Distribución del tamaño de partículas y microagregados en suelos de la Pradera Pampeana: estudio mediante la geometría fractal
Authors:   , Gelati Pablo Raúl 
Published: August 2020

La granulometría es la característica física más estable del suelo, su conocimiento es fundamental, ya que está relacionada con la fertilidad, el manejo y la clasificación taxonómica. Por otro lado, la granulometría es el principal ingrediente de las ecuaciones de transferencia edafológica. Puede cuantificarse de manera completa mediante el análisis de la distribución de tamaño de partículas (DTP), o en forma resumida a partir de la determinación de textura, donde solamente se estiman los valores totales de las fracciones arena, limo y arcilla. Actualmente, para los relevamientos cartográficos se incorporan valores intermedios, dentro de la fracción limo (limos 2 – 20 µm) y arenas muy finas (50 – 75 µm). El modelo fractal ha sido empleado como marco teórico para describir la DTP de los suelos. Un objeto fractal está compuesto de una cantidad de estructuras similares superpuestas, visibles a cualquier nivel de detalle. Esta propiedad se conoce como autosimilitud. El material en un objeto fractal se distribuye en forma heterogénea, pero no al azar, de forma que un patrón de generación se ve idéntico al menos en el sentido estadístico e independientemente de la amplificación con que se esté observando. En un fractal matemático los detalles se ven idénticos en cualquier nivel de amplificación, mientras que en un fractal natural es esperable que el nivel de repetición de la propiedad particular sea limitado a varios órdenes de magnitud. Se plantearon como hipótesis: La distribución de partículas y microagregados de suelos de clima templado de la pradera pampeana responden a una distribución fractal. Se puede obtener información sobre el estado de la microestructuración de un suelo a través del estudio de la distribución de partículas, microagregados y el análisis fractal de fragmentación. Los objetivos fueron investigar el comportamiento fractal de la distribución de tamaños de partículas (DTP) y de la distribución de tamaño de microagregados (DTM) del suelo y asociar la distribución de tamaño de partículas con el material original y los procesos de transporte y sedimentación. Se estudió la DTP y la DTM en muestras de suelos de la provincia de Buenos Aires en un transecto de 500 km, desde el Partido de Magdalena hasta Trenque Lauquen. Con la ubicación de los sitios de muestreos y determinaciones de laboratorio, las muestras se asociaron con series descriptas en cartas de suelos. Con el criterio estadístico de grupos de K media se formaron tres grupos de análisis. El Grupo 1, compuesto por suelos franco y franco arenosos, el Grupo 2 por areno franco y el Grupo 3 por franco limosos y franco arcillo-limosos. Se realizaron determinaciones de la DTP sin materia orgánica por el método de la pipeta tradicional y determinaciones de la DTM sobre muestras sin dispersar con materia orgánica. De la curva de DTM se obtuvo la textura aparente formada por los porcentajes correspondientes a los microagregados tamaño arena, limo y arcilla. Los resultados de las DTP fueron contundentes: Los suelos del G1 presentaron un comportamiento fractal intermedio, puesto que fue necesario recurrir a dos modelos fractales para explicar la DTP hasta el 95% de la masa total. El G2 reunió a los suelos no fractales y el G3 a los suelos con DTP fractal donde un solo modelo describe hasta el 98% de la masa. La masa acumulada de las arenas con diámetro superior a 150 µm mostró un comportamiento no fractal en todos los casos. Las dimensiones fractales de fragmentación (D) de los Grupos 1 y 3 no se diferenciaron estadísticamente mientras que el factor de proporcionalidad, el parámetro C, si mostró diferencias entre los Grupos. Como resultado, no citado hasta el momento, el valor de C fue considerado esencial para definir el modelo fractal de los suelos de cada Grupo. La D brinda información sobre el escalamiento, pero esta información es incompleta para definir un suelo y es imprescindible contar con el valor de C. Otro aporte, fue el desarrollo de un modelo para estimar los parámetros fractales D y C a partir de solo dos datos, el porcentaje de arena y arcilla. Los parámetros así estimados no se diferenciaron de los obtenidos por la vía experimental. La microestructuración de las partículas por acción de la materia orgánica resultó de tipo fractal. Las diferencias entre las áreas de las curvas de DTM y la DTP fueron significativas. Se propuso un índice de microestructuración integrando los modelos fractales de partículas y microagregados. El efecto de la materia orgánica sobre la fracción mineral en los tres Grupos fue similar, incrementó el porcentaje de la fracción de arenas aparentes respecto de la real, mientras que los porcentajes de limos y arcillas aparentes fueron menores que los reales. Estos resultados fueron confirmados con las fotografías tomadas a través de un microscopio óptico. La relación entre las fracciones aparentes y la materia orgánica fue diferente en cada Grupo analizado. Los Grupos 1 y 2 no mostraron relación entre ambas variables. El Grupo 3 en cambio, mostró relaciones significativas con la materia orgánica. En los suelos del G3, el estado de microestructuración dependió de los contenidos de materia orgánica del suelo. Se desarrolló un modelo teórico, donde es posible explicar la DTP de los suelos a partir de un Material Generador de naturaleza fractal, el transporte eólico y la sedimentación diferencial del material original. Con este modelo se puede explicar que a partir de un Material Generador de naturaleza fractal es esperable encontrar suelos fractales (como los del G3) formados con el material original más fino; suelos de naturaleza fractal intermedia, donde la pérdida de partículas finas hace necesario aplicar dos modelos para describirlos, y suelos de naturaleza no fractal (G2) los que se transformaron en suelos residualmente más gruesos. Los resultados experimentales obtenidos son consistentes con el modelo propuesto. Al tener igual “D” se asume que pertenecen al mismo Material Generador, y las diferencias se observan solamente en el parámetro C con valores medios de 19,2 en el G3 y 10,2 en el G1. Se concluye que el proceso de microestructuración entre partículas minerales y materia orgánica, modificó la textura aparente favoreciendo el funcionamiento del sistema suelo, y que la DTP de los suelos de la región Pampeana deriva de un Material Generador fractal. Situaciones locales de materiales originales con DTP fractales, DTP de fractalidad intermedia o no fractales, son consecuencia del proceso eólico de transporte y depósito sobre este Material Generador.