El suelo y sus acrónimos
28/04/2021 - 00:00
La edafología está llena de acrónimos. En este artículo del blog hablamos de 11 de ellos en detalle. Desde el pH hasta el pF, desde la CIC hasta la CH. Bien ordenados, claramente explicados y profusamente ilustrados.
Empecemos con una definición:
"Un acrónimo es una palabra pronunciable formada a partir de la primera letra (o de las primeras letras) de cada palabra de una frase o título. Las letras recién combinadas crean una nueva palabra que pasa a formar parte del lenguaje cotidiano."
La edafología está llena de acrónimos. Hablaremos de 11 de ellas, ordenadas por orden alfabético:
pH
El pH es una medida de la acidez o basicidad (alcalinidad) de un suelo.
La escala de pH es logarítmica y simboliza inversamente la concentración de iones de hidrógeno (H+) en una solución. La escala de pH va de 1 a 14.
- Un pH de 7 es neutro. Esto significa que la cantidad de iones de hidrógeno en la solución es igual a la cantidad de iones de hidróxido (OH-). Por ejemplo, el agua tiene un pH de 7 porque cuando el agua se rompe, la división es equitativa en un ion hidrógeno por cada ion hidróxido.
- Un pH inferior a 7 es ácido. La solución contiene más iones de hidrógeno que de hidróxido (H+ > OH-). O, dicho de otro modo: si una molécula libera iones de hidrógeno en el agua, es un ácido. Cuantos más iones de hidrógeno libere, más fuerte será el ácido y más bajo será el valor del pH.
- Un pH superior a 7 es básico o alcalino. La solución contiene más iones de hidróxido que de hidrógeno (OH- > H+). Estos iones OH- se combinan con los H+ para crear agua (H20). Como se utilizan iones de hidrógeno, el número de iones de hidrógeno en la solución disminuye, haciendo que la solución sea menos ácida y, por tanto, más básica. En resumen, cuantos más iones de hidróxido libere una molécula, más básica será.
La siguiente tabla muestra el pH de algunas sustancias comunes y puede ayudarte a entender la escala de pH:
El pH del suelo es muy importante para el crecimiento de las plantas:
- Algunas plantas prefieren condiciones ácidas y otras alcalinas. La mayoría de los céspedes y las hierbas, por ejemplo, prefieren un pH ligeramente ácido entre 6.0 y 7.0.
- Algunas enfermedades tienden a proliferar cuando el suelo es demasiado alcalino o demasiado ácido.
- El pH afecta en gran medida a la disponibilidad de nutrientes en el suelo.
La mayoría de los cultivos alimentarios prefieren un suelo neutro o ligeramente ácido, ya que la solubilidad de la mayoría de los nutrientes necesarios para el crecimiento saludable de las plantas es mayor a un pH de 6,3-6,8. Sin embargo, algunas plantas prefieren condiciones más ácidas (por ejemplo, las patatas y las fresas) o alcalinas (brassicas).
Cuando el pH desciende por debajo de 5,5, la mayoría de los principales minerales nutricionales de las plantas (incluidos el nitrógeno (N), el fósforo (P), el potasio (K), el azufre (S), el magnesio (Mg) y el calcio (Ca)) y algunos micronutrientes se vuelven insolubles y, por tanto, no están disponibles para su absorción por las raíces de las plantas:
- macroelementos: estos elementos son necesarios en cantidades sustanciales para promover el crecimiento saludable de las plantas;
- microelementos: estos elementos son importantes para el crecimiento de las plantas en cantidades muy pequeñas.
Muchos nutrientes con carga positiva (cationes, como el zinc (Zn2+), el aluminio (Al3+), el hierro (Fe2+), el cobre (Cu2+), el cobalto (Co2+) y el manganeso (Mn2+)) son solubles y están disponibles para ser absorbidos por las plantas por debajo de un pH de 5,0, aunque su disponibilidad puede ser excesiva y, por tanto, tóxica en condiciones más ácidas. En condiciones más alcalinas están menos disponibles y pueden aparecer síntomas de deficiencia de nutrientes.
La siguiente tabla ilustra visualmente cómo el pH del suelo afecta a la disponibilidad de los nutrientes de las plantas:
CIC
La CIC o Capacidad de Intercambio Catiónico es la capacidad del suelo para almacenar cationes intercambiables.
En un suelo, los componentes minerales de la arcilla y la materia orgánica tienen sitios cargados negativamente en sus superficies. También las raíces de las plantas tienen una carga negativa general.
Al igual que un imán, estos lugares cargados negativamente atraerán iones cargados positivamente (cationes) por la fuerza electrostática. Algunos de estos cationes son fundamentales para el crecimiento de las plantas:
- magnesio (Mg2)+,
- potasio (K+),
- amonio (NH4+) y
- calcio (Ca2+).
En términos generales, los suelos con una CIC elevada son más fértiles, porque pueden retener más cationes. Los cationes del suelo compiten entre sí por un lugar en la capacidad de intercambio catiónico. Sin embargo, algunos cationes son atraídos y retenidos con más fuerza que otros.
La CIC se expresa en meq/100g. La CIC del suelo suele aumentar a medida que aumenta el contenido de arcilla y de materia orgánica.
| La relación entre la textura del suelo y la CIC | |
| Textura del suelo | CIC Típica (meq/100g de tierra) |
| Arenoso | 3-5 |
| Franco | 10-15 |
| Franco limoso | 15-25 |
| Franco arcilloso y arcilla | 20-50 |
| Tierra orgánica | 50-100 |
La CIC de un suelo puede aumentarse mezclando acondicionadores de suelo con una CIC elevada. Por ejemplo, el valor de CIC de TerraCottem supera los 150 meq/100g. Esto se debe a la elevada CIC de sus materiales portadores y especialmente a sus polímeros superabsorbentes. Se trata de cadenas de polímeros reticulados con muchas zonas de carga negativa dentro de su estructura química:
Hay una relación directa entre el pH y la CIC de un suelo. La CIC es más baja a pHs del suelo de 3,5 a 4,0 y aumenta a medida que el pH se incrementa. Dado que la CIC puede variar considerablemente con el pH del suelo, es una práctica habitual medir la CIC de un suelo a un pH de 7,0. Observación (véase la figura siguiente): a un pH bajo, también pueden producirse algunas cargas positivas en superficies minerales específicas del suelo. Éstas pueden retener aniones (iones con carga negativa) como el cloruro (Cl-) y el sulfato (SO42-).
Los cationes del suelo pueden dividirse en dos grupos:
- "Cationes base": amonio (NH4+), calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+), potasio (K+) y sodio (Na+) (*)
- "Cationes ácidos": aluminio (Al3+) e hidrógeno (H+)
Las palabras "base" y "ácido" se refieren a la influencia del catión en el pH del suelo. Un suelo con muchos cationes ácidos retenidos por las partículas del suelo tendrá un pH bajo. Por otro lado, un suelo muy alcalino está formado predominantemente por cationes básicos.
(*) A diferencia del amonio, el calcio, el magnesio y el potasio, el sodio no es un elemento esencial para todas las plantas. Los suelos que contienen altos niveles de sodio pueden desarrollar problemas de salinidad y sodicidad.
NPK
NPK es la abreviatura de nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K). Van seguidas de 3 números, por ejemplo 20-8-5 y representan el porcentaje de estos componentes en el envase.
Más concretamente:
- N es el porcentaje de nitrógeno elemental en peso del fertilizante;
- P es el porcentaje en peso de pentóxido de fósforo P2O5 en un fertilizante. El P2O5 está compuesto por un 56,4% de oxígeno elemental y un 43,6% de fósforo elemental en peso. Por tanto, el porcentaje de fósforo elemental de un abono es 0,436 veces su valor de P.
- K es el porcentaje en peso de óxido de potasio K2O. El K2O está compuesto por un 17% de oxígeno y un 83% de potasio elemental en peso. Por lo tanto, el porcentaje de potasio elemental es 0,83 veces el valor K.
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Observaciones:
En el ejemplo anterior de 20-5-8, un saco de 20 Kg. de ese abono contendrá un 20% de nitrógeno, un 8% de pentóxido de fósforo (es decir, 1,6 Kg.) y un 5% de óxido de potasio (es decir, 1 Kg.). Así:
Dos ejemplos más:
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"Arriba, abajo y alrededor"
Este es un buen recordatorio para describir el propósito de cada elemento:
- Arriba = nitrógeno (N). El nitrógeno ayuda al crecimiento de las plantas por encima del suelo. Es en gran parte responsable del crecimiento frondoso del follaje y del césped verde y exuberante.
- Por ello, los fertilizantes utilizados para el mantenimiento del césped tendrán frecuentemente un primer número elevado, por ejemplo 20-5-8.
- Abajo = fósforo (P). El fósforo, el número de en medio, es el principal responsable del crecimiento de las raíces y del desarrollo de las flores y los frutos.
- Por ejemplo, un fertilizante utilizado para la producción de flores tendrá un número en medio relativamente alto.
- Lo mismo ocurre con los fertilizantes de tipo inicial para el césped.
- Alrededor = potasio (K). El potasio es importante para la salud general de las plantas. Ayuda a crear células fuertes en las plantas. Como resultado, las plantas tendrán una mayor resistencia contra el calor/frío, las plagas y las enfermedades.
- Por ejemplo, los fertilizantes de invierno tendrán un alto componente de potasio.
MO
La materia orgánica del suelo está formada por residuos vegetales y animales en diferentes fases de descomposición, células de microorganismos del suelo y muchos tipos de sustancias descompuestas.
Podemos distinguir entre materia orgánica "viva" y "muerta":
- "Viva": las raíces de las plantas y los animales del suelo. Estos aportan materiales orgánicos al suelo que acaban formando parte del ciclo de la materia orgánica del suelo.
- "Muerta", donde encontramos 3 subgrupos:
- Materia orgánica activa del suelo:
- Compuesto principalmente por residuos vegetales y animales frescos que se descomponen en muy poco tiempo, desde unas semanas hasta unos años.
- Muestra mucha actividad biológica.
- Materia orgánica pasiva del suelo o humus:
- No es biológicamente activa, lo que significa que proporciona muy poco alimento a los organismos del suelo.
- Puede tardar cientos o incluso miles de años en descomponerse por completo.
- Materia orgánica del suelo lenta es un punto intermedio entre la materia orgánica activa y la pasiva del suelo.
- Se compone principalmente de detritus, células y tejidos parcialmente descompuestos que sólo se descomponen gradualmente.
- Puede tardar entre unos años y unas décadas en descomponerse por completo.
- Materia orgánica activa del suelo:
Hay cuatro procesos principales en el ciclo de la materia orgánica del suelo, y todos ellos dependen de los microbios del suelo:
- descomposición de los residuos orgánicos,
- liberación de nutrientes (mineralización),
- liberación de dióxido de carbono (respiración), y
- transferencia de carbono de un "pool" de materia orgánica del suelo a otro.
El humus es, pues, el "producto final" de la descomposición de la materia orgánica. Da al suelo su color marrón oscuro. Por lo general, el humus representa la mayor parte de la materia orgánica total del suelo.
El Humus consiste en:
- Ácidos Húmicos
- Ácidos Fúlvicos
- Humina
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¡El compost no es humus! El compost es material vegetal ligeramente descompuesto. Incluso el compost envejecido y bien descompuesto sólo lo está ligeramente. Una vez añadido a su jardín, el compost seguirá descomponiéndose durante varios años. |
| Ratio C:N |
|---|
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Es la relación carbono-nitrógeno de la materia orgánica. Siempre hay más carbono que nitrógeno en la materia orgánica. Por ejemplo, una proporción de 20-1 significa que hay 20g de carbono por cada 1g de nitrógeno en esa materia orgánica. Cuanto menor sea la relación C/N, más rápidamente se liberará el nitrógeno en el suelo para su uso inmediato por los cultivos.
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La mayor parte de la materia orgánica del suelo procede del tejido vegetal:
- Este tejido vegetal está formado en gran parte por agua: 60-90%.
- El resto de la materia seca consiste en carbono (C), oxígeno, hidrógeno y pequeñas cantidades de azufre (S), nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca) y magnesio (Mg). Estos nutrientes son muy importantes para el crecimiento de las plantas.
Esto nos lleva directamente a los beneficios de la materia orgánica:
- Proporciona nutrientes. Estos nutrientes están disponibles a medida que la materia orgánica es descompuesta por los microorganismos. Como esta descomposición tarda en producirse, la materia orgánica proporciona una forma de liberación lenta de nutrientes.
- Mejora la estructura del suelo. A medida que la materia orgánica se descompone en humus, las moléculas de humus "cementan" las partículas de arena, limo, arcilla y materia orgánica en agregados que no se descomponen en el agua. Este efecto aglomerante, junto con el efecto de tejido y aglutinante de las raíces y el micelio de los hongos, confiere “estructura” al suelo.
- Mejora el drenaje. Estos agregados más grandes y estables tienen espacios más grandes entre ellos, lo que permite que el aire y el agua circulen más fácilmente por el suelo. (*)
- Retiene la humedad. Estos agregados también pueden retener cantidades relativamente grandes de agua aumentando la capacidad de retención del agua del suelo.
- Mejora la capacidad de intercambio de cationes. El humus tiene una enorme superficie cargada negativamente. Esto significa que puede atraer y retener enormes cantidades de cationes (iones con carga positiva) como el magnesio (Mg2+), el potasio (K+), el amonio (NH4+) y el calcio (Ca2+) hasta que la planta los necesite. Las arcillas también tienen esta capacidad, pero el humus tiene una CIC mucho mayor que las arcillas.
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(*) Observación: En el ámbito del césped deportivo hay muchas discusiones sobre el papel de la materia orgánica. En los campos arenosos, la materia orgánica puede acumularse rápidamente alrededor de la base de las plantas de césped. Se forma una capa de "paja" que compromete la capacidad de drenaje. La acumulación de paja puede deberse a varios factores, entre ellos la actividad microbiológica relativamente baja en estos perfiles de suelo y la aplicación excesiva de fertilizantes nitrogenados. Es necesario un mantenimiento adecuado para mantener la materia orgánica dentro de los rangos preferidos. |
CRA
La capacidad de retención de agua (CRA) es la capacidad de un suelo para retener físicamente el agua.
Se suele expresar como v/v (porcentaje de volumen) o p/p (porcentaje de peso).
La CRA está controlada principalmente por:
- la textura del suelo y
- la materia orgánica.
Los suelos con partículas más pequeñas (limo y arcilla) tienen una mayor superficie que los que tienen partículas más grandes (arena). Una mayor superficie permite a un suelo retener más agua. En función del porcentaje de arena, limo y arcilla de un suelo, podemos distinguir 12 categorías de textura del suelo. Esto se representa visualmente en un triángulo de textura del suelo.
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Ejemplo: imagina una muestra de suelo con un 65% de arena, un 27% de arcilla y un 8% de limo. |
Estos 12 tipos de suelo tienen una capacidad de retención de agua diferente:
pF
La relación entre el contenido volumétrico de agua en el suelo y el potencial hídrico (es decir, la fuerza de succión aplicada a esa agua) se expresa en una curva de retención de agua o curva pF.
El nombre pF es la abreviatura de "Potenz" (o "exponenciación") y "Freier energie" (o "energía disponible").
- En el eje X se representa el porcentaje volumétrico de agua;
- En el eje Y el logaritmo de la fuerza de succión, expresado en centímetros "cabeza de agua".
| Un tubo de desagüe a una profundidad de 100 centímetros, por ejemplo, ejercerá una fuerza de succión de 100cm o pF2. |
Mira el siguiente vídeo. La esponja del vídeo representa la textura del suelo:
Como la capacidad de retención de agua está controlada principalmente por la textura del suelo (y la materia orgánica), la forma de la curva pF cambia con la textura del suelo. Una forma común para un suelo arcilloso, limoso y franco es:
- Un suelo saturado tiene un pF cercano a 0.
- Debido a la gravedad, el agua se drenará de los poros más grandes, hasta que se alcance un equilibrio a +/- pF2. Esto se denomina capacidad de campo (FC).
- Cuando las plantas absorben agua, se elimina más agua del suelo: el pF aumenta. Cuando se alcanza el pF4,2, el agua restante ya no está disponible para las plantas. Esto se denomina punto de marchitamiento (WP).
- La cantidad de agua disponible para las plantas (PAW) se sitúa entre pF2 y pF4.2.
- Una muestra de suelo excesivamente seca tiene pF7: no queda más agua.
La cantidad de agua disponible para las plantas (PAW) en un suelo arcilloso es mucho mayor que en un suelo arenoso:
| En FC, el contenido volumétrico de agua en este suelo arenoso es +/- 8%; en WP apenas 2%. Esto da 8-2 = 6% PAW en un suelo arenoso. En este suelo arcilloso, el contenido volumétrico de agua es +/- 47%; en WP +/- 28%. Esto da 47-28 = 19% PAW. |
Esta es también la razón por la que un suelo arcilloso con un 20% de agua se notará seco y un suelo arenoso con un 10% de arena se notará húmedo. La CRA de los suelos puede aumentarse añadiendo acondicionadores de suelo adecuados para ello.
Para concluir:
- la capacidad total de retención de agua CRA no está directamente relacionada con la cantidad de agua disponible para las plantas.
- la cantidad de agua disponible para las plantas (Plant Available Water, PAW) es el volumen de agua que queda en el suelo después del drenaje libre menos el volumen de agua que está demasiado ligada a la estructura del suelo.
La siguiente gráfica ofrece una buena visión de conjunto del PAW en relación con los 12 tipos de suelo:
CE
La conductividad eléctrica del suelo (CE) es una medida de la cantidad de sales en el suelo (salinidad del suelo).
La conductividad eléctrica del suelo nos da una indicación sobre la cantidad total de sales, no la presencia de sales específicas.
Es un importante indicador de la salud del suelo. Tiene un impacto en:
- el rendimiento de los cultivos,
- la idoneidad de los cultivos,
- la disponibilidad de nutrientes para las plantas y
- la actividad microbiológica del suelo.
Una CE demasiado alta alterará el equilibrio hídrico del suelo y dificultará el crecimiento de las plantas.
Los suelos con alto contenido en sal se dan de forma natural en los climas áridos y semiáridos. Sin embargo, los niveles de sal pueden aumentar como resultado de los cultivos, el riego, el uso de la tierra y la aplicación de fertilizantes y compost.
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Algunos ejemplos:
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La conductividad eléctrica del suelo se expresa en μS/cm (o mS/cm), dS/m o ppm:
- 1 dS/m = 1000 μS/cm (= 1 mS/cm) = 640 ppm (cuando EC < 5 dS/m);
- 1 dS/m = 800 ppm (cuando EC > 5 dS/m);
Tanto la textura del suelo como la CIC influyen en la CE:
- Los suelos que tienen un mayor contenido de partículas de suelo más pequeñas (mayor contenido de arcilla) conducen más corriente eléctrica que los suelos que tienen un mayor contenido de partículas de limo y arena más grandes (menor contenido de arcilla).
- Los suelos con predominio de minerales de arcilla que tienen una alta capacidad de intercambio catiónico (CIC) pueden tener una CE más alta que los suelos con predominio de minerales de arcilla que tienen una baja CIC.
Basándose en el valor de la CE, se puede hacer una clasificación del grado de salinidad:
| Método (dS/m) (*) | ||||
| No salino |
Ligeramente salino |
Moderadamente salino |
Altamente salino |
Muy salino |
| 0 - 2 | 2 - 4 | 4 - 8 | 8 - 16 | > 16 |
| (*) Existen diferentes métodos para determinar la CE: CEe (en un extracto de pasta de suelo saturado), CE1:1 (en una mezcla de tierra sobre proporción de masa de agua de 1:1), CE1:5 (en una mezcla de tierra sobre proporción de masa de agua de 1:5), ... | ||||
La tolerancia a la sal de una planta es el nivel máximo de sal que la planta puede tolerar sin perder su productividad o inhibir su crecimiento:
- Por ejemplo, la FAO tiene una amplia lista de cultivos que toleran la sal;
- Existen listas similares para las plantas de jardinería;
HC
La conductividad hidráulica del suelo es la capacidad de un suelo para transmitir agua, en condiciones de saturación o casi saturación.
La conductividad hidráulica es un caudal y, por tanto, se expresa en un volumen de agua por unidad de tiempo.
A veces se equipará la conductividad hidráulica con la tasa de infiltración, pero desde un punto de vista científico esto no es del todo cierto:
- La conductividad hidráulica es una propiedad del suelo y puede variar según el nivel de saturación:
- la conductividad hidráulica en la zona no saturada no es la misma que la conductividad hidráulica saturada (Ks) en la zona saturada;
- La tasa de infiltración es el flujo de entrada en el suelo: la rapidez con la que el agua entra en el suelo.
- Sin embargo, hablar sólo de la tasa de infiltración puede no ser útil. Imaginemos un pequeño chaparrón, una especie de llovizna. Muchos suelos pueden absorber esa agua sin problemas, lo que supone una tasa de infiltración igual a la tasa de lluvia. Así que es mejor hablar de capacidad de infiltración: la velocidad máxima a la que el agua puede entrar en un suelo.
La capacidad de infiltración cambia en el transcurso de una tormenta de lluvia (o un momento de riego), por lo que no se puede medir la capacidad de infiltración en un momento cualquiera. La tasa de infiltración inicial es alta, pero después disminuye. Finalmente se vuelve constante. Esa tasa en estado estacionario es aproximadamente igual a la conductividad hidráulica saturada. Y es esa tasa en estado estacionario la que más a menudo queremos medir.
La conductividad hidráulica saturada Ks se expresa en mm/h o cm/h y está muy relacionada con la textura y la estructura del suelo:
- El agua se desplaza más rápidamente a través de los poros grandes del suelo arenoso que a través de los poros pequeños del suelo arcilloso.
- Cuando el suelo está compactado y tiene poca o ninguna estructura, los Ks serán aún más bajos.
- Dependiendo de la cantidad y el tipo de minerales de arcilla, algunos suelos arcillosos desarrollan grietas por contracción cuando se secan. Las grietas son conductos directos para que el agua entre en los suelos. Así, los suelos arcillosos pueden tener una alta tasa de infiltración cuando están secos y una tasa lenta cuando están húmedos (las grietas se cierran).
Las prácticas que mejoran el contenido de materia orgánica, la agregación y la porosidad del suelo también pueden mejorar la infiltración.
| Medición de la conductividad hidráulica saturada Ks | |
|---|---|
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La forma más común de medir la conductividad hidráulica saturada Ks en el campo es utilizando un "infiltrómetro de doble anillo". Se introducen dos anillos concéntricos en el suelo y se llenan de agua. El agua del anillo exterior ayuda a humedecer el suelo y se infiltra tanto vertical como lateralmente en el suelo seco. La tasa de infiltración se mide en el anillo interior, donde la infiltración y la percolación se producen sólo verticalmente, gracias al agua del anillo exterior. Las pruebas pueden realizarse de dos maneras: de carga variable y de carga constante. En una prueba de carga variable se añade agua a los anillos y el nivel del agua disminuye con el tiempo a medida que se produce la infiltración. En las pruebas de carga constante, se añade al infiltrómetro un dispositivo llamado botella de Mariotte, que libera agua para que se mantenga un nivel (o carga) constante dentro de los anillos. |
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El siguiente vídeo muestra una prueba de infiltrometría de doble anillo de carga variable:
En función de la velocidad de infiltración, se puede hacer la siguiente clasificación:
| Tasa (mm/hr) | Clasificación | Tipo de suelo |
|---|---|---|
| > 20 | Alta | Arenosos |
| 10 - 20 | Media | Arenosos y limosos |
| 5 - 10 | Moderada | Francos |
| 1 - 5 | Baja | Arcillosos |
| < 1 | Muy baja | Suelos arcillosos sódicos |
Importancia de la capacidad de infiltración
- Cuando la infiltración es demasiado lenta, puede producirse el encharcamiento, la escorrentía superficial y la erosión del suelo.
- Cuando la tasa de infiltración es demasiado alta, puede producirse la lixiviación de nutrientes.
Es necesaria la realización de actuaciones óptimas para mejorar la infiltración del suelo:
- Lo ideal es que los campos deportivos sean de arena para que tengan un alto índice de infiltración y drenaje, lo que permite que los entrenamientos y los partidos se celebren incluso cuando llueva mucho.
- En la agricultura, el labrado debe realizarse con prudencia, ya que puede romper la estructura del suelo y provocar su compactación. Mantener el suelo tapado con cultivos de cobertura reducirá el impacto directo de la lluvia y limitará la formación de costras y la erosión del suelo.