Trabajo de campo: descubre la estructura del suelo Teach article

Traducción de Elisa López Schiaffino. Ponte manos a la obra con estos experimentos para el aula que permiten investigar la composición del suelo y su importancia.

El suelo es esencial para la vida en este planeta. Sin él, no podríamos cultivar la comida que necesitamos para vivir. Un dato quizás menos conocido es que el suelo tiene otras funciones importantes, como filtrar el agua, almacenarla para evitar inundaciones y sequías y proporcionar un hábitat para un tercio de la biodiversidad mundial (sobre la cual no sabemos mucho todavía). El suelo también tiene un gran impacto sobre el cambio climático, ya que puede almacenar grandes cantidades de carbono orgánico y constituye el sumidero terrestre de dióxido de carbono más importante (Janzen, 2004).

La forma en la que se usa el suelo influye claramente en el desarrollo de sus funciones y por ende en los beneficios que se obtienen de él. Cuanto más se perturba el suelo a través de actividades de construcción, agricultura intensiva, cavado o arado, mayor es la pérdida de materia orgánica, lo que a su vez aumenta el riesgo de erosión (el suelo se desgasta). La incorporación de materia orgánica (como el abono) al suelo puede reconstituir su contenido orgánico y mejorar su estructura, lo que asegura una menor pérdida de nutrientes y ayuda a evitar su erosión.

La erosión nos afecta a todos: los estudios estiman que en la actualidad la erosión del suelo afecta alrededor del 11 % del territorio de la Unión Europea (UE) en un nivel de moderado a alto (es decir, más de 5 toneladas por hectárea por año)w1. La erosión no solo disminuye la fertilidad de la tierra sino que también aumenta la sedimentación de los arroyos y ríos, lo que obstruye las vías fluviales y aumenta el riesgo de inundaciones. Y cuando el suelo de la tierra agrícola y los sedimentos se ven arrastrados a los ríos, acarrean consigo pesticidas y fertilizantes, lo que aumenta la contaminación de los hábitats fluviales.

Remover el suelo durante el arado reduce la cantidad de materia orgánica, lo que puede conducir a un debilitamiento de la estructura del suelo e incluso a su erosión.
Jane Mills
 

La estructura del suelo y la materia orgánica

La estructura del suelo y la cantidad de materia orgánica que contiene tienen un alto impacto en las tasas de erosión.

La estructura del suelo es la disposición de sus componentes (arcilla, limo y arena) en agrupamientos denominados agregados, cuyas partículas están unidas entre sí con más fuerza que las partículas vecinas. Una buena estructura del suelo es importante porque permite que el aire y el agua circulen por él, lo que es esencial para el crecimiento saludable de las plantas. Sin una buena estructura, el suelo carece de oxígeno y presenta anegamiento y bloqueo de nutrientes (las plantas no pueden absorber los nutrientes del suelo y finalmente perecen). Los agregados son más estables que las partículas individuales, lo que aumenta la capacidad del suelo para evitar su deterioro a causa del agua, el viento y la labranza.

La materia orgánica de los suelos comprende toda la materia animal y vegetal viva y muerta. Incluye semillas, hojas, raíces, lombrices y abono, además de bacterias, hongos y humus (material vegetal descompuesto). Los suelos con un mayor contenido de materia orgánica almacenan nutrientes y agua y los distribuyen a las plantas de manera más eficiente. La estructura del suelo también depende mucho de su contenido de materia orgánica: a mayor contenido, más tendencia a la buena estructura del suelo. En general, la materia orgánica se encuentra concentrada entre los 10 y los 40 cm superiores del suelo, ya que allí es donde se producen y descomponen las plantas. La capa superior de los suelos que sufrieron perturbaciones debido a la labranza o a tareas de la construcción puede no ser rica en materia orgánica, por lo que su estabilidad podría resultar menor.

La estructura del suelo: una actividad estudiantil

Para los estudiantes, en especial para los que viven en ciudades, el mundo debajo de sus pies puede resultar desconocido. Por ello, creamos una actividad que consta de dos partes y ayuda a que los estudiantes conozcan el papel que juega la estructura del suelo y el contenido de materia orgánica. La actividad es adecuada para estudiantes de 11 a 16 años. La actividad 1 tomará entre 1 y 2 horas para la recolección de las muestras de suelo y otra hora adicional en el aula. La actividad 2 requiere una observación cada hora, durante 4 horas.

Materiales

  • dos frascos de vidrio con tapa (por ejemplo, frascos vacíos de mermelada)
  • alambre (al menos 30 cm)
  • cortaalambres
  • una pala o paleta llana
  • bolsas o recipientes para recolectar las muestras de suelo
  • dos muestras de suelo de sitios diferentes (véase la sección sobre el procedimiento)
  • agua
  • un reloj o un cronómetro

Actividad 1: muestras de suelo y estabilidad

En esta actividad, los estudiantes llevarán a cabo un experimento simple para recolectar muestras de suelo y poner a prueba la estabilidad del mismo. A través de esta experiencia, aprenderán qué tipos de suelo tienen tendencia a la erosión. En la actividad, podrán comparar la capa superior del suelo de un sitio no perturbado con un tipo similar de suelo proveniente de un sitio perturbado. La actividad puede llevarse a cabo en grupos o en forma individual.

Procedimiento

  1.   Primero, obtén las dos muestras. Deben provenir de cada uno de los siguientes sitios:
  • suelo que se encuentre entre los 5 y 10 cm de la capa superior de un sitio no perturbado (p. ej. el jardín de los estudiantes, un parque o el jardín de la escuela);
  • suelo de un sitio perturbado (p. ej. una zona de construcción o suelo excavado).
  1.  Para tomar estas muestras de suelo, camina en una línea zigzagueante y toma una muestra pequeña (aproximadamente del tamaño de una nuez) cada vez que cambies de dirección. Comprime con cuidado las muestras de suelo para obtener 2 o 3 puñados.
  2. Llena los frascos con agua y coloca los alambres transversalmente en la parte superior del frasco para formar canastas que se sumergen en el agua (véase la figura 1).
Figura 1: frascos llenos de agua con canastas de alambre en la parte superior
Barbara Birli
 
  1. Coloca una muestra de suelo pequeña de cada sitio en una canasta, ambas al mismo tiempo. Registra la hora (o da comienzo al cronómetro).
  2. Luego de un minuto, observa las muestras de suelo (figura 2), vuélvelas a observar a intervalos de un minuto (durante 7 a 10 minutos) y registra tus observaciones. Nota qué muestra de suelo parece ser la más estable (la que permanece en la canasta) y cuál la menos estable (la que rápidamente se desintegra). 
Figura 2a: muestras de suelo sumergidas en el agua, después de 1 minuto. Suelo de un sitio perturbado (izquierda) y de la superficie de un sitio no perturbado (derecha)
Barbara Birli
Figura 2b: muestras de suelo sumergidas en el agua, después de 2 minutos. Suelo de un sitio perturbado (izquierda) y de la superficie de un sitio no perturbado (derecha)
Barbara Birli
 

Luego, los estudiantes discuten los resultados que obtuvieron e intentan contestar las siguientes preguntas:

  • ¿Qué tipo de suelo era más estable cuando se lo colocó en el frasco?
  • ¿Cuál de los dos tipos de suelo crees que contenía la mayor cantidad de materia orgánica? ¿Por qué?

Discusión en el aula

En este experimento, probablemente los estudiantes han observado que el suelo de la capa superficial del césped, de un huerto o un campo que no se ha perturbado o labrado durante un par de años se mantiene aglutinado en la canasta de alambre, incluso aunque esté sumergido en el agua. Muchas veces los terrones se mantienen tan unidos que el agua se evapora antes de que el suelo se desintegre.

En cambio, el suelo perturbado (como el de un jardín sembrado, un campo continuamente labrado o una zona de construcción) por lo general se desintegra (se dispersa) en partículas de suelo individuales cuando se lo sumerge en agua. El suelo desintegrado enturbia el agua y finalmente forma una capa de sedimento en la parte inferior del frasco.    

¿Por qué sucede esto? Una razón es que la materia orgánica contribuye a la estabilidad de los agregados del suelo debido a las propiedades adhesivas de los materiales orgánicos tales como los productos de desecho bacterianos, las hifas fúngicas y las secreciones y el humus de las lombrices. Estos materiales proporcionan el «adhesivo» que mantiene al suelo aglutinado. La materia orgánica también contiene sustancias hidrofóbicas, como lípidos y ceras, que pueden reducir la «mojabilidad» y la ayudan a mantenerse unida en presencia de mucha agua. Además, aumenta la cantidad de poros muy pequeños en el suelo, lo que reduce la velocidad con la que el agua ingresa al suelo y la consiguiente ruptura de los agregados.

Agítalo: mezcla el suelo con
el agua antes de dejarlo
reposar durante 4 horas

Barbara Birli

Actividad 2: la mezcla mineral

Además de materia orgánica, todos los suelos contienen materia mineral (grava, arena, limo, arcilla). En esta actividad, los estudiantes aprenderán acerca de la composición mineral de sus muestras de suelo.

Procedimiento

  1. Observa los frascos llenos de agua de la actividad anterior y selecciona aquellos en los que el suelo se haya desintegrado.
  2. Quita las canastas, coloca las tapas en los frascos y agítalos bien.
  3. Observa lo que sucede, vuelve a observar al cabo de un minuto y luego a intervalos de una hora durante las próximas cuatro horas. Registra tus observaciones.
  4. Finalmente, luego de cuatro horas, compara tus frascos con los diagramas de la figura 4 que muestran la composición de los diferentes tipos de suelo. ¿Qué tipos de suelo crees que corresponden a tus muestras?
 
Figura 3: diagrama de una muestra de suelo que se ha mezclado con agua y se ha dejado reposar durante 4 horas. El diagrama muestra las capas que se forman. A: capa de arena (se forma luego de un minuto), B: capa de limo (se forma a las dos horas), C: capa de arcilla (se forma cuando el agua se decanta)
Jane Mills

 

Figura 4: tipos de suelo y las diferentes composiciones minerales. A: arena, B: limo, C: arcilla
Jane Mills

Discusión para el aula

Luego de unos minutos, los estudiantes probablemente habrán observado partículas arenosas pesadas que caen al fondo del frasco. Al cabo de dos horas, deberían ver que se separa el limo, y a las cuatro horas el agua debería decantar por completo y todas las capas deberían estar visibles (figura 3).

¿Qué indican estas capas sobre el tipo de suelo en los frascos y, fundamentalmente, cuán adecuado es el suelo para cultivarlo? La respuesta es: depende de las cantidades relativas de los diferentes tipos de materia mineral (figura 4). Hay cuatro tipos principales de suelo y cada uno presenta distintas ventajas y desventajas para los agricultores:

  • Suelo arenoso (010 % de arcilla, 010 % de limo, 80-100 % de arena): es liviano para trabajarlo y se calienta con rapidez en la primavera. Pero el agua drena rápidamente hacia zonas donde las raíces no llegan.
  • Suelo arcilloso (50100 % de arcilla, 040 % de limo, 0-45 % de arena): retiene agua por más tiempo, pero tarda para calentarse en la primavera y puede resultar pesado para trabajarlo si se seca.
  • Suelo limoso (015 % de arcilla, 85100 % de limo, 0-20 % de arena): es bastante fértil, pero debido a que tiende a retener humedad, es frío y no drena con facilidad.
  • Suelo margoso (10-30 % de arcilla, 30-50 % de limo, 25-50 % de arena): es el suelo que prefieren los agricultores y jardineros. Contiene una proporción equilibrada de los tres materiales minerales (limo, arena y arcilla).

Agradecimientos

La preparación de este artículo contó con el apoyo del proyecto RECARE, (del que los autores forman parte). El objetivo del proyecto RECARE, que cuenta con fondos del programa FP7 de la Comisión Europea, es buscar y compartir soluciones para evitar la degradación de los suelos de Europa. 

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Resources

Author(s)

Jane Mills es investigadora sénior en la Universidad de Gloucestershire (Reino Unido). Su interés en la investigación se centra en los procesos de intercambio de conocimiento. Lidera la tarea de divulgación en dos proyectos de investigación financiados por la UE sobre la protección de los suelos de Europa.

Barbara Birli tiene un doctorado en estudios técnicos (planificación regional). Es científica sénior en la Agencia de Medio Ambiente de Austria, participa en proyectos nacionales e internacionales de concientización sobre los factores que amenazan al suelo y desarrolla materiales educativos y proyectos de ciencia ciudadana.

Francisco Morari es profesor asociado de agronomía medioambiental en la Universidad de Padua (Italia). Su principal interés en la investigación se centra en la medición, modelación y mitigación del impacto ambiental de los sistemas agrícolas.


Review

A menudo, las ciencias de la Tierra no es la asignatura más popular de los planes de estudio, y el tema específico de la ciencia de los suelos puede resultar aburrido. Esta percepción puede cambiar con las actividades propuestas en este artículo.

El artículo, claro y comprensible, presenta de manera inspiradora las características del suelo a través de experimentos simples y prácticos que pueden llevarse a cabo en el aula fácilmente sin equipos especiales. Los docentes pueden ampliar el tema con los recursos sugeridos en internet.

Dada la importancia mundial de la estabilidad y la erosión del suelo, el artículo es relevante para todos los países europeos. Puede constituir el punto de partida para una discusión sobre el uso y la erosión del suelo a nivel mundial en relación con la producción de los alimentos y la población mundial en aumento.

El artículo también puede usarse para realizar un ejercicio de comprensión. Aquí hay algunas preguntas que se pueden plantear:

  • ¿Cuáles de los siguientes componentes NO forman parte de la materia orgánica del suelo?
  1. bacterias
  2. humus
  3. limo
  4. abono
  • ¿Las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas?
  1. El agua drena con facilidad en los suelos arenosos.
  2. El suelo limoso no es fértil.
  3. Trabajar el suelo arcilloso es difícil.
  4. El suelo margoso es rico en arcilla.
  5. El suelo arcilloso se calienta rápidamente.
  6. Los jardineros prefieren el suelo limoso.
  • ¿Cuál es el orden correcto de sedimentación de los siguientes componentes del suelo (de más a menos rápido)?
  1. arcilla, limo, arena;
  2. arena, limo, arcilla;
  3. limo, arcilla, arena;
  4. limo, arena, arcilla.

Giulia Realdon, docente de ciencias naturales, Italia




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