Estudio fractal de la distribución de partículas y pseudopartículas en suelos de la pradera pampeana

Abstract

La geometría fractal permite describir teóricamente estructuras de diversa naturaleza. De esta se obtiene, la dimensión fractal de fragmentación (D), la cual, está relacionada con el particionamiento y escalamiento que presentan las mismas, y que ha sido empleada en la caracterización y estudio de distribución de tamaño de partículas del suelo (DTP). Se planteó aplicar el modelo fractal e investigar sobre el proceso de microestructuración en seis suelos agrícolas de la pradera pampeana con DTP contrastantes. Las DTP y las D se obtuvieron bajo dos pretratamientos, uno sin materia orgánica (SMO), máxima dispersión, y otro con materia orgánica (CMO) conservando así la microestructura. El modelo fractal aplicado a la DTP con el pretratamiento SMO, en los suelos franco limosos, alcanzó a describir en promedio el 98% de la masa analizada; en el suelo franco arenoso ajustó hasta los 50 μm, describiendo el 38% de la masa, mientas que el suelo areno franco no ajustó al modelo fractal. Con los tamaños mayores de de las arenas se obtuvieron D próximas a 3, mostrando características euclideanas, no fractales. Las DTP para el pretratamiento CMO tuvieron similar comportamiento entre los suelos evaluados, comparado con el pretratamiento SMO, disminuyeron los porcentajes de las fracciones correspondientes a los tamaños arcilla y limo; y aumentó el porcentaje del tamaño de las arenas. A estas fracciones, CMO, se las denominó “arcilla, limo y arena aparentes”. Las D a partir del pretratamiento SMO fueron mayores que las obtenidas bajo el pretratamiento CMO. La disminución de la D del pretratamiento CMO, se interpretó como un engrosamiento aparente del suelo producto de la microestructuración por materia orgánica (MO). El ajuste entre los contenidos de arcillas aparentes vs MO no fue significativo (p=0,37). La fracción limo aparente vs MO, ajustó significativamente a una función exponencial negativa mientras que los contenidos de las arenas aparentes vs MO ajustaron significativamente con una función exponencial positiva. Las variaciones de MO modifican significativamente la microestructuración en los tamaños limo y arena mientras que la fracción de tamaño arcilla sería independiente del contenido de MO del suelo, en el rango analizado. En suelos templados pampeanos, con proporción de arcilla+limo próximas al 90%, la MO por microestructuración, reduce los contenidos de partículas de tamaños arcilla y limo incrementando las de tamaño arenas a valores próximos al 55% y estas modificaciones pueden interpretarse empleando el modelo fractal.

Fractal geometry allows describing theoretically structures of diverse nature. From this it obtain the fractal dimension of fragmentation (D), which is related to the partitioning and scaling presented by them, and which has been used in the characterization and study of the size distribution soil particle (DTP). It was proposed to apply the fractal model and investigate the process of micro-structuring in six agricultural soils of the Pampean meadow that have contrasting DTP. The DTP and D were obtained under two pretreatments, one without organic matter (SMO), maximum dispersion, and the other with organic matter (CMO), thus preserving the microstructure. The fractal model applied to the DTP with the SMO pretreatment, in silty loam soils, was able to describe on average 98% of the mass analyzed; in sandy loam soil it adjusted to 50 μm, describing 38% of the mass, while the sandy loam soil did not adjust to the fractal model. With the larger sizes of the sands, they obtained D close to 3, showing Euclidean characteristics, not fractals. The DTP for the CMO pretreatment had similar behavior among the evaluated soils, compared to the SMO pretreatment, the percentages of the fractions corresponding to the clay and silt sizes decreased; and the percentage of the size of the sands increased. These fractions, CMO, were called “apparent clay, silt and sand”. The D from the SMO pretreatment were greater than those obtained under the CMO pretreatment. The decrease of the D of the pretreatment CMO, was interpreted as an apparent thickening of the soil product of the microstructure by organic matter (OM). The fit between the contents of apparent clays vs OM was not significant (p = 0.37). The apparent silt fraction vs OM, adjusted significantly to a negative exponential function while the contents of the apparent sands vs OM adjusted significantly with a positive exponential function. The variations of OM significantly modify the microstructure in the silt and sand sizes while the fraction of clay size would be independent of the OM content of the soil, in the analyzed range. In temperate Pampas soils, with a proportion of clay + silt close to 90%, the OM by microstructure reduces the contents of clay and silt size particles, increasing the sand size to values close to 55% and these modifications can be interpreted using the model fractal.