Resumen de Biorremediación y Dinámica del Suelo
Biorremediación y Dinámica del Suelo: Guía Completa para Estudiantes
Introducción
La comprensión de las propiedades del suelo es esencial para la gestión agrícola, la conservación ambiental y el diseño de proyectos que involucren el uso del terreno. En este material se explican de forma clara y práctica las principales propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, su relación con el agua, el aire y la biota, y cómo estas propiedades influyen en la fertilidad y el uso del suelo.
Definición: El suelo es un sistema tridimensional formado por una fase sólida (minerales y materia orgánica), una fase líquida (solución del suelo) y una fase gaseosa (aire del suelo), cuya interacción determina funciones ecosistémicas como la retención de agua y el reciclaje de nutrientes.
1. Composición y fases del suelo
Fases
- Fase sólida: fracción mineral (arena, limo, arcilla) y materia orgánica.
- Fase líquida: agua del suelo con solutos disueltos.
- Fase gaseosa: aire del suelo con gases como O₂, CO₂ y N₂.
Definición: Textura del suelo es la proporción relativa de arena, limo y arcilla que determina el tamaño de las partículas y, por ende, ciertas propiedades físicas.
Tabla: clases texturales y diámetros de partícula
| Clase | Diámetro (mm) |
|---|---|
| Arena | $0{,}005 - 2$ |
| Limo | $0{,}002 - 0{,}005$ |
| Arcilla | $<0{,}002$ |
Distribución de volumen (ejemplo mediterráneo)
- Fase sólida: ≈ 50% del volumen (45% mineral, 5% materia orgánica).
- Espacio poroso: ≈ 50% del volumen (agua y aire en proporciones variables).
2. Densidad y porosidad
Densidad real y aparente
- Densidad real ($\rho_{r}$): masa de sólidos sobre el volumen de sólidos. Valor típico para minerales: $2{,}6 - 2{,}7\ \mathrm{g/cm^{3}}$.
- Densidad aparente ($\rho_{a}$): masa de sólidos secos sobre el volumen total (incluye poros). Fórmula: $$\rho_{a} = \frac{M_{s}}{V_{total}}$$
Definición: Porosidad $\phi$ es la fracción del volumen total ocupada por poros: $$\phi = \frac{V_{poros}}{V_{total}}$$
- Relación entre porosidad y densidades: $$\phi = 1 - \frac{\rho_{a}}{\rho_{r}}$$
Rangos típicos: $\phi \in [0{,}3;\ 0{,}6]$.
Tabla: efecto de textura en porosidad y tamaño de poro
| Textura | Tamaño de poros dominante | Efecto sobre agua y aire |
|---|---|---|
| Arenoso | Macroporos | Buen drenaje, baja retención de agua |
| Franco | Mezcla | Equilibrio retención/ disponibilidad |
| Arcilloso | Microporos | Alta retención, menor disponibilidad para plantas |
3. Agua en el suelo: contenido y potencial
Formas de expresar humedad
- Contenido gravimétrico $W$: $$W(%) = \frac{M_{agua}}{M_{s}} \times 100$$
- Contenido volumétrico $\theta$: $$\theta(%) = \frac{V_{agua}}{V_{total}} \times 100$$
Definición: Capacidad de campo (CC) es el contenido de agua retenido tras drenaje gravitacional (potencial matricial ~ $-33\ \mathrm{kPa}$). Punto de marchitez permanente (PMP) corresponde a potencial matricial ~ $-1500\ \mathrm{kPa}$ y representa agua no disponible para las plantas.
Potenciales que componen el potencial hídrico total
$$\Psi = \Psi_{g} + \Psi_{m} + \Psi_{s}$$
- $\Psi_{g}$: potencial gravitacional.
- $\Psi_{m}$: potencial matricial (capilar y adsorción).
- $\Psi_{s}$: potencial osmótico (relevante en suelos salinos).
Definición: Agua aprovechable ($H_{a}$) es la fracción de agua entre CC y PMP disponible para las raíces.
Curva característica (retención hídrica)
La relación entre contenido volumétrico $\theta$ y potencial matricial $\Psi_{m}$ describe la capacidad del suelo para retener agua. El modelo empírico de Van Genuchten se usa frecuentemente:
$$\theta(h) = \theta_{r} + (\theta_{s} - \theta_{r})\left[1 + (\alpha h)^{n}\right]^{-\left(1 - \frac{1}{n}\right)}$$
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Propiedades del suelo
Klíčová slova: Biorremediación, Remediación de suelos, Propiedades del suelo, Sensores hidrológicos, Contaminantes orgánicos
Klíčové pojmy: Suelo tiene tres fases: sólida, líquida y gaseosa, Textura: proporción de arena, limo y arcilla determina retención y drenaje, Porosidad $\phi = 1 - \rho_{a}/\rho_{r}$ y rango típico $0{,}3-0{,}6$, Contenido volumétrico $\theta$ y gravimétrico $W$ son formas de expresar humedad, Potencial hídrico total $\Psi = \Psi_{g} + \Psi_{m} + \Psi_{s}$, Capacidad de campo (CC) ~ $-33\ \mathrm{kPa}$, PMP ~ $-1500\ \mathrm{kPa}$, CIC depende de arcilla y materia orgánica; alta CIC retiene más nutrientes, Microbiota y fauna controlan mineralización, fijación de N y estructura del suelo, Compostaje y vermicompostaje aumentan materia orgánica y CIC, Difusión de gases sigue $N = -D\, dC/dz$ y Henry relaciona fases, Humus tiene fracciones: ácidos húmicos, fúlvicos y huminas, Monitoreo del agua: calicatas, tensiómetros, TDR y FDR