Propiedades físicas del suelo

Las propiedades físicas del suelo , en orden de importancia decreciente para los servicios ecosistémicos como la producción de cultivos , son textura , estructura , densidad aparente , porosidad , consistencia, temperatura, color y resistividad . ^{[ 1 ]} La textura del suelo está determinada por la proporción relativa de los tres tipos de partículas minerales del suelo, llamadas separaciones del suelo: arena , limo y arcilla . A la siguiente escala mayor, las estructuras del suelo llamadas peds o más comúnmente agregados del suelo se crean a partir de las separaciones del suelo cuando los óxidos de hierro , carbonatos , arcilla , sílice y humus , recubren las partículas y hacen que se adhieran en estructuras secundarias más grandes y relativamente estables. ^{[ 2 ]} La densidad aparente del suelo , cuando se determina en condiciones de humedad estandarizadas, es una estimación de la compactación del suelo . ^{[ 3 ]} La porosidad del suelo consiste en la parte vacía del volumen del suelo y está ocupada por gases o agua. La consistencia del suelo es la capacidad de los materiales del suelo para adherirse entre sí. La temperatura y el color del suelo son autodefinitorios. La resistividad se refiere a la resistencia a la conducción de corrientes eléctricas y afecta la velocidad de corrosión de las estructuras metálicas y de hormigón enterradas en el suelo. ^{[ 4 ]} Estas propiedades varían a lo largo de la profundidad del perfil del suelo, es decir, a través de los horizontes del suelo . La mayoría de estas propiedades determinan la aireación del suelo y la capacidad del agua para infiltrarse y retenerse en él. ^{[ 5 ]}

Los componentes minerales del suelo son arena , limo y arcilla , y sus proporciones relativas determinan la textura del suelo . Las propiedades que se ven influenciadas por la textura del suelo incluyen porosidad , permeabilidad , infiltración , tasa de contracción-expansión , capacidad de retención de agua y susceptibilidad a la erosión . En el triángulo de clasificación textural ilustrado del USDA, el único suelo en el que no predominan ni la arena, ni el limo ni la arcilla se llama franco . Si bien incluso la arena, el limo o la arcilla puros pueden considerarse un suelo, desde la perspectiva de la agricultura convencional un suelo franco con una pequeña cantidad de materia orgánica se considera ideal , ya que actualmente se utilizan fertilizantes o estiércol para mitigar las pérdidas de nutrientes debido a los rendimientos de los cultivos a largo plazo. ^{[ 7 ]} Los constituyentes minerales de un suelo franco podrían ser 40% arena, 40% limo y el resto 20% arcilla en peso. La textura del suelo afecta el comportamiento del suelo, en particular, su capacidad de retención de nutrientes (por ejemplo, capacidad de intercambio catiónico ) ^{[ 8 ]} y agua .

La arena y el limo son productos de la meteorización física y química de la roca madre ; ^{[ 9 ]} la arcilla, por otro lado, es más a menudo producto de la precipitación de la roca madre disuelta como mineral secundario , excepto cuando se deriva de la meteorización de la mica . ^{[ 10 ]} Es la relación de área superficial a volumen ( área superficial específica ) de las partículas del suelo y las cargas eléctricas iónicas desequilibradas dentro de ellas las que determinan su papel en la fertilidad del suelo, según se mide por su capacidad de intercambio catiónico . ^{[ 11 ] [ 12 ]} La arena es la menos activa, teniendo la menor área superficial específica, seguida del limo; la arcilla es la más activa. El mayor beneficio de la arena para el suelo es que resiste la compactación y aumenta la porosidad del suelo, aunque esta propiedad es válida solo para la arena pura, no para la arena mezclada con minerales más pequeños que llenan los huecos entre los granos de arena. ^{[ 13 ]} El limo es mineralógicamente similar a la arena, pero con su mayor área superficial específica es más química y físicamente activo que la arena. Pero es el contenido de arcilla del suelo, con su muy alta superficie específica y generalmente gran cantidad de cargas negativas , lo que le confiere su alta capacidad de retención de agua y nutrientes. ^{[ 11 ]} Los suelos arcillosos también resisten mejor la erosión eólica e hídrica que los suelos limosos y arenosos, ya que las partículas se unen firmemente entre sí, ^{[ 14 ]} y eso con un fuerte efecto mitigador de la materia orgánica. ^{[ 15 ]}

La arena es el componente mineral más estable del suelo; consiste en fragmentos de roca, principalmente partículas de cuarzo , que varían en tamaño de 2,0 a 0,05 mm (0,0787 a 0,0020 in) de diámetro. El limo varía en tamaño de 0,05 a 0,002 mm (0,001969 a 7,9 × 10 ⁻⁵ in) . La arcilla no puede resolverse con microscopios ópticos ya que sus partículas tienen 0,002 mm (7,9 × 10 ⁻⁵ in) de diámetro o menos y un espesor de solo 10 angstroms (10 ⁻¹⁰ m). ^{[ 16 ] [ 17 ]} En suelos de textura media, la arcilla a menudo es arrastrada hacia abajo a través del perfil del suelo (un proceso llamado eluviación ) y se acumula en el subsuelo (un proceso llamado iluviación ). No existe una relación clara entre el tamaño de los componentes minerales del suelo y su naturaleza mineralógica: las partículas de arena y limo pueden ser calcáreas y silíceas , ^{[ 18 ]} mientras que la arcilla textural ( 0,002 mm (7,9 × 10 ⁻⁵ in) ) puede estar compuesta de partículas de cuarzo muy finas, así como de minerales secundarios multicapa. ^{[ 19 ]} Por lo tanto, los componentes minerales del suelo pertenecientes a una clase textural determinada pueden compartir propiedades vinculadas a su área superficial específica (por ejemplo, retención de humedad ) pero no aquellas vinculadas a su composición química (por ejemplo, capacidad de intercambio catiónico ).        

Los componentes del suelo de tamaño superior a 2,0 mm (0,079 pulgadas) se clasifican como roca y grava y se eliminan antes de determinar los porcentajes de los componentes restantes y la clase textural del suelo, pero se incluyen en la denominación. Por ejemplo, un suelo franco arenoso con un 20 % de grava se denominaría franco arenoso con grava.  

Cuando el componente orgánico de un suelo es sustancial, se le denomina suelo orgánico en lugar de suelo mineral. Un suelo se denomina orgánico si:

1. La fracción mineral es 0% arcilla y la materia orgánica es 20% o más.
2. La fracción mineral es de 0% a 50% de arcilla y la materia orgánica está entre 20% y 30%.
3. La fracción mineral es 50% o más arcilla y materia orgánica 30% o más. ^{[ 20 ]}

La aglomeración de los componentes texturales del suelo (arena, limo y arcilla) provoca la formación de agregados , y la posterior asociación de estos en unidades más grandes crea estructuras del suelo llamadas peds (una contracción de la palabra pedolito ). La adhesión de los componentes texturales del suelo por sustancias orgánicas, óxidos de hierro , carbonatos , arcillas y sílice, la ruptura de estos agregados por la expansión y contracción causadas por los ciclos de congelación-descongelación y humectación-secado, ^{[ 21 ]} y la acumulación de agregados por animales del suelo, colonias microbianas y puntas de raíces ^{[ 22 ]} dan forma al suelo en distintas formas geométricas. ^{[ 23 ] [ 24 ]} Los peds evolucionan en unidades que tienen diversas formas, tamaños y grados de desarrollo. ^{[ 25 ]} Sin embargo, un terrón de suelo no es un ped, sino una masa de suelo que resulta de la alteración mecánica del suelo, como el cultivo . La estructura del suelo afecta la aireación , el movimiento del agua, la conducción del calor, el crecimiento de las raíces de las plantas y la resistencia a la erosión. ^{[ 26 ]} El agua, a su vez, tiene un fuerte efecto sobre la estructura del suelo, directamente a través de la disolución y precipitación de minerales, la destrucción mecánica de agregados ( disgregación ) ^{[ 27 ]} e indirectamente al promover el crecimiento de plantas, animales y microorganismos.

La estructura del suelo suele proporcionar pistas sobre su textura, contenido de materia orgánica, actividad biológica, evolución pasada del suelo, uso humano y las condiciones químicas y mineralógicas bajo las cuales se formó. Si bien la textura se define por el componente mineral del suelo y es una propiedad intrínseca que no cambia con las actividades agrícolas, la estructura del suelo puede mejorarse o deteriorarse según la elección y el momento de las prácticas agrícolas. ^{[ 23 ]}

Clases estructurales del suelo: ^{[ 28 ]}

1. Tipos: Forma y disposición de los pies
   1. Platy: Peds aplanados, uno encima del otro,  con un espesor de 1 a 10 mm. Se encuentran en el horizonte A de los suelos forestales y en la sedimentación lacustre.
   2. Prismáticos y columnares: Los agregados prismáticos son largos en su dimensión vertical y tienen entre 10 y 100  mm de ancho. Los agregados prismáticos tienen la parte superior plana, mientras que los columnares la tienen redondeada. Suelen formarse en el horizonte B en suelos con alto contenido de sodio donde se ha acumulado arcilla.
   3. Angulares y subangulares: Los agregados en bloque son cubos imperfectos de 5 a 50  mm; los angulares tienen bordes afilados, mientras que los subangulares tienen bordes redondeados. Suelen formarse en el horizonte B, donde se ha acumulado arcilla, e indican una escasa penetración del agua.
   4. Granular y miga: Aglomerados esferoidales de poliedros, de 1 a 10  mm, que se encuentran frecuentemente en el horizonte A en presencia de materia orgánica. Los aglomerados miga son más porosos y se consideran ideales.
2. Clases: Tamaño de los peatones cuyos rangos dependen del tipo anterior.
   1. Muy fino o muy delgado: <1  mm laminar y esférico; <5  mm en bloque; <10  mm prismático.
   2. Fino o delgado: de 1 a 2  mm, laminar y esférico; de 5 a 10  mm, en bloques; de 10 a 20  mm, prismático.
   3. Mediano: 2–5  mm laminar, granular; 10–20  mm en bloques; 20–50 mm prismático.
   4. Grueso o grueso: 5–10  mm laminar, granular; 20–50  mm en bloques; 50–100  mm prismático.
   5. Muy grueso o muy denso: >10  mm laminar, granular; >50  mm en bloques; >100  mm prismático.
3. Grados: Es una medida del grado de desarrollo o consolidación dentro de los pedículos que resulta en su fuerza y ​​estabilidad.
   1. Débil: La cementación débil permite que los agregados se desmoronen en sus tres componentes texturales: arena, limo y arcilla.
   2. Moderado: En suelos no alterados, los agregados no se distinguen claramente, pero al removerlos se fragmentan en agregados, algunos de ellos rotos, y poco material sin agregar. Esto se considera ideal.
   3. Fuerte: Los peds son distintos antes de ser retirados del perfil y no se rompen fácilmente.
   4. Sin estructura: El suelo está completamente cementado formando una gran masa, como por ejemplo losas de arcilla, o no presenta ninguna cementación, como en el caso de la arena.

A mayor escala, las fuerzas que dan forma a la estructura del suelo resultan de la hinchazón y la contracción que inicialmente tienden a actuar horizontalmente, causando agregados prismáticos orientados verticalmente . Este proceso mecánico se ejemplifica principalmente en el desarrollo de los vertisoles . ^{[ 29 ]} El suelo arcilloso, debido a su tasa de secado diferencial con respecto a la superficie, induce grietas horizontales, reduciendo las columnas a agregados en bloques. ^{[ 30 ]} Las raíces, los roedores, las lombrices y los ciclos de congelación-descongelación rompen aún más los agregados en agregados más pequeños de forma más o menos esférica. ^{[ 22 ]}

A menor escala, las raíces de las plantas se extienden hacia los huecos ( macroporos ) y eliminan el agua ^{[ 31 ]} , lo que provoca un aumento de la macroporosidad y una disminución de la microporosidad ^{[ 32 ] , reduciendo así el tamaño de los agregados [ 33 ]} . Al mismo tiempo, los pelos radiculares y las hifas fúngicas crean túneles microscópicos ( microporos ) que rompen los agregados ^{[ 34 ] [ 35 ] .}

A una escala aún menor, la agregación del suelo continúa a medida que las bacterias y los hongos exudan polisacáridos pegajosos que unen el suelo en agregados más pequeños. ^{[ 36 ]} La adición de la materia orgánica cruda de la que se alimentan las bacterias y los hongos fomenta la formación de esta estructura de suelo deseable. ^{[ 37 ]}

A la escala más baja, la química del suelo afecta la agregación o dispersión de las partículas del suelo. Las partículas de arcilla contienen cationes polivalentes , como el aluminio , que dan a las caras de las capas de arcilla cargas eléctricas negativas localizadas . ^{[ 38 ]} Al mismo tiempo, los bordes de las placas de arcilla tienen una ligera carga positiva, debido a la sorción de aluminio de la solución del suelo a los grupos hidroxilo expuestos , lo que permite que los bordes se adhieran a las cargas negativas en las caras de otras partículas de arcilla o floculen (formen grumos). ^{[ 39 ]} Por otro lado, cuando los iones monovalentes , como el sodio , invaden y desplazan a los cationes polivalentes ( reacción de desplazamiento simple ), debilitan las cargas positivas en los bordes, mientras que las cargas superficiales negativas se fortalecen relativamente. Esto deja una carga negativa en las caras de la arcilla que repele a otras arcillas, haciendo que las partículas se separen y, al hacerlo, defloculan las suspensiones de arcilla. ^{[ 40 ]} Como resultado, la arcilla se dispersa y se asienta en los huecos entre los agregados, haciendo que estos se cierren. De esta forma se destruye la estructura abierta del suelo y este se vuelve impenetrable al aire y al agua. ^{[ 41 ]} Este tipo de suelo sódico (también llamado suelo halino ) tiende a formar agregados columnares cerca de la superficie. ^{[ 42 ]}

La densidad de partículas del suelo es típicamente de 2,60 a 2,75 gramos por cm³ ^y suele ser constante para un suelo dado. ^{[ 44 ]} La densidad de partículas del suelo es menor para suelos con alto contenido de materia orgánica, ^{[ 45 ]} y es mayor para suelos con alto contenido de óxidos de hierro. ^{[ 46 ]} La densidad aparente del suelo es igual a la masa seca del suelo dividida por el volumen del suelo; es decir, incluye el espacio de aire y los materiales orgánicos del volumen del suelo. Por lo tanto, la densidad aparente del suelo siempre es menor que la densidad de partículas del suelo y es un buen indicador de la compactación del suelo. ^{[ 47 ]} La densidad aparente del suelo franco cultivado es de aproximadamente 1,1 a 1,4  g/cm³ ⁽ en comparación, el agua es 1,0  g/cm³ ⁾ . ^{[ 48 ]} A diferencia de la densidad de partículas, la densidad aparente del suelo es altamente variable para un suelo dado, con una fuerte relación causal con la actividad biológica del suelo y las estrategias de manejo. ^{[ 49 ]} Sin embargo, se ha demostrado que, dependiendo de la especie y el tamaño de sus agregados (heces), las lombrices de tierra pueden aumentar o disminuir la densidad aparente del suelo. ^{[ 50 ]} Una menor densidad aparente por sí sola no indica idoneidad para el crecimiento de las plantas debido a la influencia confusa de la textura y la estructura del suelo. ^{[ 51 ]} Una alta densidad aparente es indicativa de compactación del suelo o de una mezcla de clases texturales del suelo en la que las partículas pequeñas llenan los huecos entre las partículas más gruesas. ^{[ 52 ]} De ahí la correlación positiva entre la dimensión fractal del suelo, considerado como un medio poroso , y su densidad aparente, ^{[ 53 ]} que explica la baja conductividad hidráulica del franco arcilloso limoso en ausencia de una estructura faunística. ^{[ 54 ]}

El espacio poroso es la parte del volumen total del suelo que no está ocupada por materia mineral u orgánica, sino que es un espacio abierto ocupado por gases o agua. En un suelo productivo de textura media, el espacio poroso total suele ser alrededor del 50 % del volumen del suelo. ^{[ 55 ]} El tamaño de los poros varía considerablemente; los poros más pequeños ( criptoporos ; <0,1 μm ) retienen el agua con demasiada fuerza para que las raíces de las plantas la utilicen; el agua disponible para las plantas se retiene en ultramicroporos , microporos y mesoporos (0,1–75 μm ); y los macroporos (>75 μm ) generalmente están llenos de aire cuando el suelo está a capacidad de campo .

La textura del suelo determina el volumen total de los poros más pequeños; ^{[ 56 ]} los suelos arcillosos tienen poros más pequeños, pero mayor espacio poroso total que las arenas, ^{[ 57 ]} a pesar de una permeabilidad mucho menor . ^{[ 58 ]} La estructura del suelo tiene una fuerte influencia en los poros más grandes que afectan la aireación del suelo , la infiltración de agua y el drenaje . ^{[ 59 ]} La labranza tiene el beneficio a corto plazo de aumentar temporalmente el número de poros de mayor tamaño, pero estos pueden degradarse rápidamente por la destrucción de la agregación del suelo. ^{[ 60 ]}

La distribución del tamaño de los poros afecta la capacidad de las plantas y otros organismos para acceder al agua y al oxígeno; los poros grandes y continuos permiten una rápida transmisión de aire, agua y nutrientes disueltos a través del suelo, y los poros pequeños almacenan agua entre lluvias o eventos de riego. ^{[ 61 ]} La variación del tamaño de los poros también compartimenta el espacio poroso del suelo de tal manera que muchos organismos microbianos y faunísticos no compiten directamente entre sí, lo que puede explicar no solo la gran cantidad de especies presentes, sino también el hecho de que organismos funcionalmente redundantes (organismos con el mismo nicho ecológico) puedan coexistir en el mismo suelo. ^{[ 62 ]}

La consistencia es la capacidad del suelo para adherirse a sí mismo o a otros objetos ( cohesión y adhesión , respectivamente) y su capacidad para resistir la deformación y la ruptura. Es de utilidad aproximada para predecir problemas de cultivo ^{[ 63 ]} y la ingeniería de cimentaciones. ^{[ 64 ]} La consistencia se mide en tres condiciones de humedad: seco al aire, húmedo y mojado. ^{[ 65 ]} En esas condiciones, la calidad de la consistencia depende del contenido de arcilla. En estado mojado, se evalúan las dos cualidades de pegajosidad y plasticidad. La resistencia de un suelo a la fragmentación y el desmoronamiento se evalúa en estado seco frotando la muestra. Su resistencia a las fuerzas de corte se evalúa en estado húmedo mediante la presión del pulgar y el índice. Además, la consistencia cementada depende de la cementación por sustancias distintas de la arcilla, como el carbonato de calcio , la sílice , los óxidos y las sales; el contenido de humedad tiene poco efecto en su evaluación. Las medidas de consistencia rozan la subjetividad en comparación con otras medidas como el pH, ya que emplean la sensación aparente del suelo en esos estados.

Los términos utilizados para describir la consistencia del suelo en tres estados de humedad y un último estado que no se ve afectado por la cantidad de humedad son los siguientes:

1. Consistencia del suelo seco: suelto, blando, ligeramente duro, duro, muy duro, extremadamente duro
2. Consistencia del suelo húmedo: suelto, muy friable, friable, firme, muy firme, extremadamente firme
3. Consistencia del suelo húmedo: no pegajoso, ligeramente pegajoso, pegajoso, muy pegajoso; no plástico, ligeramente plástico, plástico, muy plástico
4. Consistencia del suelo cementado: débilmente cementado, fuertemente cementado, endurecido (requiere golpes de martillo para romperlo) ^{[ 66 ]}

La consistencia del suelo es útil para estimar su capacidad de soportar edificios y carreteras. A menudo se realizan mediciones más precisas de la resistencia del suelo antes de la construcción. ^{[ 67 ]}

La temperatura del suelo depende de la relación entre la energía absorbida y la perdida. ^{[ 68 ]} El suelo tiene una temperatura media anual de -10 a 26  °C según los biomas . ^{[ 69 ]} La temperatura del suelo regula la germinación de las semillas , ^{[ 70 ]} la ruptura de la latencia de las semillas , ^{[ 71 ] [ 72 ]} el crecimiento de las plantas y las raíces ^{[ 73 ]} y la disponibilidad de nutrientes . ^{[ 74 ]} La temperatura del suelo tiene importantes variaciones estacionales, mensuales y diarias, siendo las fluctuaciones de la temperatura del suelo mucho menores con el aumento de la profundidad del suelo. ^{[ 75 ]} El acolchado grueso (un tipo de cobertura del suelo) puede ralentizar el calentamiento del suelo en verano y, al mismo tiempo, reducir las fluctuaciones de la temperatura superficial. ^{[ 76 ]}

En la mayoría de los casos, las actividades agrícolas deben adaptarse a las temperaturas del suelo mediante:

1. maximizar la germinación y el crecimiento mediante el momento de la siembra (también determinado por el fotoperíodo ) ^{[ 77 ]}
2. optimizar el uso de amoníaco anhidro aplicándolo a suelos por debajo de 10 °C (50 °F) ^{[ 78 ]}  
3. evitar que el levantamiento y el deshielo debido a las heladas dañen los cultivos de raíces poco profundas ^{[ 79 ]}
4. prevenir daños a la estructura deseable del suelo por congelación de suelos saturados ^{[ 80 ]}
5. mejorar la absorción de fósforo por las plantas ^{[ 81 ]}

Las temperaturas del suelo pueden elevarse mediante el secado del suelo ^{[ 82 ]} o el uso de acolchados plásticos transparentes. ^{[ 83 ]} Los acolchados orgánicos ralentizan el calentamiento del suelo. ^{[ 76 ]}

Hay varios factores que afectan la temperatura del suelo, como el contenido de agua, ^{[ 84 ]} el color del suelo, ^{[ 85 ]} y el relieve (pendiente, orientación y elevación), ^{[ 86 ]} y la cubierta del suelo (sombreado y aislamiento), además de la temperatura del aire. ^{[ 87 ]} El color de la cubierta del suelo y sus propiedades aislantes tienen una fuerte influencia en la temperatura del suelo. ^{[ 88 ]} El suelo más blanco tiende a tener un albedo más alto que la cubierta de suelo más negra, lo que favorece que los suelos más blancos tengan temperaturas del suelo más bajas. ^{[ 85 ]} El calor específico del suelo es la energía necesaria para elevar la temperatura del suelo en 1  °C. El calor específico del suelo aumenta a medida que aumenta el contenido de agua, ya que la capacidad calorífica del agua es mayor que la del suelo seco. ^{[ 89 ]} La capacidad calorífica específica del agua pura es de ~ 1 caloría por gramo, la capacidad calorífica específica del suelo seco es de ~ 0,2 calorías por gramo, por lo tanto, la capacidad calorífica específica del suelo húmedo es de ~ 0,2 a 1 caloría por gramo (0,8 a 4,2 kJ por kilogramo). ^{[ 90 ]} Además, se requiere una tremenda energía (~584 cal/g o 2442 kJ/kg a 25  °C) para evaporar el agua (conocida como calor de vaporización ). Por lo tanto, el suelo húmedo generalmente se calienta más lentamente que el suelo seco: el suelo superficial húmedo suele ser de 3 a 6  °C más frío que el suelo superficial seco. ^{[ 91 ]}

El flujo de calor del suelo se refiere a la velocidad a la que la energía térmica se mueve a través del suelo en respuesta a una diferencia de temperatura entre dos puntos del mismo. La densidad de flujo de calor es la cantidad de energía que fluye a través del suelo por unidad de área y por unidad de tiempo, y tiene magnitud y dirección. Para el caso simple de conducción hacia dentro o hacia fuera del suelo en dirección vertical, que es el más frecuente, la densidad de flujo de calor es:

${\displaystyle q_{x}=-k{\frac {\delta T}{\delta x}}}$

En unidades del SI

${\displaystyle q}$es la densidad de flujo de calor, en el SI las unidades son W ·m ⁻²

${\displaystyle k}$es la conductividad del suelo , W ·m ⁻¹ · K ⁻¹ . La conductividad térmica a veces es una constante, de lo contrario se utiliza un valor promedio de conductividad para las condiciones del suelo entre la superficie y el punto en profundidad.

${\displaystyle \delta T}$es la diferencia de temperatura ( gradiente de temperatura ) entre los dos puntos del suelo entre los cuales se va a calcular la densidad del flujo de calor. En el SI las unidades son kelvin , K.

${\displaystyle \delta x}$es la distancia entre los dos puntos dentro del suelo, donde se miden las temperaturas y entre los cuales se calcula la densidad del flujo de calor. En el SI, las unidades son metros m , y donde x se mide hacia abajo en sentido positivo.

El flujo de calor se produce en dirección opuesta al gradiente de temperatura, de ahí el signo negativo. Es decir, si la temperatura de la superficie es mayor que a una profundidad x, el signo negativo dará como resultado un valor positivo para el flujo de calor q, lo que se interpreta como la conducción de calor hacia el suelo.

(Fuente ^{[ 6 ]} )

La temperatura del suelo es importante para la supervivencia y el crecimiento temprano de las plántulas . ^{[ 92 ]} Las temperaturas del suelo afectan el carácter anatómico y morfológico de los sistemas radiculares. ^{[ 93 ]} Todos los procesos físicos, químicos y biológicos en el suelo y las raíces se ven afectados en particular debido al aumento de la viscosidad del agua y el protoplasma a bajas temperaturas. ^{[ 94 ]} En general, los climas que no impiden la supervivencia y el crecimiento del abeto blanco sobre el suelo son suficientemente benignos como para proporcionar temperaturas del suelo capaces de mantener los sistemas radiculares del abeto blanco. En algunas partes noroccidentales de su área de distribución, el abeto blanco se encuentra en sitios de permafrost ^{[ 95 ]} y aunque las raíces jóvenes no lignificadas de las coníferas pueden tener poca resistencia a la congelación, ^{[ 96 ]} el sistema radicular del abeto blanco en contenedores no se vio afectado por la exposición a una temperatura de 5 a 20  °C. ^{[ 97 ]}

Las temperaturas óptimas para el crecimiento de las raíces de los árboles oscilan entre 10  °C y 25  °C en general ^{[ 73 ]} y para el abeto en particular. ^{[ 98 ]} En plántulas de abeto blanco de 2 semanas de edad que luego se cultivaron durante 6 semanas en suelo a temperaturas de 15  °C, 19  °C, 23  °C, 27  °C y 31  °C; la altura del brote, el peso seco del brote, el diámetro del tallo, la penetración de la raíz, el volumen de la raíz y el peso seco de la raíz alcanzaron máximos a 19  °C. ^{[ 99 ]}

Sin embargo, mientras que se han encontrado fuertes relaciones positivas entre la temperatura del suelo (5  °C a 25  °C) y el crecimiento en el álamo temblón y el álamo balsámico , las especies de abeto blanco y otras especies de abeto han mostrado pocos o ningún cambio en el crecimiento con el aumento de la temperatura del suelo. ^{[ 98 ] [ 100 ] [ 101 ] [ 102 ] [ 103 ]} Esta insensibilidad a las bajas temperaturas del suelo puede ser común entre varias coníferas occidentales y boreales. ^{[ 104 ]}

Las temperaturas del suelo están aumentando en todo el mundo bajo la influencia del calentamiento climático global actual , con puntos de vista opuestos sobre los efectos esperados en la captura y almacenamiento de carbono y los bucles de retroalimentación al cambio climático ^{[ 105 ]} La mayoría de las amenazas se refieren al deshielo del permafrost y los efectos consecuentes en la disminución de las reservas de carbono ^{[ 106 ]} y el colapso de los ecosistemas . ^{[ 107 ]}

El color del suelo suele ser la primera impresión que se tiene al observarlo. Los colores llamativos y los patrones contrastantes son especialmente notables. El río Rojo del Sur transporta sedimentos erosionados de extensos suelos rojizos como el Port Silt Loam en Oklahoma. El río Amarillo en China transporta sedimentos amarillos provenientes de la erosión de suelos de loess. Los molisoles en las Grandes Llanuras de América del Norte se oscurecen y se enriquecen con materia orgánica. Los podsoles en los bosques boreales tienen capas de alto contraste debido a la acidez y la lixiviación .

En general, el color está determinado por el contenido de materia orgánica, las condiciones de drenaje y el grado de oxidación. El color del suelo, aunque fácilmente discernible, tiene poca utilidad para predecir las características del suelo. ^{[ 108 ]} Es útil para distinguir los límites de los horizontes dentro de un perfil de suelo, ^{[ 109 ]} determinar el origen del material parental de un suelo , ^{[ 110 ]} como un indicador de humedad y condiciones de anegamiento , ^{[ 111 ]} y como un medio cualitativo para medir el contenido orgánico, ^{[ 112 ]} de óxido de hierro ^{[ 113 ]} y de arcilla de los suelos. ^{[ 110 ]} El color se registra en el sistema de color Munsell como por ejemplo 10YR3/4 Rojo Oscuro , con 10YR como tono , 3 como valor y 4 como croma . Las dimensiones de color Munsell (tono, valor y croma) se pueden promediar entre muestras y tratar como parámetros cuantitativos, mostrando correlaciones significativas con varias propiedades del suelo ^{[ 114 ] y de la vegetación. [ 115 ]}

El color del suelo está influenciado principalmente por su mineralogía. Muchos colores del suelo se deben a diversos minerales de hierro. ^{[ 113 ]} El desarrollo y la distribución del color en un perfil de suelo resultan de la meteorización química y biológica , especialmente de las reacciones redox . ^{[ 111 ]} A medida que los minerales primarios en el material parental del suelo se meteorizan, los elementos se combinan en compuestos nuevos y coloridos . El hierro forma minerales secundarios de color amarillo o rojo, ^{[ 116 ]} la materia orgánica se descompone en compuestos húmicos negros y marrones , ^{[ 117 ]} y el manganeso ^{[ 118 ]} y el azufre ^{[ 119 ]} pueden formar depósitos minerales negros. Estos pigmentos pueden producir diversos patrones de color dentro de un suelo. Las condiciones aeróbicas producen cambios de color uniformes o graduales, mientras que los ambientes reductores ( anaeróbicos ) dan como resultado un flujo de color rápido con patrones complejos y moteados y puntos de concentración de color. ^{[ 120 ]}

La resistividad del suelo es una medida de su capacidad para retardar la conducción de una corriente eléctrica . La resistividad eléctrica del suelo puede afectar la velocidad de corrosión de las estructuras metálicas en contacto con él. ^{[ 121 ]} Un mayor contenido de humedad o una mayor concentración de electrolitos pueden disminuir la resistividad y aumentar la conductividad, incrementando así la velocidad de corrosión. ^{[ 122 ] [ 123 ]} Los valores de resistividad del suelo suelen oscilar entre aproximadamente 1 y 100 000 Ω ·m, siendo los valores extremos los correspondientes a suelos salinos y suelos secos sobre rocas cristalinas, respectivamente. ^{[ 124 ]} 

• Licuefacción del suelo
• matriz del suelo