El Aire del Suelo: La Atmósfera del Sistema Edáfico

Como ya os hemos explicado desde una multitud de puntos de vista, la atmósfera del suelo es uno de los elementos que menos atención ha despertado entre los edafólogos. Sinceramente no alcanzo a entender la razón, por cuanto nos puede aportar información importante acerca de una plétora de procesos biogeoquímicos que allí acaecen. Del mismo modo, resulta imprescindible para la respiración de numerosas biocenosis edáficas y de las propias raíces. Los gases que allí acaecen son básicamente los mismos que los de la atmósfera aérea, aunque no puede decirse lo mismo de sus proporciones. Teniendo en cuenta que los procesos biológicos fluctúan ampliamente cerca de la superficie del medio edáfico de forma estacional (y a veces en menores lapsos de tiempo), así como la enorme variabilidad de nichos o hábitats que alberga, su variabilidad espacio-temporal es muy elevada. Ya que la vida del suelo consume abundante oxígeno, emitiendo a su vez CO2, no debe extrañar que el aire del suelo sea mucho más rico en este gas de invernadero que la atmósfera aérea, por ejemplo. Antes de continuar digamos que la atmósfera del suelo comparte con el agua el relleno de sus poros, por lo que su volumen cambia en función del grado de saturación de los suelos en el líquido elemento. Del mismo modo, ahora los expertos en cambio climáticos se encuentran alarmados por las consecuencias del deshielo del permafrost de los suelos circumboreales, debido a su enorme potencial para emitir metano, si se llegara a dar tal circunstancia. Reseñemos por último que se trata de un post de divulgación para los más jóvenes o no iniciados en la ciencia del suelo.

 

 

 

Componentes de un suelo. Fuente: FAO

 

Efectivamente, de deshelarse los Criosoles (WRB) o Gelisoles (USDA Soil Taxonomy), sus suelos se encharcarían, prácticamente todos los poros se rellenarían de agua entrando en condiciones anóxicas, por lo que la abundante materia orgánica que contienen se descompondría liberando más metano que CO2. Y es que la atmósfera de los suelos hidromorfos o mal drenados difiere de los que no padecen tal circunstancia, albergando concentraciones mucho más elevadas de N2O (óxido nitroso), nitrógeno gaseoso y metano. Tales cambios son el resultado del tránsito entre un ambiente oxigenado y anóxico del medio edáfico. Pero ya volveremos sobre este tema en otro post. Tan solo mentar una obviedad que no debe olvidarse, en ausencia o graves carencias de oxígeno, el metabolismo edáfico se modifica enormemente ya que la plétora de reacciones oxidativas que en el acaecen son interrumpidas o ralentizadas. Así, por ejemplo, la materia orgánica de los suelos encharcados o mal drenados suele ser muy superior (aunque de peor calidad) que la que se encuentra en los bien aireados, debido a que no puede descomponerse debidamente al interrumpirse las reacciones de oxidación que tal proceso requiere. Otros muchos procesos de alteración biogeoquímica que ocurren en el suelo también lo hacen vía oxidativa. Por estas razones lo que se denomina potencial redox de un suelo es otro parámetro de vital importancia, como expondremos con más detalle en otro post.   

 

 

 

Composición aproximada de un suelo

 

La atmósfera del suelo también atesora una gran cantidad de vapor de agua. Recordemos de nuevo, que el agua contenida en la porosidad del medio edáfico, es decir, en los espacios inmediatos a las partículas sólidas, actúa como disolvente de muchas  substancias, comportándose también como fluido transportador de partículas. En función de su cantidad ocupa poros de mayor o menor tamaño, desplazando al aire. Como norma, el aire se ubica  en los de mayor tamaño y el agua los más pequeños. Por esta razón, los suelos con prolongados periodos de hidromorfía sufren problemas de oxigenación. Para una óptima producción de cosechas, podemos decir que aire y agua deben repartirse balanceadamente un 50% del volumen del suelo si bien los datos exactos dependerán de la textura y estructura del suelo.  Así por ejemplo, conforme disminuye el tamaño medio de las partículas del suelo se modifica el espacio poroso. Un modelo muy simplificado puede observarse en la gráfica que mostramos abajo. En cualquier caso, será la estructura (para lo cual la cantidad y calidad de la materia orgánica del suelo es determinante), la que determine y reparta tanto el número de poros como su distribución por tamaños. Por ejemplo, un suelo arcilloso, en el que el movimiento del agua es lento y la aireación escasa, puede ser afectado por problemas de drenaje y aireación si no atesora una buena estructura. Y viceversa, si un terreno tras ser cultivado prolongadamente solo es enmendado por fertilizantes inorgánicos, puede sufrir un proceso de deterioro de la estructura del suelo, llegando poder a sufrir los problemas mentados si no se aportan abonos orgánicos que compensen las pérdidas previamente generadas. Suele admitirse que, si el volumen de suelo ocupado por el aire es menor del 10% comienzan a producirse problemas de oxigenación. 

 

 

 

Relación entre textura y porosidad

 

Ya os hemos hablado en numerosas ocasiones de la página Web de la Universidad de Granada, cuyo principal responsable es Carlos Dorronsoro. De esta hemos extraído la siguiente tabla canónica de la composición del aire de un suelo bien drenado.

 

 

 

 Aire atmosférico %

 Aire suelo %

 Oxígeno

 21

 10-20

 Nitrógeno

 78

 78,5-80

 CO2

 0,03

 0,2-3

 Vapor de agua

 variable

 en saturación

 

Suele considerarse que para que se produzca un apropiado crecimiento de las plantas se requiere al menos un 2% de oxígeno y no más de un 5% de CO2. Como también se explica en la página Web de la Universidad de Granada, la composición del aire edáfico varía con la profundidad, así como a lo largo del ciclo anual. Respecto a este último cabe señalar que en las estaciones favorables para el crecimiento vegetal y la actividad biológica de los suelos, su aire se empobrece en óxigeno y enriquece en anhídrido carbónico. No se trata más que de una lógica consecuencia del metabolismo respiratorio de los seres vivos. Por estas razones, puede afirmarse que la variabilidad del aire del suelo es mucho mayor que la que acaece sobre él, es decir el que respiramos nosotros.

 

 

  

Reparto aire y agua en el suelo a saturación,

capacidad de campo y punto de marchitamiento.

Extraído de la mencionada Página Web de la

Universidad de Granada  (ver enlace en el texto)  

 

Como es lógico entre fluidos (líquidos y/o gaseosos) que se encuentran en contacto (y sean miscibles) el aire del suelo y el atmosférico intentan llegar a un estado de equilibrio que siempre será inestable, debido a sus cambios de composición mutua (especialmente en el suelo). Tal hecho permite tanto la oxigenación del suelo, como el enriquecimiento en CO2 de la atmósfera aérea (epigea).  De no ser así el medio edáfico sería anóxico y no solo las biocenosis, sino la edafosfera como tal serían completamente distintas. Tal proceso de intercambio viene a realizarse mediante dos procesos distintos: el movimiento en masa y la difusión. El primero es generado por las variaciones de presión y temperatura entre los distintos horizontes del suelo y la atmósfera aérea. El gradiente entre ambos estimula que salga el aire del suelo y se renueve por el que se encuentra sobre su superficie. El viento impulsa el aire dentro del suelo y succiona aire de la atmósfera. Del mismo modo, las aguas precipitacionales, al percolar por los poros del suelo, expulsan este último (prueben en una maceta con tierra seca a introducir chorros de agua y observarán las burbujas del aire expulsado).

 

Por otro lado, la superficie del suelo actúa como una membrana permeable que permite el tránsito de los gases en uno u otro sentido. De este modo, se intercambian selectivamente gases entre el medio edáfico y la atmósfera por la tendencia a equilibrar sus respectivas composiciones. En consecuencia, cuando aumenta la concentración de CO2, en el suelo, se produce un flujo hacia la atmósfera, y lo mismo ocurre con el oxigeno, aunque en sentido contrario. Se trata pues del mecanismo esencial para el intercambio recíproco de gases entre el suelo y el “cielo”. La difusión depende de cada tipo de gas, así como de la porosidad del sistema edáfico, condicionado por su textura y estructura. Una aproximación más formal y compleja a este proceso de intercambio de gases puede encontrase en el susodicho curso de la Universidad de Granada.

 

Como hemos comentado en otros post, cada horizonte del suelo posee unos ambientes iónicos, temperaturas, texturas y estructuras diferentes. Del mismo modo, sus atmósferas no son las mismas. Por estas razones cuando un suelo esta compuesto de horizontes de propiedades muy contrastadas, las biocenosis edáficas y los procesos biogeoquímicos que en él acaecen tienden a diferir. Debido a que la edafogénesis suele producir este tipo de contraste entre horizontes, la evolución de un suelo da lugar a su diversificación de ambientes, a los cuales debemos añadir otros efectos, como el rizosférico (la acumulación de una buena parte de la vida alrededor de los sistemas radicales de las plantas).

 

Como muchos de vosotros sabéis, la composición de la atmósfera ha variado a través de los tiempos, existiendo con anterioridad periodos geológicos en los que la concentración de CO2 del aire emergido era mucho mayor que el actual (como por ejemplo en el Cretácico). Por tanto, debemos suponer que la atmósfera del suelo también era más rica que la actual en ese gas de invernadero, lo cual afectaba a todo el metabolismo y la biota edáficas.

 

Juan José Ibáñez

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Comentarios

esta muy bien resuelto el contenido de

la pagina

el tema de la atmosfera del sistema edafico esta muy interesante apropiado y de mucho interes para estudiantes en la rama de la ciencia de la tierra no se diga para profesionales felicitaciones

en verdad grasias me as ayudado demasiado todo esos puntos no me explicais en clases pero es un buen comienso weno estas muy bien q compartais tus conocimientos.

Gracias Lender….

Me parece una pagina muy completa, con una precisa explicacion, me ayudo en mucho en mis investigaciones, espero sigan haciendo paginas como estas, tan completas y tan bien explicadas

Algo no me cierra. No se habla del nitrógeno, para cual hay también un gradiente y seguramente genera emisión de CO2 adicional. Tampoco lo hace de los ingenieros del suelo que favorecen la aireación en masa. Creo que no sería posible este método de aireción pues estaría atascado el nitrógeno. Gracias.

EL SUELO ES ALGO BONITO

a travez de que componentes debemos oxigenar un suelo arcilloso, el cual es un problema para la producción ya que es un suelo demasiado sodico.

Me ha encantado la forma de explicar tan clara, sencilla y precisa y sin perder el valor cientifico del tema para entender la problematica de la aireación del suelo. De igual forma su explicación sobre el intercambio gaseoso entre la atmosfera del suelo y el aire. Mis sinceras felicitaciones mi profesor Juán José. Un abrazo. Hugo

[...] El Aire del Suelo: La Atmósfera del Sistema Edáfico [...]

[...] edáficos de zonas aledañas también lo hicieron con sus moradores, como los mencionados ingenieros. Estos son organismos de la fauna del suelo de gran tamaño, como termitas, hormigas, lombrices, [...]

gracias

Hola, me gustaría saber cómo puedo calcualr el % de aire, el % de agua fácilmente disponible, el % de agua de reserva y el % de agua difícilmente disponible que tiene un suelo… Muchas gracias

Estimado Dr.
En base a su invetigación tengo una consulta. Trabajo en una organización pública rsponsable del manejo de residuos sólidos en Guaemala. he podido observar que el movimiento de la busura enterrada por más de dos años, ha generado movimiento horizontal y vertical del metano producido Existe la posibilidad que ese movimiento del metano sea el responsable de la muerte de los árboles de eucalypto plantados a 100, 200 y hasta 300 metros.
Luis Ernesto Barrera Garavito. Guatemala

Luis es muy posible, pero todo depende de las condiciones y localización (por ejemplo fisiografía) del vertedero y los árboles, cantidad de emisiones, etc..
Poco se puede decir más, aunque se puede medir en el campo con algun instrumento.
Saludos Cordiales
Juanjo Ibáñez

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