
La estabilidad de los agregados del suelo es una medida de la capacidad de estos —partículas del suelo que se unen— para resistir la ruptura cuando se exponen a fuerzas externas como la erosión hídrica y eólica , los procesos de contracción y expansión, y el laboreo . [ 1 ] [ 2 ] La estabilidad de los agregados del suelo es una medida de la estructura del suelo [ 3 ] y puede verse afectada por el manejo del suelo . [ 4 ]
Descripción general
La estabilidad de los agregados es uno de los indicadores de la calidad del suelo , ya que combina propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. [ 5 ] La formación de agregados del suelo (o las llamadas partículas secundarias del suelo o peds) se produce debido a las interacciones de las partículas primarias del suelo (es decir, arcilla) a través de la reorganización, floculación y cementación.
La estabilidad de los agregados tiene un impacto directo en la distribución del tamaño de los poros del suelo, lo que afecta la retención de agua y el movimiento del agua en el suelo, afectando así el movimiento del aire. Un suelo con buena estructura del suelo generalmente tiene una mezcla de microporos, mesoporos y macroporos. Por lo tanto, con mayor agregación, se esperaría tener una mayor porosidad total en comparación con un suelo mal agregado. [ 6 ] Los microporos son importantes para la retención y el almacenamiento de agua en los suelos, [ 7 ] mientras que los macroporos y mesoporos permiten el movimiento de agua y aire en el suelo. [ 7 ] Un suelo bien aireado es importante para la salud de las plantas y los microorganismos. [ 8 ] Sin acceso al oxígeno , las raíces de las plantas y los microorganismos aerobios no pueden respirar y pueden morir. Para tener una alta biodiversidad de organismos del suelo es importante tener una mezcla de diferentes tamaños de poros y hábitats en el suelo. [ 9 ] Los poros del suelo crean espacio en el suelo que permite la penetración de las raíces. En suelos compactados con pocos agregados y espacios porosos limitados, las raíces tienen dificultades para crecer y pueden quedar excluidas de los nutrientes y el agua almacenados en diferentes partes del suelo. Los suelos con buena estabilidad de agregados suelen tener una mayor tasa de infiltración de agua , lo que permite que el agua penetre más rápidamente en el perfil del suelo y no son propensos al encharcamiento.
Factores que afectan la formación de agregados
Los agregados del suelo se forman debido a procesos de floculación y cementación, y se ven potenciados por procesos físicos y biológicos. Las partículas primarias del suelo ( arena , limo y arcilla ) [ 10 ] están sujetas a estos procesos y pueden unirse para formar submicroagregados más grandes (<250 μm), microagregados y macroagregados (>250 μm). Se ha sugerido que los agregados del suelo se forman jerárquicamente, lo que significa que los agregados más grandes y menos densos están compuestos por agregados más pequeños y densos. [ 11 ] [ 12 ]
Floculación
La floculación se refiere a un estado en el que las partículas primarias del suelo (arena, limo y arcilla) se atraen entre sí por fuerzas interparticulares para crear flóculos microscópicos (o grumos). Las fuerzas interparticulares incluyen: fuerzas de van der Waals , fuerzas electrostáticas y enlaces de hidrógeno . Esto es lo opuesto a la dispersión , que ocurre cuando las partículas primarias individuales del suelo se mantienen separadas. La dispersión y la floculación de las partículas del suelo están controladas principalmente por el pH del suelo , [ 13 ] la conductividad eléctrica (CE) y el contenido de sodio.
Cementación
Los flóculos microscópicos se convertirán en agregados una vez que se estabilicen mediante la cementación por uno o varios agentes cementantes como carbonatos , yeso , sesquióxidos , partículas de arcilla y materia orgánica . [ 14 ]
Carbonatos y yeso
El carbonato de calcio (CaCO₃ ) , el carbonato de magnesio (MgCO₃ ) y el yeso (CaSO₄ ·2H₂O ) pueden mejorar la agregación del suelo cuando se asocian con minerales arcillosos . El ion calcio ( Ca²⁺ ), a través de su efecto de puente catiónico en la floculación de compuestos de arcilla y materia orgánica , desempeña un papel crucial en la formación y estabilidad de los agregados del suelo. El calcio puede intercambiarse con el sodio en los sitios de intercambio. Esto, a su vez, reduce la dispersión de partículas del suelo, la formación de costras superficiales y la disgregación de agregados asociada con suelos sódicos , e indirectamente aumenta la estabilidad de los agregados. [ 15 ]
Sesquióxidos
Los óxidos hidratados de hierro y aluminio (o sesquióxidos ) pueden actuar como agentes cementantes para formar agregados >100 μm; este efecto se vuelve más pronunciado en suelos que contienen >10% de sesquióxidos . [ 14 ] Los sesquióxidos actúan como agentes estabilizadores de agregados porque el hierro y el aluminio en solución actúan como floculantes (es decir, cationes puente entre partículas de suelo cargadas negativamente), y los sesquióxidos tienen el potencial de precipitar como gel sobre partículas de arcilla. [ 16 ]
Partículas de arcilla
Las partículas de arcilla del suelo tienen efectos variables en la formación de agregados, dependiendo de su tipo. Los suelos con minerales de arcilla filosilicatos de tipo 2:1 (p. ej., montmoriollinita) suelen tener una alta capacidad de intercambio catiónico (CIC), lo que les permite unirse con complejos de materia orgánica con carga polivalente para formar microagregados. [ 16 ] Por lo tanto, la materia orgánica del suelo es el principal agente aglutinante en estos suelos. [ 3 ] Por otro lado, en suelos con óxidos y minerales de arcilla filosilicatos de tipo 1:1 (p. ej., caolinita), la materia orgánica del suelo no es el único agente aglutinante y la formación de agregados también se debe a las cargas electrostáticas entre las partículas de óxidos y caolinita . Por lo tanto, en estos suelos, la agregación es menos pronunciada. [ 3 ]
Materia orgánica del suelo
La materia orgánica del suelo puede aumentar la estabilidad de los agregados del suelo y formar una esponja de carbono en el suelo . La materia orgánica del suelo se puede clasificar según cómo se incorpora a los agregados del suelo: [ 17 ]
- transitorio ( fracción de polisacáridos de la materia orgánica del suelo),
- temporal ( hifas de hongos y raíces de plantas) , y
- persistentes ( compuestos aromáticos resistentes que están asociados con cationes metálicos polivalentes y polímeros fuertemente adsorbidos ).
La materia orgánica temporal estabiliza los macroagregados (> 250 μm), mientras que la materia orgánica transitoria y persistente estabiliza los microagregados. [ 16 ] El papel de la materia orgánica del suelo en la estabilidad de los agregados puede ser difícil de determinar, debido a varias razones: [ 11 ]
- Solo una parte de la materia orgánica total del suelo juega un papel en la estabilidad de los agregados,
- Existe un umbral de materia orgánica del suelo, por encima del cual la estabilidad de los agregados no puede mejorarse mediante la adición de materia orgánica, y
- La materia orgánica no es el principal agente aglutinante en ese suelo en particular.
Procesos físicos
Humectación y secado
Los ciclos de humectación y secado del suelo pueden tener tanto un efecto beneficioso sobre la agregación del suelo, [ 18 ] [ 19 ] como un efecto negativo sobre la agregación del suelo. [ 20 ] [ 21 ] Para ayudar a explicar estos resultados contradictorios, se planteó la hipótesis de que los suelos mantendrán un estado de equilibrio de estabilidad de los agregados. Si los suelos poseen ciertas propiedades, se alcanzará un nivel umbral en el que un período de humectación y secado dará lugar a aumentos o disminuciones en la estabilidad de los agregados, dependiendo de la estabilidad de los agregados del suelo en ese momento.
Contracción e hinchazón
Los ciclos de contracción y expansión del suelo están estrechamente ligados a los ciclos de humectación y secado; sin embargo, también dependen del tipo de minerales filosilicatos arcillosos presentes. Los suelos con mayor contenido de minerales filosilicatos de tipo 2:1 (como la montmorillonita ) tienen una fuerza de cementación más fuerte durante los ciclos repetidos de humectación y secado, lo que puede aumentar la estabilidad de los agregados del suelo. [ 16 ] Esto se debe a que los minerales filosilicatos de tipo 2:1 se hinchan y aumentan su volumen con los cambios en el contenido de agua; es decir, estos suelos se expanden cuando están húmedos y se contraen al secarse.
Mediante la acción repetida de contracción y expansión, se produce la agregación del suelo debido a la reorganización de las partículas del suelo por la tensión de la creciente succión del agua del suelo (Kay, 1990). Algunos suelos incluso tienen la capacidad de "autoacolcharse", lo que significa que se forma una estructura granular deseable en la superficie del suelo debido a la naturaleza de contracción y expansión de las partículas del suelo. [ 22 ]
Congelación y descongelación
Cuando los suelos se congelan y descongelan, experimentan expansión y contracción. Se observó que un mayor contenido de agua en el suelo al momento de la congelación reducía la estabilidad general de los agregados. El agua se expande en estos suelos y fragmenta los agregados en otros más pequeños, mientras que los poros creados por la congelación colapsan al descongelarse. [ 16 ]
Factores biológicos del suelo
Los procesos biológicos del suelo son más importantes en suelos que no tienen minerales de arcilla filosilicatos 2:1 y, por lo tanto, carecen de propiedades de contracción y expansión que pueden ayudar en la formación estructural. [ 12 ] Los organismos del suelo pueden tener efectos indirectos y directos en la estructura del suelo en diferentes niveles de formación de agregados. Los macroagregados (>2000 μm) se mantienen unidos por raíces de plantas e hifas de hongos , los mesoagregados (20-250 μm) se mantienen unidos por una combinación de agentes cementantes que incluyen: sesquióxidos y materia orgánica persistente, y los microagregados (2-20 μm) se mantienen unidos por enlaces orgánicos persistentes. [ 14 ] La fauna del suelo mezcla partículas del suelo con materia orgánica para crear asociaciones estrechas entre sí, contribuyendo a una esponja de carbono del suelo.
Fauna del suelo
Las lombrices de tierra , las termitas y las hormigas son algunos de los invertebrados más importantes capaces de influir en la estructura del suelo . [ 23 ] Cuando las lombrices de tierra ingieren componentes minerales y orgánicos del suelo, pueden aumentar la estabilidad estructural de este mediante el incremento de las asociaciones carbono-minerales y la formación de excrementos, lo que aumenta la estabilidad de los agregados. [ 14 ] [ 12 ] Algunas lombrices de tierra pueden crear microagregados estables mediante la floculación de iones Ca 2+ durante la digestión. [ 24 ] Algunos microartrópodos , incluidos los ácaros y los colémbolos , aunque son pequeños, debido a su gran número, pueden mejorar la estructura del suelo. Estos organismos suelen estar asociados a los ecosistemas forestales . Ingieren una mezcla de materiales húmicos y restos vegetales. La producción de sus excrementos puede mejorar la estructura del suelo. [ 23 ]
Hongos y raíces de plantas
Las raíces y las hifas fúngicas son factores importantes en la formación de agregados. Se consideran un agente aglutinante temporal y suelen estar asociadas a las primeras etapas de su formación. Las raíces pueden actuar como aglutinantes y producen grandes cantidades de exudados que aportan carbono a los organismos de la rizosfera y a la fauna del suelo. Además, dado que las raíces absorben agua, pueden tener un efecto desecante en el suelo circundante. Las hifas fúngicas pueden servir como aglutinantes que estabilizan los macroagregados y también secretan polisacáridos que contribuyen a la microagregación. [ 14 ]
Otros factores que afectan la estabilidad de los agregados
Gestión agrícola
La forma en que los agricultores manejan sus tierras puede tener cambios profundos en la estabilidad de los agregados, lo que puede aumentar o disminuir dicha estabilidad. Los principales perturbadores de la estabilidad de los agregados son: labranza , tránsito de maquinaria y tránsito de ganado . [ 12 ] La labranza puede perturbar la agregación del suelo de varias maneras: (i) trae el subsuelo a la superficie, exponiéndolo así a la precipitación y a los ciclos de congelación-descongelación, y (ii) cambia la humedad, la temperatura y el nivel de oxígeno del suelo, aumentando así la descomposición y la pérdida de carbono. [ 3 ] Se ha demostrado que el uso de prácticas de labranza reducida o labranza cero mejora la agregación del suelo en comparación con los métodos de labranza convencionales . [ 25 ] Se ha demostrado que el uso de cultivos de cobertura aumenta la agregación del suelo, [ 26 ] debido al aumento de materia orgánica del suelo y la cobertura del suelo que proporcionan. Los cultivos perennes generalmente requieren una interrupción de la labranza , lo que evita la perturbación de los agregados y permite que la planta desarrolle un extenso sistema radicular que puede promover la estabilidad de los agregados. Además, los aportes de materia orgánica en forma de mantillo o estiércol pueden aumentar la agregación al añadir carbono a la matriz del suelo y aumentar las tasas de actividad biológica en el mismo. [ 16 ] Una mayor carga ganadera, como la de vacas, puede disminuir la estabilidad de los agregados del suelo debido a la compactación del mismo y la pérdida de vegetación.
Acondicionadores de suelo
Los acondicionadores de suelo son enmiendas que se aplican al suelo para mejorar propiedades como la estructura y la retención de agua , con el fin de optimizar su uso, pero no específicamente su fertilidad , aunque muchas enmiendas pueden alterarla. Algunas enmiendas típicas incluyen: cal , yeso , azufre , compost , residuos de madera, turba , estiércol , biosólidos y enmiendas biológicas. Para que sean eficaces, los acondicionadores de suelo deben distribuirse uniformemente en el terreno, aplicarse en el momento adecuado para evitar la pérdida de nutrientes y tener el contenido nutricional correcto. Además, la aplicación de acondicionadores de suelo depende de cada sitio y debe evaluarse individualmente, ya que un acondicionador puede no ser igual de efectivo en todos los suelos. [ 27 ]
Clima
Las variaciones climáticas y estacionales pueden afectar la estabilidad de los agregados del suelo. En un clima mediterráneo, se observó que la estabilidad de los agregados variaba de forma casi cíclica, con menor estabilidad en invierno y principios de primavera, y mayor estabilidad en los meses de verano. Esta variación en la estabilidad de los agregados se correlacionó estrechamente con la precipitación mensual total y la precipitación media mensual. [ 28 ] La estabilidad de los agregados puede verse afectada por la cantidad e intensidad de las precipitaciones. Mayores cantidades de precipitación y eventos de lluvia irregulares pueden disminuir la estabilidad de los agregados y aumentar la erosión. Asimismo, las temperaturas más altas pueden incrementar las tasas de descomposición del suelo, lo que reduce la cantidad de carbono en el sitio y, por consiguiente, la estabilidad de los agregados. Muchas de las influencias del clima en la estabilidad de los agregados del suelo se deben a las interacciones del tipo de suelo con la humectación/secado, la contracción/expansión y la congelación/descongelación. [ 16 ]
Medición de la estabilidad de los agregados
La estabilidad de los agregados del suelo se puede medir de varias maneras, ya que:
- Los agregados del suelo pueden desestabilizarse por diversas presiones externas provocadas por el viento, el agua o la maquinaria.
- La estabilidad de los agregados del suelo se puede determinar a diferentes escalas de tamaño.
En la mayoría de los casos, el método de estabilidad de agregados húmedos es más relevante, ya que imita los efectos de la erosión hídrica , que es la fuerza impulsora de la erosión en la mayoría de los entornos. Sin embargo, en un entorno árido , la estabilidad de agregados secos puede ser el método más aplicable, ya que imita la erosión eólica , que es la fuerza impulsora de la erosión en estos entornos. [ 29 ] describe un método en el que los agregados se sumergen en agua y se mide el suelo que se desprende del agregado. [ 30 ] utilizó un método en el que los agregados se sometieron a diferentes presiones de hinchamiento internas a partir de diferentes concentraciones de cloruro de sodio (NaCl). A continuación se describen algunas metodologías comunes.
Método de estabilidad de agregados húmedos





Un aparato de tamizado húmedo descrito por Yoder [ 31 ] puede utilizarse para determinar la estabilidad de los agregados húmedos en el siguiente procedimiento de Black, Kember y Chepil, [ 32 ] que fue adaptado por Dane, Topp, Nimmo y Perkins. [ 33 ]
- Tamizar la tierra para obtener muestras con agregados de entre 2 y 4 mm de tamaño.
- Pesar 15 g de estos agregados de tamaño entre 2 y 4 mm.
- Colóquelas encima de los nidos de tamices con aberturas de 4,76 mm, 2,00 mm, 1,00 mm y 0,21 mm.
- Humedezca lentamente la tierra con un pulverizador y un humidificador hasta que los agregados se saturen y brillen.
- Coloque los nidos de tamices en el aparato de tamizado húmedo con 30 rotaciones por minuto durante aproximadamente 10 minutos.
- Retire los nidos de tamiz y colóquelos en el horno a 105 °C durante 24 horas.
- Coloque aproximadamente 7 g de tierra húmeda en un recipiente pesado y luego colóquelo en el horno a 105 °C durante 24 minutos.
- Pesar la tierra seca de cada uno de los nidos de tamiz.
- Las muestras se pueden colocar en una solución de hexametafosfato para dispersar las partículas y luego lavarlas nuevamente con un tamiz para eliminar las partículas de arena. Estas partículas de arena se pueden secar en un horno a 105 °C durante 24 horas, pesar y tener en cuenta en el cálculo de la estabilidad del agregado.
Para calcular el peso medio, se pueden utilizar las siguientes fórmulas:
- S 4,76 = Ws 4,76 / (Ws/1+Ø)
- S 2 = Ws 2 / (Ws/1+Ø)
- S 1 = Ws 1 / (Ws/1+Ø)
- S 0,21 = Ws 0,21 / (Ws/1+Ø)
- S <0,21 = 1 – (S 4,76 + S 2 + S 1 + S 0,21 )
- Ø = (Ws húmedo – Ws seco ) / Ws seco
- MWD (mm) = (S 4,76 *4,76)+(S 2 *2)+(S 1 *1)+(S 0,21 *0,21)+(S <0,21 *0,105)
Para fórmulas:
- Ws 4,76 = tamiz de 4,76 mm
- Ws 2 = tamiz de 2 mm
- Ws 1 = tamiz de 1 mm
- Ws 0,21 = tamiz de 0,21 mm
- Ws húmedo = peso del suelo húmedo
- Ws seco = peso del suelo seco
- Ø = contenido de agua
- MWD (mm) = diámetro medio ponderado
Método de estabilidad de agregados secos
Un cilindro rotatorio de tamizado en seco descrito por Chepil [ 34 ] puede utilizarse en combinación con un diseño de tamiz anidado, como se describe en el siguiente procedimiento de Metting y Rayburn: [ 35 ]
- Tamizar las muestras de suelo para obtener agregados con un diámetro de entre 0,92 y 1,68 mm.
- Pesar 2 kg de agregados de muestra de suelo.
- Coloque los nidos de tamices de suelo con aberturas de >0,84, 0,84–0,42 y <0,42 mm.
- A continuación, los áridos se introducían en los nidos de tamices mediante una cinta transportadora a una velocidad de 10 mm/s.
- A continuación, se hace funcionar el cilindro giratorio a 10 revoluciones por minuto hasta que la muestra completa se haya separado en fracciones de agregados >0,84, 0,84–0,42 y <0,42 mm.
- La estabilidad en seco se mide entonces como un porcentaje de agregados que son >0,42 mm según el método del cilindro rotatorio.
Método de apagado
El método de disgregación , utilizado para medir la estabilidad de los agregados del suelo, evalúa la cohesión de estos agregados al sumergirse en agua. Existen varios métodos que emplean este método, entre ellos la aplicación "Moulder: Soil Aggregates", desarrollada por Fajardo y McBratney. [ 36 ] Este método utiliza un teléfono inteligente y describe cómo los agricultores y científicos pueden medir la estabilidad de los agregados a partir de muestras de sus campos mediante el siguiente procedimiento:
- Tome una muestra de suelo del campo (a una profundidad de 0 a 7,5 cm) utilizando una pala.
- Guarde la muestra en el refrigerador hasta que esté lista para analizarla.
- Seleccione muestras utilizando una regla para obtener agregados de 1 a 2 cm de diámetro y colóquelas en un plato poco profundo con un fondo blanco liso al que pueda añadir agua.
- Configura tu teléfono con una cámara en la parte trasera para que tenga una vista clara de los agregados del suelo.
- Añade agua al recipiente hasta cubrir los agregados e inicia la aplicación.
- Tras varios minutos, el agregado se dispersará en diversos grados.
- La aplicación te dará una puntuación que podrás usar para determinar la estabilidad de tus áridos y, por lo tanto, del suelo.
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