Los Andosoles (WRB 1998): Suelos Volcánicos

Los Andosoles son los suelos volcánicos por antonomasia. Se forman sobre cenizas y vidrios volcánicos, así como a partir de otros materiales piroclásticos. Cuando son jóvenes atesoran colores oscuros, siendo altamente porosos, ligeros, permeables, de buena estructura y fáciles de trabar. Su fertilidad es considerable, aunque padecen algunas limitaciones que posteriormente detallaremos. Se trata de suelos muy aptos para la agricultura si las condiciones del relieve lo permiten. Como es lógico, su ubicación se circunscribe generalmente a las regiones con volcanismo activo o no muy antiguo. Tradicionalmente han sidouna bendición para las culturas aborígenes y los pueblos en vías de desarrollo, que se suelen instalar sobre ellos a pesar de los riesgos naturales que amenezarán a sus moradores y asentamientos. Con vistas a corroborar este aserto, basta con analizar las densidades de población, por ejemplo, en los países de Suramérica, en los cuales las cordilleras andinas con volcanes activos son bordeadas por las tierras muy poco fértiles típicas de los bosques ecuatoriales.  

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Capas sucesivas de cenizas volcánicas que entierran Andosoles incipientes. Nevado del Ruiz, Colombia. Fuente Juan José Ibáñez

ANDOSOLES (AN)

 El Grupo de Suelos de Referencia Andosoles da cuenta de los suelos desarrollados sobre materiales volcánicos. Los nombres comunes internacionales de este edafotaxa son “Andosoles” (FAO, mapa de suelos del mundo), “Andisoles” (USDA, Soil Taxonomy), “Andosoles” y “Vitrisoles” (Francia) y “Suelos sobre Ceniza Volcánica”.

Definición de Andosoles Suelos que tienen:  

1. un horizonte Vítrico o Ándico empezando (dentro de) desde los 25 cm desde la superficie del suelo; y

2. no tienen otros horizontes de diagnóstico (a menos que esté sepultado por sedimento u otros suelos a más de 50 cm. ) que no sean un horizonte Hístico, Fúlvico, Melánico, Mólico, Úmbrico, Ócrico, Dúrico o Cámbico.

Unidades de suelos más comunes: Vítrico, SilÁndico, AluÁndico, Eutrisílico, Melánico, Fúlvico, Hídrico, Hístico, Léptico, Gléyico, Mólico, Dúrico, Lúvico, Úmbrico, Arénico, Plácico Páquico, Calcárico, Esquelético, Acróxico, Vético, Sódico, Dístrico, Éutrico, Háplico. Ver anexo 1 para la Guía de todos los Grupos de Suelos de Referencia. Horizonte de diagnóstico, propiedades o materiales; ver Anexo 2 para definiciones completas. Calificadores para nombrar unidades de suelos; ver Anexo 3 para definiciones completas.

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Andosol úmbrico Fuente: Isvo Org

Descripción resumida de los Andosoles

Connotación: Suelos negros de paisajes volcánicos: del Jap. An negro y do, suelo.

Material parental: Principalmente cenizas volcánicas, pero también tobas, piedra pómez, cenizas y otras eyecciones volcánicas.

Ambiente: De relieves ondulados a montañosos, en regiones húmedas, árticas a tropicales con un amplio rango de tipos de vegetación.

Desarrollo del perfil: perfil AC o ABC. Rápida intemperización (alteración biogeoquímica) del material volcánico poroso dando como resultado una acumulación de complejos estables órgano-minerales y minerales de orden de rango corto como el Alofano, Imogolita y Ferrihidrita.

Uso: Muchos Andosoles son intensivamente cultivados y plantados con una gran variedad de cultivos. Su mayor limitación ha sido su gran capacidad para retener el fósforo de forma no biodisponible para la su asimilación por las raíces de las plantas. En algunos lugares, la topografía pronunciada, resulta ser un serio limitante con vistas a su puesta en cultivo.

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Andosol con perfil A/C Fuente INRA (Francia)

Génesis de los Andosoles

Los Andosoles se caracterizan por la presencia de un horizonte Ándico o un horizonte Vítrico. El horizonte Ándico es rico en Alofanos (ver abajo) (y minerales similares) o complejos de humus-aluminio mientras que un horizonte Vítrico contiene “vidrio volcánico” en abundancia. La formación de Andosoles depende del rápido intemperismo químico, porosidad, permeabilidad, material mineral de grano fino, así como de la presencia de materia orgánica. La hidrólisis de los materiales primarios “microclina” y “Augita” puede servir para ilustrar este tipo de intemperismo (“vidrio” es actualmente una mezcla amorfa, aunque reacciona de la misma forma).

KAlSi3O8 +2 H2O = K+ Al3+ +3 SiO2 + 4 OH-

microclina

CaFeSi2O6 +2 H2O = Ca2+ +Fe2+ + 2 SiO2 + 4 OH-

augita

Los iones liberados de Fe2+ y (particularmente) Al3+ forman complejos estables con el humus. El hierro ferroso se oxida rápidamante a su forma férrica y precipitando después la mayor parte del mismo como

Ferrihidrita (Ver abajo)

Fe2+ = Fe3+ + e- Fe3+ + 3 H2O = Fe (OH)3 + 3 H+ ferrihidrita (o: 2 Fe2+ +1/2 O2 + 5 H2O = 2 Fe (OH)3 + 4 H+)

 

(1).- Alofanos.-Son Aluminosilicatos hídricos no cristalinos (de orden de rango corto) con una relación molar de Al/Si típicamente entre 1 y 2 (la relación molar Al/Si de la Caolinita es de 1). Estos consisten en esferas huecas con diámetros de 3.5 a 5nm y tienen una gran (reactiva) área superficial específica.

(2) Ferrihidrita representa óxidos de hierro hídrico de orden de rango corto previamente aceptado como “Óxido Férrico Amorfo” o “gel de óxido de Fierro”. Ni su estructura ni composición ha sido todavía establecida mas allá de toda duda; una aproximación probable es: Fe2O3. 2FeOOH. 2.6H2O. La Ferrihidrita es el mineral de óxido de hierro dominante en la mayoría de los suelos volcánicos y algunas de las propiedades atribuidas al Alofano pueden en parte ser causadas por la ferrihidrita. Evidencias recientes sugieren que mucho, sino todo, el hierro orgánicamente limitado (como extraído por el pirofosfato) es Ferrihidrita-Fe.

El Aluminio protege la parte orgánica de los complejos Al-Humus contra su bio-degradación. La movilidad de estos complejos es muy limitada, por cuanto el Aluminio y el hierro se intemperizan con la suficiente rapidez como para producir complejos con una relación metal/orgánicos alta, moderadamente soluble. Esta combinación de baja movilidad y alta resistencia contra la alteración por agentes biológicos propicia la acumulación de materia orgánica en la cubierta del suelo culminando con la formación de un horizonte superficial “Melánico” que tiene un intenso color oscuro y un alto contenido de materia orgánica. El destino del sílice liberado está fuertemente condicionado por la forma en la cual se encuentra el aluminio en los complejos Al-Húmico. Si la mayor parte del aluminio está “fijado”, la concentración de sílice en la solución del suelo aumenta y mientras una parte del sílice es lavado, otra parte se precipita como sílice opalino. Si no se integra todo el aluminio a los complejos, el restante puede co- precipitarse con el silicio dando lugar a Alofanos de composiciones variables, a menudo en asociación con Imogolita (Ver descripción abajo) Note que: la formación de complejos Al-Húmicos y la formación de asociaciones de alofanos son mutuamente competitivas. Tal proceso es conocido bajo la denominación de “composición binaria” de los Andosoles. Parece ser que el alofano (y la imogolita) son estables en condiciones poco ácidas o neutras (pH>5) mientras que los complejos Al-Húmicos prevalecen en ambientes más ácidos. Si hay todavía aluminio disponible (en exceso) bajo condiciones ácidas, este puede combinarse con silicio y formar minerales de arcillas o filosilicatos tipo 2:1 y 2:1:1 (como por ejemplo la Clorita) que a menudo se encuentra en asociación con los complejos Al-Húmicos. La estabilidad otorgada sobre la materia orgánica por el aluminio no es menor en presencia de alofano. Tal circunstancia sugiere que la actividad del aluminio en el Alofano es suficiente para interactuar con moléculas orgánicas y prevenir la bio- degradación y la percolación. La competencia entre humus y sílice por el  Aluminio se encuentra influenciada por factores ambientales:

1. La asociación “complejo Al- Humus + sílice opalino + arcilla filosilicatosa”es más marcada en ceniza volcánica ácida que está sujeta a fuerte percolación. En práctica, hay una variedad continua en la composición binaria de los Andosoles, de una asociación de complejos Al- Húmicos (no alofánicos) a una asociación alofano/imogolita (alofánica) en la cual los extremos son poco frecuentes. Esta variación puede ocurrir dentro de un perfil o entre perfiles.

2. Siguiendo la muy temprana formación de un Andosol (próxima a) la completa inactivación del aluminio por la materia orgánica puede obligar a la formación de alofano bajo condiciones templadas húmedas. El Aluminio se vuelve disponible para la formación de mineral sólo después de que el índice de acumulación de humus se ha estabilizado. Esto explica porqué los horizontes B en los Andosoles son usualmente más ricos en Alofano e Imogolita que los horizontes A: La intemperización de minerales primarios procede, pero el suministro de materia orgánica es limitado para que pequeñas cantidades de aluminio sean transportadas dentro de los complejos Al-Húmicos.

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Andosol Perfil A/B/C Fuente Be a Geographer

(3) Imogolita es un aluminosilicato paracristalino consistente en unos hilos suaves curvos con diámetros variables de 10 a 30 nm y muchos miles de nm de longitud. Estos hilos consisten en largas unidades tubulares de un diámetro exterior de 2 nm, sus paredes exteriores consisten en una cubierta de Gibsita (Al) y la pared interior es una fina cubierta de sílice.

La fracción total de los poros en el material de suelo aumente conforma avanza la alteración biogeoquímica (intemperización) de los materiales primarios, llegando a alcanzar entre el 50% y más del 75% del volumen del suelo. Tal proceso Esto es causado por las pérdidas por percolación y estabilización del material residual por parte de la materia orgánica y los productos intemperizados (sílice, alofano, imogolita, ferrihidrita). La génesis de los Andosoles resulta ser más compleja cuando existe una deposición repetida de nuevas cenizas frescas (actividad volcánica reciente). Las capas finas de ceniza solo pueden rejuvenecer el material superficial del suelo, pero en grandes cantidades (capas gruesas) lo sepultan. En este último caso la edafogénesis se interrumpe comenzando una nueva que afecta principalmente a las cenizas recientes. De este modo comienza a formarse un nuevo perfil del suelo sobre el antiguo enterrado, mientras la formación del suelo en el horizonte A sepultado toma un curso diferente en respuesta al repentino descenso del suministro de materia orgánica y las diferencias en la humedad conforme se aleja de la superficie.

El ensamblaje de la arcilla en los Andosoles cambia a través del tiempo, particularmente en el subsuelo. De este modo el alofano e imogolita van siendo transformados en haloisita, caolinita o gibsita (dependiendo de la concentración de sílice en la solución del suelo). El aluminio de los complejos Al-Húmicos gradualmente se volverá (bio)disponible y la ferrihidrita eventualmente se transformará en goetita. Todos estos procesos se encuentran fuertemente influenciados por factores tales como: el índice de rejuvenecimiento, profundidad, composición de la sobrecarga, composición del material restante y el régimen de humedad. Eventualmente un Andosol puede convertirse en un suelo “normal”, ejemplo: un suelo podzolizado o un suelo con propiedades férricas o con iluviación de arcillas.

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Andosol hístico (Islandia) Fuente: Rala

CARACTERÍSTICAS DE LOS ANDOSOLES

Características Morfológicas

El Andosol “típico” tiene un perfil con un ensamblaje de horizontes AC o ABC. El horizonte superficial A suele ser muy oscuro (Ah de 20 a 50 cm.) (puede ser más delgado o más grueso) bajo el se encuentra un horizonte B o en su defecto directamente el  C. Colores varían notablemente del superficial a los del subsuelo. El primero resulta ser generalmente mucho más oscuro en húmedo, especialmente en las regiones frías más que en los climas tropicales (excluyendo la alta montaña). El contenido promedio de materia orgánica del horizonte superficial ronda el 8%, aunque los perfiles más oscuros pueden contener hasta un 30% o más de materia orgánica. El horizonte superficial es muy poroso, friable y tiene una estructura granular o migajosa. En algunos Andosoles el material superficial del suelo es manchado y aprecia  una consistencia grasosa o untuosa, tornándose casi liquida cuando se fricciona entre los dedos, presumiblemente a causa de la transformación bajo presión de sol-gel (“tixotropía”).

Características hidrológicas

La mayoría de los Andosoles atesoran un excelente drenaje interno a causa de su alta porosidad. Tal hecho ocurre predominantemente en posiciones alta del terreno. Sin embargo, el perfil desarrolla propiedades gléyicas en donde existe un nivel freático somero (localidades colectoras de escorrentía, por ejemplo). Las propiedades estágnicas son particularmente importantes en campos de cultivo de arroz (“paddy fields”), sobre laderas de terrazas volcánicas, ejemplo: en Java y Bali (Indonesia).

Características Mineralógicas

Las cantidades de vidrio volcánico, minerales ferromagnesianos (olivino, piroxenos, anfíboles), feldespatos y cuarzo en las fracciones de arena y limo de los Andosoles difiere según los lugares de ubicación. Algunos de los granos de minerales pueden adquirir una cubierta de vidrio volcánico cuando la temperatura era todavía alta. La composición mineral de la fracción arcilla de los Andosoles varía con factores tales como: la “edad genética” del suelo, composición del material parental, pH, contenido de bases, régimen de humedad, espesor de los depósitos de sobrecarga de cenizas, contenido y composición de la materia orgánica del suelo. La fracción arcilla de los Andosoles contiene “materiales amorfos detectables mediante rayos X”, así como: el alofano e imogolita y/o complejos húmicos de Al y Fe junto con sílice opalino. Alofano/Imogolita y complejos Al- Húmicos pueden ocurrir juntos aunque los dos grupos tengan condiciones conflictivas para su formación. Adicionalmente pueden presentarse los minerales primarios, ferrihidrita (desordenada), haloisita y caolinita, gibsita y varias capas de silicatos 2:1 y 2:1:1 intergrados.

Características físicas

La buena estabilidad de los agregados de los Andosoles, así como su alta permeabilidad al agua hacen que estos suelos sean relativamente resistentes a la erosión hídrica. Excepciones a esta regla se presentan en los tipos de Andosoles altamente hidratados que se secan drásticamente, como es el caso tras una deforestación, entre otros. El material de suelo de la superficie se desmorona en gránulos duros (“granulación de alta montaña”), siendo   fácilmente removidos por la escorrentía superficial. La dificultad para dispersar las partículas texturales de los Andosoles causa problemas a la hora de determinar su textura, por lo que se recomienda tener precaución al interpretar los datos. La densidad aparente de los Andosoles es baja, no sólo en la capa superficial del suelo, siendo típicamente menor de 0.9 Mg/m3. Sin embargo, se han registrado valores menores de de 0.3 Mg/m3 en Andosoles altamente hidratados. La densidad aparente no cambia en un rango de 1500 kPa (limitada expansión y encogimiento). Por lo tanto, los valores determinados en campo sobre suelo húmedo pueden prácticamente ser sustituidos por el de densidad aparente a “capacidad de campo”, la cual resulta ser una característica de diagnóstico para identificar un horizonte Ándico. El contenido de humedad a 1500 kPa de succión (punto de marchitez permanente) es alto en la mayoría de los Andosoles. La cantidad de “agua disponible” es generalmente mayor que en otros suelos minerales. El excesivo secado por aire de los materiales que constituyen los Andosoles terminan por deteriorar sus propiedades en lo concerniente a la retención de agua, capacidad de intercambio iónico, el volumen del suelo y por último la cohesión de sus partículas. En casos extremos, estos se rompen en un polvo fino que es muy susceptible a la erosión eólica.

Características químicas

 Los Andosoles tienen propiedades de intercambio catiónico altamente variables: la carga es fuertemente dependiente del pH y la concentración de electrolitos. Este es también el caso de algunos otros suelos, por ejemplo: Ferralsoles, si bien la carga negativa de los Andosoles puede alcanzar valores más altos como consecuencia de sus elevados contenidos de materia orgánica y alofanoo. La Fig. 2 muestra (de la obra traducida; ver enlace al final del post), para algunos componentes de Andosoles, la variación en carga, como una función de pH (las arcillas minerales haloisita y montmorillonita tienen una carga permanente de dominancia, y se incluye como comparación). Con propiedades de carga variables, los valores de saturación de bases también lo son. Los valores de saturación de bases por lo general son bajos a causa de la fuerte percolación, excepto en algunos Andosoles muy jóvenes y de regiones secas. La fuerte reacción química de los Andosoles se atribuye a los ya aludidos compuestos amorfos a los rayos X. Resulta ser más apropiado, como sea, atribuir estas características a la presencia de “aluminio activo”, el cual puede ocurrir de diversas maneras:

1. En aluminosilicatos paracristalinos de orden de rango corto tales como el alofano e imogolita

2. Como iones aluminio intercapas en las capas de silicatos 2:1 y 2:1:1

3. En complejos Al- Húmicos, y

4. Como iones –Al intercambiable en capas de silicatos.

La función del hierro activo no puede ser ignorada, pero es generalmente considerada de menor importancia que la del aluminio activo.

Andosoles WRB 2006-2007

Andosoles

Los Andosoles acomodan a los suelos que se desarrollan en eyecciones o vidrios volcánicos bajo casi cualquier clima (excepto bajo condiciones climáticas hiperáridas). Sin embargo, los Andosoles también pueden desarrollarse en otros materiales ricos en silicatos bajo meteorización ácida en climas húmedo y perhúmedo. Muchos Andosoles pertenecen a: Kuroboku (Japón); Andisoles (Estados Unidos de Norteamérica); Andosols y Vitrisols (Francia); y suelos sobre ceniza volcániza.

Descripción resumida de Andosoles

Connotación: Típicamente, suelos negros de paisajes volcánicos; del japonés an, negro, y do, suelo.

Material parental: Vidrios y eyecciones volcánicas (principalmente ceniza, pero también tufa, pómez y otros) u otro material rico en silicato.

Ambiente: Ondulado a montañoso, húmedo, y regiones árticas a tropicales con un amplio rango de tipo de vegetación.

Desarrollo del perfil: La meteorización rápida de vidrios o eyecciones volcánicas resulta en la acumulación de complejos órgano-minerales estables o minerales de bajo grado de ordenamiento como alofano, imogolita y ferrihidrita. La meteorización ácida de otro material rico en silicato en climas húmedo y perhúmedo también lleva a la formación de complejos órgano-minerales estables.

Francisco Javier Manríquez Cosío y Juan José Ibáñez

Material  Bibliográfico

Página Web de la WRB

Clasificación WRB 2006-2007

Lecture notes on the major soils of the world (versión personal traducida al español por Javier Manríquez Cosío

Los suelos de Latinoamérica: retos y oportunidades de uso y estudio (ir al titulo correspondiente) Autores: Francisco Bautista, Alfred J. Zinck y Silke Cram. Boletión del Sistema Nacional de Información Estadística y Geográfica: VII(3) Septiembre-Diciembre 2009, páginas 94-142

Soils of the European Union (en Ingles)

Post Previos y a Publicar en Breve de Nuestro Curso Básico Tipos de Suelos del Mundo hasta el 10 de Septiembre de 2011

Los Suelos del Mundo y Su clasificación (WRB). Curso Básico sobre Clasificación de Suelos

Suelos Minerales Condicionados por la Topografía o Fisiografía: Leptosoles, Regosoles, Fluvisoles y Gleysoles

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Stagnosoles

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Andosoles

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