Por Wendy Díaz, EMGV

Hubo muchos ajustes en mis prácticas de jardinería cuando me mudé a North Carolina desde Ontario, Canadá. La lista obvia incluía: elegir plantas que pudieran resistir nuestros veranos cálidos y húmedos, abstenerse de introducir ingenuamente especies invasoras en el paisaje, acostumbrarse a la hierba verde en invierno y primavera en lugar de en verano y otoño, podar regularmente para mantenerse al día. tasa de crecimiento de la planta mucho más rápida y la adición de cal para aumentar el pH del suelo. Quizás el ajuste más grande que tuvo que hacer este antiguo jardinero del sur de Ontario fue la constante modificación de nuestros abundantes suelos arcillosos pesados con materia orgánica; La tierra vegetal rica en negro estaba fácilmente disponible donde crecí, aunque requirió la remoción de una roca ocasional (un legado de la glaciación que solo llegó al sur hasta Kentucky). Con la insistencia de mi compañero bloguero Master Gardener y debido a mi antiguo rol profesional como geólogo, decidí investigar los orígenes de nuestro omnipresente suelo arcilloso, cuya comprensión es esencial para poder manejarlo adecuadamente y convertirme en un exitoso jardinero de Durham.

El condado de Durham está sustentado por roca sedimentaria (material derivado de rocas preexistentes y generalmente depositado por un líquido) formado en una cuenca triásica que se extiende desde el sur del condado de Granville al suroeste hasta el norte del condado de Moore. Estas rocas comenzaron a formarse hace unos 220 millones de años durante el Período Triásico Tardío cuando se produjeron fallas y rupturas cuando las placas de África y América del Norte se separaron (desintegración del supercontinente Pangea) y causaron grietas en la corteza terrestre formando cuencas de ruptura. Una cuenca continuó ampliándose y finalmente se llenó con agua del océano para formar el Océano Atlántico, otras, como la cuenca del río profundo (de la cual Durham es una subcuenca) dejaron de crecer y finalmente se llenaron con sedimentos transportados por los ríos. Hace unos 205 millones de años, durante el período Jurásico temprano, se formaron diques y sills de roca de diabasa cuando el magma basáltico se introdujo en estas rocas sedimentarias. Cuando la corteza terrestre se adelgazó debido a la expansión de las placas, resultó en el derretimiento parcial del manto superior que produjo el magma basáltico.

Mapa_geológico_generalizado de North Carolina

Los sedimentos del Triásico se erosionaron fácilmente cuando se meteorizaron y la descomposición de este material original in situ creó suelos arcillosos ácidos mal drenados. Muy pocos afloramientos de las rocas del Triásico son visibles porque se erosionan y se desmoronan con mucha facilidad, pero hay uno en el lado este de South Roxboro Road en el vecindario de Hope Valley Farms North y debajo del puente de Fayetteville Street a lo largo de American Tobacco Trail cerca del sendero de Fayetteville acceso. Una excepción a nuestro suelo arcilloso ácido en Durham es el raro suelo alcalino derivado de la meteorización de los alféizares de diabasa (Penny's Bend en el río Eno) que tiene un alto contenido de calcio debido a la meteorización del feldespato de plagioclasa que da como resultado un suelo con un pH más alto por encima de 7 ( pero eso es para otro artículo).

Los sedimentos consolidados del Triásico o el lecho rocoso que subyace al condado de Durham se componen principalmente de arenisca, limolita y lutita intercaladas de color marrón rojizo. Estas rocas friables se meteorizan rápidamente en un clima cálido y húmedo. El clima cálido húmedo también provocó que los suelos derivados de estas rocas estuvieran fuertemente meteorizados, lixiviados y ácidos (pH 4.8 a 5.3); sin embargo, la descomposición de la vegetación del bosque nativo contribuyó además a la aportación de minerales nutrientes al suelo. La mayor parte del condado de Durham se basa en el tipo de suelo White Store Series caracterizado por una capa superficial de arcilla marrón amarillenta y un subsuelo marrón rojizo con bajo contenido de materia orgánica, permeabilidad lenta y escorrentía rápida. El mineral arcilloso dominante en la serie White Store es la esmectita (anteriormente montmorillonita) que hace que el suelo muestre típicamente un drenaje deficiente y un alto potencial de expansión y contracción.

La arcilla es un término con significados tanto mineralógicos como texturales (tamaño de grano). El tamaño de la arcilla se refiere a los granos de suelo, de cualquier tipo de mineral, que tienen menos de 0,002 mm de diámetro (o menos de 1/256 mm). Estos granos son microscópicos y los distintos minerales se identifican mediante técnicas de rayos X. El término general 'arcilla' se refiere a sustancias cristalinas o minerales arcillosos, que son minerales de silicato de aluminio hidratado que se encuentran en proporciones variables en el suelo arcilloso. La arcilla tiene propiedades plásticas debido a su mineralogía y se puede moldear fácilmente en la forma deseada cuando está húmeda.

El grupo de minerales de arcilla es parte de un grupo más grande de minerales conocidos como filosilicatos. El nombre se deriva de la palabra griega filon que significa hoja y se refiere al típico hábito platy o escamoso y la división prominente de estos minerales. (La escisión es la tendencia de un mineral a romperse a lo largo de una superficie plana definida que depende de su estructura cristalina interna). Los filosilicatos o silicatos laminares son generalmente minerales blandos y flexibles. Los minerales tienen una estructura reticular donde los átomos están dispuestos en capas como una pila de platos o naipes. Los bloques de construcción de los minerales de silicato de aluminio (minerales de arcilla) son las capas alternas de tetraedros de sílice donde cuatro átomos de oxígeno se unen con un átomo de silicio en el centro en una forma tetraédrica de cuatro lados y el octaedro de aluminio donde seis hidroxilos (OH) se unen con uno átomo de aluminio en el centro de la forma octaédrica. Cada tetraedro está conectado en tres esquinas en el mismo plano compartiendo aniones de oxígeno que forman una red hexagonal llamada hoja tetraédrica o hoja 'T'. De manera similar, los octoedros de aluminio unidos entre sí forman una hoja octaédrica u hoja 'O'.

Los minerales arcillosos comunes (esmectita) en el suelo arcilloso de Durham forman una red de capas TOT donde el aluminio octaédrico se reemplaza parcialmente por átomos de magnesio. Cada capa TOT se mantiene unida por enlaces de van der Waals, donde los cationes y el agua pueden sustituir al Al.³⁺ catión con la valencia más baja Mg²⁺ catión (reemplazo isomorfo) que resulta en una carga negativa en la ubicación del átomo sustituido que luego se equilibra con un catión intercambiable (Ca2+ o Na+) en la superficie o exterior de las capas o láminas. Debido a la deficiencia de balance de carga negativa en las estructuras minerales, los minerales arcillosos absorben ciertos iones y los retienen en el exterior de su unidad estructural en un estado intercambiable. Su estructura cristalina le permite absorber moléculas de agua polar atrayéndolas a las superficies cargadas entre las láminas que hacen que se expanda la estructura cristalina.

Los minerales arcillosos también se alinean en una disposición paralela a la presión y, por lo tanto, reducen la porosidad cuando se compactan los suelos arcillosos húmedos. El tamaño de grano fino de la arcilla significa que tiene una superficie abundante y retiene el agua y los nutrientes de manera efectiva y afecta la reactividad química del suelo con la presencia de una carga eléctrica. La carga negativa en el suelo se denomina capacidad de intercambio catiónico (CEC) y estas arcillas tienen una CIC relativamente alta para que puedan contener más nutrientes (K⁺, California²⁺, Nueva Hampshire⁴⁺), sin embargo, tienden a no retener aniones y el agua que se mueve a través de la arcilla lixiviará nutrientes cargados negativamente (cloruro, nitrato y sulfato).

Nuestro suelo arcilloso puede requerir la adición constante de materia orgánica, pero también ofrece otros atributos importantes para el cultivo de plantas, ¡cualquier día colocaré compost sobre la nieve!

Referencias:

Explorando la geología de las Carolinas, una guía de campo de los lugares favoritos desde Chimney Rock hasta Charleston; Kevin G. Stewart y Mary-Russell Roberson

Mapa geológico generalizado de North Carolina http://digital.ncdcr.gov/cdm/ref/collection/p16062coll9/id/220297

Rocas sedimentarias, tercera edición FJ Pettijohn1975 Harper & Row

Mapa geológico del suroeste de Durham Cuadrángulo de 7,5 minutos, condados de Durham y Orange, North Carolina de Charles W. Hoffman y Patricia E. Gallagher, Representación digital de Michael A. Medina, 2001; Informe de archivo abierto del estudio geológico North Carolina 2001-XX

manual de mineralogía 19^el edición Cornelius S. Hurlbut, Jr. Cornelis Klein

Nota de Horticultura Urbana No. 3 MODIFICACIÓN DE SUELOS DE ARCILLA https://durham.ces.ncsu.edu/files/library/32/UNH%203.PDF

Nota de Horticultura Urbana No. 2 SUELO DE DURHAM https://durham.ces.ncsu.edu/files/library/32/UNH%202.PDF

Manual del jardinero de extensión North Carolina; Fecha de publicación: 14 de febrero de 2018 AG-831 https://content.ces.ncsu.edu/extension-gardener-handbook/1-soils-and-plant-nutrients#section_heading_7238

Encuesta de suelos del condado de Durham North Carolina Servicio de Conservación de Suelos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_MANUSCRIPTS/north_carolina/durhamNC1976/durham.pdf

Enciclopedia de la ciencia del suelo; CD Barton y AD Karathanasis https://www.srs.fs.usda.gov/pubs/ja/ja_barton002.pdf