir que un átomo ganó o perdió electrones.
Otros iones son poliatómicos: (CO₃)²⁻, (SO₄)²⁻ y (PO₄)³⁻, que significa que un conjunto de elementos, en donde generalmente se encuentra el oxígeno, ganó o perdió electrones.
Algunos de estos iones se forman ganando electrones (iones negativos: Cl⁻, (CO₃)²⁻, (SO₄)²⁻, S²⁻ y (PO₄)³⁻). Otros se crean perdiendo electrones (iones positivos: Fe³⁺, K⁺, Ca²⁺, Fe²⁺ y Al³⁺).