1. Estructura del suelo

2. Estructura
• Las partículas del suelo no se encuentran
aisladas, sino que se organizan formando
agregados estructurales o peds, los
cuales por repetición forman el suelo.
• Los agregados están formados por
partículas individuales (minerales, materia
orgánica).

3. Agregación
Agregación

5. AGREGACIÓN
– Se considera los agregados como los bloques
fundamentales en la formación de la
estructura del suelo
– Las fuerzas de cohesión intra-agregado son
mayores que las fuerzas inter-agregado

6. Niveles de organización
Macroescala Mesoescala Microescala
5 mm

7. • El desarrollo del suelo implica la aparición de una estructura.
Ésta se forma por la acción de fuerzas que mantienen las
partículas juntas para componer unidades mayores.
• Procesos que conducen a cambios en la cantidad, distribución
y fase (sólida, líquida o gaseosa) del agua tiene una influencia
fundamental en la formación de la estructura. Cambios de
fases (hinchamiento-retracción, congelación-licuefacción)
producen cambios de volumen que con el tiempo dan lugar a
la estructura del suelo.
• Procesos físico-químicos (congelación-licuefacción, ciclos de
humectación-secado, translocación de arcilla, formación y
movilización de materiales de meteorización) son también de
vital importancia.

8. Morfología de la estructura
• Desde el aspecto morfológico la estructura
del suelo se define por una forma, un tamaño
y un grado de manifestación de los
agregados.
• Desde el punto de vista macroscópico, se
definen los siguientes tipos:

9. MIGAJOSA
Agregados porosos de
forma redondeada (no se
ajustan a los agregados
vecinos). Típica de los
horizontes A.

10. GRANULAR
Agregados sin apenas
poros en su interior, de
forma redondeada (no se
ajustan a los agregados
vecinos). Es similar a la
migajosa pero con los
agregados compactos.
Típica de los horizontes A.

11. BLOQUES ANGULARES
Agregados de forma
poliédrica, con superficies
planas, de aristas vivas y
con vértices. Las caras del
agregado se ajustan muy
bien a las de los agregados
vecinos. Típicamente en los
horizontes arcillosos, como
son los hor. B.

12. BLOQUES SUBANGULARES
•Agregados de forma poliédrica,
con superficies no muy planas, de
aristas romas y sin formación de
vértices. Las caras del agregado se
ajustan moderadamente a las de
los agregados vecinos. Típicamente
en los horizontes arcillosos, como
son los hor. B.

13. PRISMATICA
Los bloques se desarrollan en una
dirección (vertical) más que en las
dos horizontales. Presente en los
horizontes más arcillosos, a veces
hor. B y en ocasiones hor. C.

14. COLUMNAR
Prismas con su cara
superior redondeada.
Estructura muy rara.

15. LAMINAR
Los agregados se
desarrollan en dos
direcciones (horizontales)
más que en la tercera
(vertical). Típica de los
horizontes arenosos, como
los hor. E.

16. •Sin estructura. Cuando no hay desarrollo de agregados.
Horizontes de partículas sueltas (pulverulentos) o
masivos (endurecidos).

17. • La estructura se presenta en el campo, en el perfil del
suelo, pero su estudio se completa con el microscopio
petrográfico (microestructura). Se analiza no sólo la forma de
los agregados sino que además se estudia la composición
(fragmentos gruesos, minerales y orgánicos, material fino y
poros) y organización (distribuciones, orientaciones y
organizaciones de los elementos que componen la
estructura). A partir de la observación micromorfológica se
pueden deducir los procesos que han tenido lugar durante la
formación del suelo.
• La micromorfología estudia los constituyentes del suelo y
su organización (distribuciones, orientaciones y
organizaciones)

18. AGREGACIÓN
– Se considera los agregados como los bloques
fundamentales en la formación de la
estructura del suelo
– Los suelos se fracturan a menudo en
agregados
– Las fuerzas de cohesión intra-agregado son
mayores que las fuerzas inter-agregado

20. Formación de la estructura del suelo:
factores abióticos
• Arenas
– La estructura está definida por el empaquetamiento de
los granos
– La reordenación se produce por compactación o
turbación
– En suelos mojados, la cohesión entre partículas
aumenta debido a la tensión superficial del agua
• Francos y Arcillas
– La estructura se forma por interacciones entre
partículas del suelo, entre las que destacan las
interacciones de las arcillas con otras arcillas, materia
orgánica, y óxidos.

21. Elementos que producen la agregación de
componentes del suelo
• Cationes
• Interacciones entre partículas de arcilla
• Materia orgánica
• Óxidos
• Carbonatos
• Sílice

23. Jerarquía de agregación
• Agregación sin jerarquía
“desintegración catastrófica”
Ej. Suelos sódicos o oxisoles

24. Jerarquía de agregación
– Agregación jerárquica
• Las fuerzas cohesivas aumentan cuanto menor es el
tamaño del agregado
• La desintegración ocurre en pasos sucesivos

25. Jerarquía de agregación
Aluminosilicatos amorfos, óxidos y
polímeros orgánicos adsorbidos
sobre la superficie de arcillas, así
como interacciones electrostáticas
entre partículas de arcilla que
producen su floculación
[INORGÁNICO PERMANENTE]
Residuos microbiales y fungales
mezclados con componentes
orgánicosMicrobial and fungal
debris encrusted with inorganics
[ORGÁNICO PERSISTENTE]

26. Jerarquía de agregación
A diferentes escalas intevienen diferentes mecanismos de agregación
Residuos de plantas y hongos
mezclados con componenetes
inorgánicos
[ORGÁNICO PERSISTENTE]
Raíces e hifas
[ORGÁNICO DE DURACIÓN
MEDIA]
Macroagregados
[CORTO ESPACIO DE TIEMPO]
• Fuente: Tisdall & Oades 1982

27. Dispersión-floculación
En los sistemas arcilla-agua donde predominan las
fuerzas de repulsión, habrá partículas de arcilla
individualizadas (dispersión). El predominio de fuerzas
de atracción hace que las arcillas estén floculadas.
Factores que favorecen la floculación:
• -Cationes divalentes
• -Elevada concentración de electrolitos

28. A Schematic structure of clay aggregate B SEM of clay tactoid
Ca-Montmorillonite
QUASI-CRYSTAL
Interacciones “face-to-face”
Producidas por la presencia
80 % surfaces in close contact
de cationes polivalentes
Ca-Illite
DOMAIN
20 % surfaces in close contact
Kaolinite
ASSEMBLAGE
Interacciones “edge-to-face”
Interacciones electrostáticas
entre caras negativas y bordes < 10 % surfaces in close contact
positivos 1 to 2 µm

29. CONCEPTO DE AGREGADO DEL SUELO
• Existen una serie de problemas asociados con el
concepto de agregado:
• En algunos suelos no hay una escala característica de
agregación
• La distribución del tamaño de agregado depende de la
energía empleada para crear la muestra
• El uso de clases de tamaño implica discretizar una
propiedad continua
• El concepto implica unidades independientes in la matriz
del suelo, aunque los agregados están conectados unos
con otros
• El uso de medidas dimensionales (fractal,
spectral, etc.) intenta resolver algunos de estos
problemas.
• Young et al. 2001

30. Formación de la estructura del suelo:
factores bióticos
• Efectos directos
– Orientación de las partículas primarias
– Adhesión por polisacáridos
– Excrementos de fauna
– Formación de bioporos
• Efectos indirectos
– Regulación de ciclos de humectación-
secado por las raíces de las plantas

31. ORIENTACIÓN DE PARTÍCULAS PRIMARIAS
La acción física del crecimiento y las cargas superficiales producen el
alineamiento de las partículas de arcilla
HIFAS RAÍCES
• Fuente: Dorioz et al. 1993

32. Excrementos de fauna
El material que pasa a través de la fauna es:
• Triturado
• Inoculado con la microflora interna
• Parcialmente digerido
• Comprimido
• Transportado a otras zonas

33. Estabilidad de los agregados
• Definición
- La habilidad de los agregados de resistir su
ruptura.
• Importancia
- Resistencia a la Erosión
- Mantenimiento del espacio entre agregados
(Macroporos), que determinan la
permeabilidad, la aireación y el crecimiento
radicular.

36. BISON WALLOWS
• Bison roll on
ground….
• ...leaving a
wallow

37. BISON WALLOWS
• …soil structure in wallow
is degraded: the wallow
fills with water
• 100 years
later…..
• Source: Polley &
Collins 1984

38. Mecanismos de degradación estructural durante la
humectación
• Estallido, o rotura de los agregados durante la humectación debido al
hinchamiento diferencial, compresión del aire atrapado dentro del
agregado, y la acción mecánica del movimiento de agua dentro del
agregado. Cuanto más rápida sea la humectación, mayor serán las
fuerzas que inducen el estallido.
• El hinchamiento ocurre cuando el volumen de los tactoides de arcilla
o los agregados aumenta durante la humectación, sin que el agregado
se rompa. Se debe a la hidratación de arcilla o materia orgánica.
• La dispersión de arcilla ocurre cuando la concentración de electrolitos
en la solución es menor que el valor de floculación de la arcilla.
• La rotura mecánica de los agregados en la superficie del suelo debido
al impacto de las gotas de lluvia.

39. Factores que Afectan la Estabilidad de los
Agregados
! Factores intrínsecos (propiedades del suelo)
! Contenido en M.O.
! Textura
! Mineralogía
! Carbonatos
! Óxidos
! Contenido en sales y sodio
! Factores extrínsecos (condiciones del medio)
! Contenido de humedad
! Velocidad de humectación
! Tipo de laboreo

40. Materia orgánica
• Su mineralización es una razón fundamental por la
que la remoción de suelos conduce a una
degradación estructural
• Sustratos como los carbohidratos son relativamente
estables en los suelos, pero se descomponen
rápidamente cuando se produce una remoción de
suelo.
• Aumenta la actividad microbiana por un aumento de la
disponibilidad de materia orgánica como sustrato. Al
mismo tiempo, aumenta la disponibilidad de O2
(aireación).

41. Soil Samples
•Samples were collected from two adjacent plots
Corn crop OM = 2.3 %
Pasture OM = 3.5 %

42. Slaking and swelling of the different soils
Slaking Swelling
Deionized Deionized
Tap Water Tap Water
Water Water
Aggregate size, mm
2-4 4-6 2-4 4-6 2-4 4-6 2-4 4-6
—————————— % —————————
Low O.M. 97a 93a 95a 95a - - - -
High O.M. 3.3b 6.7b 3.3b 6.7b 75.5a* 53.1a 82.9a 73.1a
* Different letters within a process indicate significant difference among the soils, P ≤ 0.05.

43. Profiles of the columns after prewetting
Low OM soil High OM soil
Aggregate size
<2 mm
1 cm 1 cm
2-4 mm
1 cm 1 cm
Aggregates
Slaked
Aggregates
4-6 mm
1 cm 1 cm

44. Properties of the soils
Particle size
distribution
Soil Location CaCO3 OM CEC ESP
sand silt clay
------------------ % ----------------- cmolc kg-1 %
Sandy Netanya 90 2 8 0.6 0.6 4.3 1.7
Loam Nevatim 41 36 23 18 2.1 17.7 2.1
Sandy clay loam Ramat Hacovech 68 2 30 0.8 0.9 18.5 1.1
Sandy clay Hafetz Haim 44 15 41 10.7 3.4 34.2 2.3
Clay Yagur 19 31 50 15.4 2.2 39.5 1.8
Clay Eilon 25 13 62 4.9 3.8 65.0 0.9

45. Aggregate stability
1.6
y = 0.02x + 0.14
Mean weight diameter, mm
Slow wetting Increasing clay content
r2 = 0.87
increases mechanical
1.2 stability
Fast wetting
0.8
0.4
0.0 Increasing clay content increases the effect of slaking in
aggregate breakdown
0 10 20 30 40 50 60
Clay content, %

46. KAOLINITIC MONTMORILLONITIC NON PHYLLOSILICATE
64% CLAY 63 % CLAY 38.4 % CLAY
Crust
Washed Skin
in zone
Crust
Bulk soil
0.1 mm
Bulk soil
0.1 mm 0.05 mm
Bulk soil

48. Factores extrínsecos
• Contenido en humedad del suelo
• Velocidad de humectación
• Tipo de laboreo

49. Velocidad de humectación
1.6
y = 0.02x + 0.14
Mean weight diameter, mm
Slow wetting Increasing clay content
r2 = 0.87
increases mechanical
1.2 stability
Fast wetting
0.8
0.4
0.0 Increasing clay content increases the effect of slaking in
aggregate breakdown
0 10 20 30 40 50 60
Clay content, %

51. Efecto del laboreo

52. COMPACTACIÓN

53. Compactación
" Proceso de compresión de un suelo
no saturado
" Cuando el suelo se compacta
aumenta su densidad aparente
(reducción de porosidad)
"El espacio poroso perdido es
Macroporosidad

55. Causas
Procesos externos
Acción antrópica: Laboreo, maquinaria
Procesos internos
Acción edafogenética: Iluviación de arcilla, procesos de hichamiento-
retracción de arcillas

56. Determinación
Se puede usar la densidad aparente como indicador
del grado de compactación de un suelo.
Sin embargo, no nos indica la distribución del tamaño de
poro.
• Otros métodos:
• Curva característica de humedad
• Resistencia a la penetración
• Análisis micromorfológico

57. COMPACTACIÓN:

58. CONSISTENCIA
Estado físico de un suelo a un contenido de humedad.
Se debe a fuerzas de:
• ADHESIÓN, atracción de la fase líquida sobre la superficie de la
fase sólida.
• COHESIÓN, atracción entre las moléculas de agua
• COHERENCIA, atracción entre partículas sólidas.
que operan en el suelo a distintos % de humedad (seco, húmedo,
mojado).

59. SECO HUMEDO MOJADO
DURO Y BLANDO
PLASTICO FLUIDO
RIGIDO FRIABLE
Límite de Límite de Límite
expansión plasticidad líquido
CONTENIDO DE HUMEDAD

60. % del máximo
de la fuerza ADHESIÓN
100
CO
75 COHESIÓN
HE
RE
N
50
CI
A
FRIABLE LÍQUIDA
25
DURA PLÁSTICA
PEGAJOSA
Contenido de agua
Suelo Suelo
seco saturado

61. Plasticidad
Esta asociada a la película de agua que
rodea la superficies sólidas del suelo y
disminuye la fricción.
Teoría del film: orientación de coloides
laminares está en forma que sus
superficies planas están en contacto.
> contacto
> película de agua PLASTICIDAD
PELICULA DE AGUA

62. LIMITES DE ATTERBERG
• Límite superior de plasticidad (límite líquido,
WL): Contenido de humedad al cual el suelo se comporta como
un fluido al aplicarle una fuerza. Pasa de plástico a fluido.
• Límite inferior de plasticidad (límite plástico,
WP): Contenido de humedad al cual el suelo pasa de friable a plástico
• Índice de Plasticidad: Diferencia entre WL-WP