El Sistema Suelo
El suelo es un medio heterogéneo que puede considerarse como compuesto por tres fases principales: una fase sólida, una fase líquida y una fase gaseosa. Todas ellas influyen específicamente en el suministro de nutrientes a las raíces de las plantas. La fase sólida puede ser vista como el principal reservorio de nutrientes. Las partículas inorgánicas de la fase sólida contienen nutrientes cationes tales como; K, Na, Ca, Mg, Mn, Zn y Cu mientras que las partículas orgánicas de esta fase suponen la principal reserva de N, y en menor grado, de P y S. La fase líquida, la solución de suelo es principalmente responsable del transporte de nutrientes en el suelo, es decir, de llevar los nutrientes desde las distintas partes del suelo hacia las raíces.
Los nutrientes transportados por la fase líquida están presentes fundamentalmente en su forma iónica, aunque el O2 y el CO2 también están disueltos en la solución de suelo. La fase gaseosa del suelo participa en el intercambio gaseoso que ocurre entre los numerosos organismos vivos del suelo (raíces de las plantas, hongos, bacterias y animales) y la atmósfera. Este proceso resulta en el suministro de O2 a dichos organismos vivos y la eliminación del CO2 producido por la respiración de la atmosfera del suelo. Los nutrientes en las fases líquida, sólida y gaseosa están fuertemente interrelacionados.
Las partículas coloidales del suelo son en su mayor parte portadoras de cargas negativas. La carga negativa en la superficie de las arcillas minerales proviene fundamentalmente de la sustitución isomórfica de los cationes en las redes cristalinas, donde los cationes trivalente son sustituidos por cationes bivalentes. Las cargas negativas también pueden resultar de la disociación del H+ de ácidos débiles. Este último mecanismo es particularmente importante en la generación de puntos con carga negativa en las partículas orgánicas del suelo. Las superficies cargadas negativamente de estas diversas partículas de suelo atraen cationes como Ca2+, Mg2+, Na+ y K+ así como Al3+, óxidos de aluminio cargados positivamente [Al(OH)2+, Al OH2+] y Mn2+. Los cationes electrostáticamente adsorbidos a la superficie negativamente cargada de una partícula de arcilla, que se mueve dispersa en una solución electrolítica, están sujetos tanto a fuerzas interiónicas (coulómbicas) como a fuerzas cinéticas..
Las fuerzas interiónicas tienden a unir el catión firmemente a la superficie de arcilla. Por otro parte, las fuerzas cinéticas en forma de movimiento térmico, tienden a disociar los cationes de la superficie. Como resultado de estas dos fuerzas se establece un gradiente de potencial eléctrico cerca de la superficie de la arcilla. En el equilibrio, se da un modelo característico de distribución de los iones entre la estructura de las arcillas, los cationes intercambiables y la solución libre. En la proximidad inmediata de la superficie cargada negativamente, hay una alta concentración de cationes, mientras que la concentración aniónica es aproximadamente cero. Esta región se conoce a veces como capa de “Stern”. A medida que aumenta la distancia a la superficie coloidal, la concentración catiónica disminuye rápidamente al principio y luego asintóticamente hasta la solución de suelo, donde la concentración de cationes y aniones es igual. De forma recíproca, la concentración aniónica aumenta desde la superficie hacia la solución de suelo.
Las especies catiónicas que sólo son débilmente adsorbidas, puedes ser intercambiadas fácilmente por otras especies, y viceversa. Así, el poder relativo de reemplazo de una especie catiónica en particular depende de la fuerza de su unión.