Los científicos atribuyen la formación del suelo a los siguientes factores: material parental, clima, biota (organismos), topografía y tiempo.
Estos factores interactúan para formar más de 1,108 diferentes Serie de suelos en Minnesota.. Las propiedades físicas, químicas y biológicas de los diferentes suelos pueden tener un gran efecto sobre cómo gestionarlos mejor.
Los cinco factores
Minnesota es una tierra de suelos geológicamente jóvenes con muchos materiales parentales diferentes (Figura 1). El factor común entre los suelos de Minnesota es que fueron formados por el último glaciar del norte de Estados Unidos, hace entre 11,000 y 14,000 años.
Puede parecer mucho tiempo, pero se considera reciente en el contexto de la formación del suelo y la geología. La Figura 1 enumera cinco materiales parentales principales: labranza, loess, lacustre, labranza y labranza sobre lecho de roca.
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Till es predominante en las partes centro-sur, centro-oeste y suroeste del estado. A medida que el último glaciar se fue derritiendo, estos materiales se fueron depositando.
Los suelos formados con este material generalmente tienen texturas franco arcillosas limosas a arcillosas limosas, muchos tamaños de roca diferentes y drenaje interno deficiente. El drenaje deficiente tiene una gran influencia en el manejo del nitrógeno y las prácticas culturales.
Loess
El loess es un material del tamaño de un limo arrastrado por el viento y depositado después de que el glaciar se derritiera. Estos depósitos de limo pueden variar en profundidad desde unos pocos centímetros hasta muchos pies. Los suelos formados en loess generalmente tienen texturas franco limosas y sin rocas.
La mayoría de los suelos formados en loess se encuentran en el sureste de Minnesota, donde los depósitos de loess están encima de piedra caliza o arenisca. Debido al estado poroso de los materiales subyacentes en el sureste de Minnesota, los suelos generalmente están bien drenados.
El loess en el suroeste de Minnesota se deposita sobre labranza glacial. Los suelos formados en este material generalmente tienen mal drenaje y se comportan de manera similar a los suelos formados en labranza glacial. La erosión es una preocupación importante para estos suelos debido a la textura franco limosa. La gestión de residuos se convierte en un factor importante para mantener una alta productividad.
Lacustre
Los materiales parentales lacustres resultan de sedimentos depositados en lagos formados por el agua de deshielo de los glaciares. Los lagos existieron durante el tiempo suficiente para que las partículas grandes, como rocas y arena, se depositaran inmediatamente después de que se formara el lago, mientras que las partículas más pequeñas, del tamaño de la arcilla, se depositaran más tarde.
Un ejemplo es el suelo formado bajo el lago glacial Agassiz en el noroeste de Minnesota y el este de Dakota del Norte (Valle del Norte del Río Rojo). Los suelos formados en depósitos lacustres tienen texturas arcillosas, franco arcillosas y franco arcillosas limosas, pobre drenaje interno y sin rocas. Muchos suelos en el noroeste de Minnesota se formaron a partir de material lacustre.
Lavado
Outwash es material depositado en los bordes de ríos rápidos debido al derretimiento del hielo de los glaciares en retroceso. Esto incluye rocas, grava, arena y otros materiales lo suficientemente grandes como para caer fuera del flujo de agua, ya que la corriente del río continuó transportando partículas más pequeñas.
Los suelos formados en lavados son excesivamente bien drenados y tienen texturas arenosas y franco arenosas. Ejemplos de áreas de Minnesota con suelos formados en lavado incluyen las regiones de Anoka Sand Plain, North Central Sands y Bonanza Valley en el centro-este, centro-norte y centro de Minnesota, respectivamente.
Hasta sobre lecho de roca
Hasta que se producen depósitos de roca en el noreste de Minnesota. Los materiales del glaciar se depositaron sobre un lecho de roca, similar al centro-sur de Minnesota pero con material de diferentes hielos glaciales.
También existen importantes zonas de suelos formados directamente a partir de lechos de roca. Estos suelos tienden a ser poco profundos y no se utilizan ampliamente para la producción de cultivos.
Temperatura y precipitación
La temperatura y la precipitación influyen en la rapidez con la que los materiales parentales se deterioran y, por tanto, en las propiedades del suelo, como la composición mineral y el contenido de materia orgánica.
La temperatura influye directamente en la velocidad de las reacciones químicas. Cuanto más cálida es la temperatura, más rápidas se producen las reacciones. Las fluctuaciones de temperatura aumentan la erosión física de las rocas.
La precipitación gobierna el movimiento del agua en el suelo. La cantidad de agua que recibe el suelo y la cantidad de evapotranspiración que se produce influyen en el movimiento del agua. La precipitación anual normal en Minnesota es mínima en la esquina noroeste con 16 pulgadas y aumenta a medida que avanza hacia la esquina sureste, donde 34 pulgadas es la precipitación anual normal (Figura 2).
Evapotranspiración
La evapotranspiración es la combinación de agua evaporada de la superficie del suelo y agua transpirada por las plantas en crecimiento. A medida que aumenta la temperatura del aire, aumenta la evapotranspiración. La alta evapotranspiración en relación con la precipitación significa que hay menos agua disponible para moverse a través del suelo.
En Minnesota, la mayor evapotranspiración ocurre en la parte suroeste del estado y disminuye a medida que avanza hacia la esquina noreste.
Índice de humedad
Un índice de lixiviación o índice de humedad (Figura 3) se calcula restando la evapotranspiración de la precipitación. Este índice es un indicador de las condiciones promedio de humedad del suelo.
Cuanto mayor sea el índice, mayor será la humedad del suelo. Una mayor humedad del suelo aumenta la erosión química y mueve minerales, como las bases, más profundamente en el perfil del suelo. Esto afecta las prácticas de manejo como el drenaje y los aportes de nutrientes móviles.
Los agentes bióticos han afectado en gran medida el proceso de formación del suelo. Estos incluyen organismos que viven en el suelo, como bacterias y tuzas, y vegetación que crece en la superficie.
Organismos del suelo
Los organismos del suelo pueden acelerar o ralentizar la formación del suelo. Por ejemplo, los microorganismos pueden facilitar reacciones químicas o excretar sustancias orgánicas para mejorar la infiltración del agua en el suelo. Otros organismos, como las tuzas, retardan la formación del suelo excavando y mezclando materiales del suelo y destruyendo los horizontes del suelo que se han formado.
Vegetación
Los suelos de Minnesota se han formado bajo dos tipos principales de vegetación: bosques y praderas.
Los suelos formados bajo los bosques tienden a estar más erosionados (más viejos en términos de suelo) porque los bosques crecen en áreas de mayor precipitación. Hay más movimiento de agua en la zona de las raíces y se forma una menor cantidad de materia orgánica.
Los suelos formados en praderas tienden a estar en zonas con menos precipitaciones. Los pastos tienden a utilizar la humedad proporcionada, reduciendo el movimiento del agua a través del perfil del suelo. La materia orgánica se forma en grandes cantidades y a mayor profundidad en la superficie del suelo que los suelos forestales.
Diferencias regionales en vegetación.
La Figura 4 muestra las diferentes vegetaciones en las que se formaron los suelos. Los suelos en las partes suroeste, centro-sur y oeste del estado se formaron en praderas. Los suelos de la zona noreste del estado se formaron bajo vegetación forestal.
La sabana entre el bosque y la pradera es un área de transición conocida como ecotono. En esta área existía vegetación de pradera y bosque, cambiando entre bosque y pradera a medida que el clima cambiaba con el tiempo. La vegetación forestal se infiltraría en las praderas en climas más húmedos, mientras que acontecimientos como los incendios transformarían las zonas boscosas en praderas.
La pendiente y la orientación son dos características topográficas que afectan la formación del suelo.
Pendiente
La pendiente se refiere a la inclinación (en grados o porcentaje) respecto de la horizontal, que afecta la cantidad de material del suelo que se deposita o erosiona. El suelo llano es el más desarrollado, ya que no pierde ni gana material. Es el cambio de material lo que ralentiza el proceso de formación del suelo.
Aspecto
La orientación es la dirección en la que mira la pendiente con respecto al sol (dirección de la brújula), que afecta la cantidad de agua que se mueve a través del suelo.
El lado norte tiende a tener más agua porque hay menos evaporación y, como resultado, potencialmente más vegetación. Además, las temperaturas más frías del suelo en la cara norte ralentizan los procesos químicos del suelo. Un suelo con orientación sur tiende a tener vegetación herbácea, temperaturas más cálidas y mayor evaporación.
El efecto neto es un mayor envejecimiento del suelo con una orientación norte en comparación con el suelo con una orientación sur, incluso con temperaturas más frías.
Suelos a través de un paisaje
En un paisaje, una secuencia de suelos con diferentes horizontes causados por diferencias en su profundidad hasta el nivel freático se llama catena.
Una catena normalmente consta de cuatro series de suelos, con suelos ubicados en la cima, el arcén, el talud posterior y el talud talud, como se muestra en la Figura 5.
Drenaje y profundidad del nivel freático.
Para cada serie de suelos, así es como se caracteriza el drenaje y la profundidad del nivel freático:
Cumbre: Bien drenado, con el nivel freático a más de 4 pies por debajo de la superficie.
Hombro: Moderadamente bien drenado, con el nivel freático entre 3 y 4 pies por debajo de la superficie.
Pendiente posterior: Algo mal drenado, con el nivel freático entre 2 y 3 pies por debajo de la superficie.
Pendiente: Mal drenado, con el nivel freático a menos de 2 pies por debajo de la superficie.
Edad de desarrollo
En este grupo de suelos la cumbre y el talud son los más desarrollados. Si la pendiente posterior tiene una pendiente superior al 20 por ciento, se erosionará y estará menos desarrollada que la cumbre. La cumbre está nivelada, por lo que no hay erosión que ralentice el desarrollo del suelo.
El hombro está erosionado, lo que ralentiza el desarrollo. El desarrollo también se desacelera con la pendiente porque está sujeta a una cantidad considerable de deposición de suelo. Un drenaje deficiente ralentiza aún más el desarrollo, ya que el agua no se mueve a través del suelo y las temperaturas del suelo tienden a ser más frías.
El suelo de ladera en una catena generalmente es el menos desarrollado o el más joven del grupo. Un ejemplo de catena en Minnesota consiste en las series de suelos de Clarion, Nicollet, Webster y Glencoe.
El tiempo es el quinto factor en la formación del suelo. Con el tiempo, la vegetación y el clima actúan sobre el material original y la topografía. El desarrollo, no la edad cronológica, determina la edad de un suelo.
El grado de envejecimiento depende de la intensidad de los otros cuatro factores formadores del suelo. Los factores que retardan la formación del suelo incluyen:
Alto contenido de cal en el material parental.
Alto contenido de cuarzo en el material original.
Alto contenido de arcilla en el material parental.
Material parental de roca dura (resistente a la intemperie).
Pocas precipitaciones.
Baja humedad.
Temperatura fría.
Pendientes pronunciadas.
Nivel freático alto.
Erosión severa.
Deposiciones, acumulaciones y mezclas constantes por parte de animales o del hombre.
Horizontes y series del suelo.
Estos cinco factores formadores del suelo tienen diferentes influencias, provocando la formación de diferentes horizontes del suelo.
Los científicos utilizan las diferencias o similitudes de los horizontes del suelo para clasificar suelos similares en series de suelos. Las propiedades de cada serie de suelos influyen en las decisiones de manejo del suelo.
Los horizontes del suelo son bandas o capas horizontales en el perfil del suelo. Los horizontes principales, llamados horizontes maestros, son O, A, E, B, C y R.
Horizontes y características
El horizonte O es un horizonte orgánico con poco material mineral. Se puede encontrar en suelos forestales, cuando las hojas o acículas que caen al suelo forman una fina capa orgánica. En áreas antiguas de juncos y turberas, el horizonte orgánico puede tener de 30 a 60 pulgadas de espesor. El resto de horizontes están compuestos predominantemente por materiales minerales.
El horizonte A normalmente se encuentra en la superficie. Es una zona de acumulación de materia orgánica, con hasta un 10 por ciento de materia orgánica. Debido a la materia orgánica, su color es más oscuro. En un buen suelo, la estructura del suelo es granular.
El horizonte E se encuentra normalmente en paisajes forestales. Se encuentra en el horizonte, justo debajo del horizonte A, donde se ha trasladado la materia orgánica, las partículas de arcilla y otras sustancias químicas. Los horizontes E tienden a ser de color claro (de gris a blanco) y tienen una estructura laminar.
El horizonte B es un horizonte del subsuelo que es una zona de acumulación. Acumula material que incluye arcilla, materia orgánica y otros productos químicos. El horizonte B suele tener una estructura de bloques.
El horizonte C es una zona del subsuelo que tiene poca estructura o poco desarrollo. En muchos suelos de Minnesota, el horizonte C es similar al material original.
El horizonte maestro final es el horizonte R, que está formado por roca.
Edad de desarrollo
El número de horizontes en un suelo es indicativo de su edad de desarrollo. Los suelos de Minnesota son jóvenes en comparación con el resto del mundo: sólo tienen entre 10,000 y 14,000 años. Los suelos formados bajo vegetación forestal en Minnesota tienden a estar más desarrollados que los suelos desarrollados bajo praderas.
Los suelos forestales suelen tener horizontes A, E, B y C, y normalmente los verá en las partes noreste y sureste del estado. Si los suelos han sido cultivados, el horizonte E puede destruirse, pero el contenido de materia orgánica será menor.
Los suelos de pradera generalmente tienen un horizonte A grueso y oscuro (más de 10 pulgadas), así como horizontes B y C. Estos suelos se encuentran en las partes sur y oeste de Minnesota. Los suelos formados en las llanuras arenosas del estado tienen un horizonte A y C y, a veces, un horizonte B débilmente formado.
Un perfil de suelo es una exposición vertical del suelo que revela la combinación y los tipos de horizontes. La combinación de horizontes maestros, espesor de los horizontes y secuencia en la que ocurren en el perfil pueden causar diferentes propiedades químicas, biológicas y físicas en cada suelo.
Los suelos con características de perfil similares se agrupan en series de suelos nombradas. Conocer las diferentes series de suelos permite agruparlos o separarlos para fines de gestión.
Ejemplo: diferencias de gestión
Los horizontes maestros para los dos suelos en la Figura 6 difieren en espesor. El suelo de la izquierda se formó en una posición al pie de la pendiente del paisaje. Tiene un horizonte A muy grueso, un horizonte B delgado y un horizonte C saturado de agua.
El suelo de la derecha se formó en el arcén de la pendiente. Aunque está a sólo 400 pies del suelo a la izquierda, tiene horizontes de suelo muy diferentes. El suelo de la derecha tiene un horizonte A más delgado y un horizonte B más grueso que el suelo de la izquierda. El nivel freático es mucho más profundo en el perfil, lo que indica un suelo mejor drenado a la derecha que a la izquierda.
Debido a que estos suelos se formaron de manera diferente, debes manejarlos de manera diferente. Un ejemplo de diferencias de manejo podría ser que el suelo de la izquierda debe drenarse con tejas para una producción óptima de cultivos, mientras que el suelo de la derecha puede no necesitar drenaje con tejas.
Anderson, JL, Bell, JC, Cooper, TH y Grigal, DF (2018). Órdenes y subórdenes de suelos en Minnesota.
Departamento de Recursos Naturales de Minnesota. (2005). Guía de campo de las comunidades de plantas nativas de Minnesota: la provincia de bosques latifoliados del este. St. Paul, MN: Departamento de Recursos Naturales de Minnesota.
Revisado en 2018