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UNIVERSIDAD ANDRES BELLO
Facultad de Ingeniería
Carrera de Geología
GEOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN MINERALÓGICA,
BIOLÓGICA DEL SUELO DE VIÑA LAS GAVIOTAS, REGIÓN DE
VALPARAISO, CHILE.
Memoria para optar al título de Geólogo
NICOLÁS SEBASTIÁN GONZÁLEZ GUERRERO
PROFESOR GUÍA:
MAURICIO CALDERON NETTLE
MIEMBROS DE LA COMISIÓN:
FRANCISCO HERVÉ ALLAMAND
POLDIE OYARZUN GUIÑEZ
JOSÉ PÉREZ DONOSO
SANTIAGO DE CHILE
2017
I
RESUMEN
El ambiente geológico en el cual se desarrollan los cultivos de la vid ha tomado
una significativa relevancia en las últimas décadas en la industria vitivinícola,
especialmente en países de Europa y Estados Unidos. Es considerado que la
mineralogía y biología de los suelos ejercen un rol determinante en la calidad del
vino y que cuyo estudio es importante para el desarrollo de la industria vitivinícola
en Chile. El objetivo de este trabajo consiste en describir el entorno geológico y
geomorfológico donde se encuentra la viña Las Gaviotas y realizar una
caracterización mineralógica y bacteriana del suelo en cual se produce un vino
con diversos galardones a nivel internacional. La viña estudiada se encuentra en
el valle de Leyda, en la comuna de Santo Domingo, al interior del Parque Tricao,
región de Valparaíso. Esta se ubica a 4 km de la costa de Santo Domingo, sobre
el bloque colgante de la falla del Rio Maipo, específicamente sobre terrazas de
abrasión marina (T3; Plioceno?-Pleistoceno). El suelo analizado se subdividió en
dos horizontes, en los cuales las condiciones oxidantes y contenido de materia
orgánica son variable entre sí. Ambos horizontes son areno-limosos y la
mineralogía, determinada mediante difracción de rayos X está compuesta
principalmente por cuarzo, feldespatos, óxidos de hierro y arcillas (vermiculita,
caolinita). Es característica la ocurrencia de agregados cristalinos amorfos
compuestos por granos de magnetita, que se presentan con distribución espacial
homogénea en los niveles inferiores. En ambos horizontes se obtuvieron 13
aislados de microorganismos evidenciado una escasa diversidad microbiana. La
abundante disponibilidad de elementos en la terraza T3, y la movilidad de estos,
por la capacidad de intercambio iónico de la mineralogía presente, representan
un factor de primer orden en la adsorción de nutrientes (Ca, K, fosfatos) por parte
de la vid, probablemente incrementando la calidad del vino elaborado.
II
ABSTRACT
The geological environment in which the vine grows has taken a significant
importance in the last decades in the wine industry, especially in countries of
Europe and the United States. It is considered that mineralogy and soil biology
play a decisive role in the wine quality and thus its study is important for the
development of the wine industry in Chile. The objective of this work is to describe
the geological and geomorphological environment of the Las Gaviotas vineyard
and to perform a mineralogical and bacterial characterization of the soil in which
a wine with various international awards is produced. The vineyard studied is
located in the Leyda valley, 4 kilometers to the east of coastal margin of Santo
Domingo town, on the Tricao Park of the Valparaíso region. Specifically on the
hanging block of the Maipo River fault, on terraces of marine abrasion (T3;
Pliocene? -Pleistocene). The analyzed soil was subdivided into two horizons, in
which their oxidizing conditions and content of organic matter vary with respect to
the other. Both horizons are correspond to silty sand and the mineralogy,
determined through X-ray diffraction methods, is composed mainly of quartz,
feldspars, iron oxides and clays (vermiculite, kaolinite). It is characteristic the
occurrence of amorphous crystalline aggregates with magnetite grains showing a
homogeneous spatial distribution in the lower levels. In both horizons 13
microorganism isolates were obtained evidencing a low microbial diversity. The
availability of elements in the T3 terrace and the mobility of these, by the ion
exchange capacity of present mineralogy, play a major role in the adsorption of
nutrients (Ca, K, phosphates) to the vine, probably increasing the quality of the
wine elaborated.
III
Hay más filosofía y sabiduría en una botella
de vino, que en todos los libros
Louis Pasteur
IV
AGRADECIMIENTOS
Antes que todo agradecer a todas las personas de los laboratorios de Análisis de
Sólidos, microbiología y nanotecnología y a el laboratorio de química, ya que
gracias a ellos este trabajo fue posible.
También agradecer a la universidad, por el servicio prestado con el transporte en
el terreno, sobre todo al conductor Mauricio Fuentes.
Agradecer a la empresa San Pedro (Simón), que me acogió y tuvo el tiempo para
escuchar y aceptar este proyecto.
A todos los profes que me escucharon y les hice diversas consultas sobre
algunas dudas que tenía, profesores Herve, Charrier, Calderon, Poldie,
Parraguez.
A Geotommy y Richard que me ayudaron en este proyecto el año pasado, que
empezó como practica y termino en una memoria, y al auto que casi me lo hecho.
A Vicente que estuvimos cerca de 2 meses trabajando juntos en el laboratorio de
microbiología, por todos los retos y diversos momentos chistosos que pasamos.
A todas las personas que me acompañaron a hacer crecer la carrera, peleando
codo a codo cuando fui parte del centro de alumnos y que conseguimos cosas
increíbles que nadie pensó que lograríamos.
Agradecer a todos los cabros que he aprendido a conocer estos años y que me
han hecho crecer como persona, desde los primeros años en plan común a estos
últimos años. A Quidel, Vicente, Mamba, Geotommy, AJ Anibal, Rojo, Puig, la
Ale, Pantoja, la Belén, la Sofi, a Sandstone, al Gran Yaerald, al Panchito, Raulitro,
a la Cata, a Godoy, al Credo, a los seres del bosque y todos los demás que me
faltan. Que hemos compartido innumerables asados, ataques de risas y otros.
V
Tabla de Contenidos
1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................... 1
1.1 Presentación .......................................................................................... 1
1.2 Hipótesis de Trabajo .............................................................................. 5
1.3 Objetivos ................................................................................................ 5
1.3.1 Objetivo General ................................................................................. 5
1.3.2 Objetivos Específicos .......................................................................... 5
1.4 Metodología de Trabajo ......................................................................... 6
1.4.1 Recopilación Bibliográfica ................................................................... 6
1.4.2 Trabajo de Terreno .............................................................................. 6
1.4.3 Procesamiento de datos ...................................................................... 8
1.4.4 Análisis Granulométrico ....................................................................... 8
1.4.5 Difracción De Rayos X (DRX) ............................................................. 9
1.4.6 Geoquímica SEM (Microscopia electrónica de Barrido) .................... 11
1.4.7 Microbiología ..................................................................................... 12
1.5 Área De Estudio y Vías de Acceso ...................................................... 16
2. MARCO TEÓRICO ..................................................................................... 19
2.1 Suelos .................................................................................................. 19
2.1.1 Horizontes del Suelo ......................................................................... 22
2.2 Morfología y descripción de suelos ...................................................... 24
2.2.1 Límite entre horizonte ........................................................................ 24
2.2.2 Color del suelo .................................................................................. 24
2.2.3 Consistencia ...................................................................................... 26
2.2.4 Raíces ............................................................................................... 26
2.3 Textura ................................................................................................. 28
2.4 Mineralogía .......................................................................................... 28
2.4.1 Minerales Primarios ........................................................................... 30
2.4.2 Minerales Secundarios y Arcillas ....................................................... 31
2.5 Microbiología ....................................................................................... 33
2.5.1 Geomicrobiología .............................................................................. 35
2.6 Intercambio Iónico ............................................................................... 37
2.7 Acidez del Suelo .................................................................................. 39
VI
3. SÍNTESIS GEOLÓGICA............................................................................. 42
3.1 Marco Geológico General .................................................................... 42
3.1.1 Unidades Estratificadas ..................................................................... 44
3.1.2 Unidades Intrusivas ........................................................................... 49
3.2 Rasgos Estructurales ........................................................................... 52
3.3 Geomorfología ..................................................................................... 53
4. RESULTADOS ........................................................................................... 55
4.1 Geología Local ..................................................................................... 55
4.2 Perfil de Calicata y Ensayos ................................................................ 57
4.2.1 Ensayo de Permeabilidad .................................................................. 61
4.2.2 pH y Temperatura ............................................................................. 62
4.3 Granulometría ...................................................................................... 62
4.3.1 Coeficiente de Uniformidad y Coeficiente de Curvatura .................... 64
4.4 Difracción de Rayos X (DRX) .............................................................. 65
4.4.1 DRX de Polvo Cristalino .................................................................... 65
4.4.2 DRX Arcillas ...................................................................................... 67
4.5 Geoquímica SEM ................................................................................. 69
4.6 Microbiología ....................................................................................... 72
4.7 Actividad Biológica ............................................................................... 74
5. DISCUSIÓN ............................................................................................... 76
5.1 Rasgos Geomorfológicos ..................................................................... 76
5.2 Geología y Mineralogía ........................................................................ 76
5.2.1 Origen de los Óxidos de Hierro ......................................................... 77
5.2.2 Fragmentos Magnéticos .................................................................... 77
5.3 Efectos de la Mineralogía en la vid ...................................................... 79
5.4 Microbiología ....................................................................................... 82
5.5 Caracterización y Simulación Geoquímica del Agua ........................... 83
5.6 Otros aspectos a considerar ................................................................ 85
6. CONCLUSIÓN ........................................................................................... 87
7. BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................... 90
7.1 Referencias .......................................................................................... 90
7.2 Documentos en línea ........................................................................... 98
VII
Anexo A: Geología, Clasificación edafológica y Granulometría…………….…99
Anexo B: Metodología y Trabajos en terreno…………………………………..105
VIII
Índice de Figuras
Figura 1. Perfil representativo de las Áreas geográficas de Chile. El sector de
la costa representa un clima frío, debido a la corriente de Humboldt que recorre
el océano pacifico. Ilustración modificada de la revista Wines of Chile. ............ 2
Figura 2. Clasificación de las áreas costeras productoras de vinos en Chile. El
área de estudio se encuentra en el Valle de Leyda, sector de Santo Domingo.
Modificada de la entidad gremial Wines of Chile, The new Vitivinicultural
Zonification.......................................................................................................... 4
Figura 3. Esquema de ensayo Porchet, modificado de Puga (2012). ............... 7
Figura 4. Técnica por estrías en placas Petri. ................................................. 14
Figura 5. Mapa de la ubicación del sector de estudio y sus vías de acceso, en
la comuna de Santo Domingo. En color amarillo se delimita el área del Parque
Tricao. Las vías principales están demarcadas por color rosado. .................... 18
Figura 6. Composición relativa del suelo. Modificado de MetEd & The COMET.
.......................................................................................................................... 22
Figura 7. Tipos de Raíces Principales. ............................................................ 27
Figura 8. Serie de estabilidad Goldich de partículas de tamaño arena y limo,
ilustrando la meteorización relativa de los minerales de silicatos primarios en
suelos y sedimentos. El aumento de la resistencia a la alteración es en función
del catión base (Ca2+, Mg2+ y Na+) contenido y el grado de carácter covalente
en los enlaces químicos, como se indica por la relación de Si:O en el mineral
(imagen modificada del libro Soil and Water Chemistry, Essington, 2004). ...... 30
Figura 9. Ilustración esquemática de una lámina octaédrica (modificada el libro
Applied Clay mineralogy, por Murray, 2007). .................................................... 32
Figura 10. Ilustración esquemática de una lámina tetraédrica. (modificada el
libro Applied Clay mineralogy, por Murray, 2007). ............................................ 33
Figura 11. Árbol filogenético universal enraizado mostrando los tres dominios.
Modificado Woese et al. 1990 y obtenido de Revista C2. ................................. 34
Figura 12. Mecanismo de absorción de nutrientes por los pelos radicales de las
raíces. Modificada de J.E. Wilson, Terroir, The Role of Geology, Climate, and
Culture in the Making of French Wines. 1998. .................................................. 38
Figura 13. Grado de movilidad de los principales nutrientes según el pH del
suelo. N.C Brady 1984. The Nature and Properties of Soils. ............................ 41
Figura 14. Modificado del Mapa Geológico del área de San Antonio – Melipilla,
SERNAGEOMIN, Wall et al. (1996). En rojo se indica el área de estudio. ....... 43
Figura 15. Niveles de terrazas de abrasión reconocidas en la zona. Modificado
de Rodríguez (2008), para el sector de estudio. Escala en Km. ....................... 53
Figura 16. Perfiles esquemáticos de elevación del sector de Santo Domingo.
Se realiza perfiles en diagonal para evitar la alta zona degradada en la zona
IX
sur. Es posible apreciar dos posibles terrazas mencionadas por Rodríguez
(2008) en el perfil azul, una entre los 60 – 100 m.s.n.m. y la otra de en los 150
m.s.n.m. El viñedo se encuentra marcado en el punto verde del mapa, al igual
que en el perfil B. Datos extraídos de Google Earth. ........................................ 54
Figura 17. Sector del tranque, ubicado al suroeste del viñedo. Se aprecia la
terraza 2, definida por Rodríguez (2008). Adicionalmente es posible observar
ambas formaciones mencionadas anteriormente. ............................................ 56
Figura 18. Fósil de hueso cetáceo, ubicado en el sector inferior del tranque. 57
Figura 19. Perfil semivertical de la calicata, existe un contacto gradual entre el
horizonte A y B. ................................................................................................. 58
Figura 20. Agregados magnéticos marcados en azul, Imagen tomada al
horizonte B, estrata 2. ....................................................................................... 59
Figura 21. Presencia de magnetita, marcada en amarillo, muestra obtenida del
horizonte B, estrata 1. Diferencia de contraste de luz entre imagen A y B. ...... 60
Figura 22. Presencia de magnetita, marcada en verde, grano del horizonte B,
estrata 2. Diferencia de contraste de luz entre las imágenes de izquierda con las
de la derecha. ................................................................................................... 60
Figura 23. Presencia de magnetita, marcada en verde, grano del horizonte B,
estrata 2. Diferencia de contraste de luz entre las imágenes de izquierda con las
de la derecha. ................................................................................................... 61
Figura 24. Curva granulométrica de las distintas muestras analizadas. ......... 64
Figura 25. Difractogramas de los distintos horizontes, en orden de arriba hacia
abajo. ................................................................................................................ 66
Figura 26. Difractograma de la magnetita separada del Horizonte B, estrata 1.
.......................................................................................................................... 67
Figura 27. Difractogramas de las distintas muestras y tratamientos para la
identificación de arcillas. ................................................................................... 68
Figura 28. Morfología (por BSE) de los diferentes fragmentos (A, B, C) de
magnetita analizadas químicamente. ................................................................ 71
Figura 29. Espectrograma semicuantitativo de la geoquímica de la magnetita
observada en la figura 28 (imagen BSE). ......................................................... 72
Figura 30. Bacterias aisladas, encontradas en el Horizonte A. ....................... 73
Figura 31. Bacterias aisladas, encontradas en el Horizonte B, estrata 1. ....... 73
Figura 32. Bacterias aisladas, encontradas en el horizonte B, estrata 2. ........ 74
Figura 33. Resultados del ensayo de Actividad biológica por Deshidrogenasa.
.......................................................................................................................... 75
Figura 34. Microfotografía electrónica de la bacteria M. magnetotacticum,
mostrando la cadena del magnetosoma. Resultando en una alineación de la
célula a lo largo de líneas del campo magnético mientras nada. Los granos de
magnetita tienen longitud media de 45 nm. Imagen modificada de Mckay et al.,
2003. ................................................................................................................. 79
X
Figura 35. Esquema representativo de los cambios de concentración de
elementos en los distintos niveles. .................................................................... 81
Figura 36. Diagrama Piper del agua de riego de la viña San Pedro. .............. 84
Figura 37. Mapa geológico local, basado en Wall et al., 1996,
SERNAGEOMIN. ............................................................................................ 100
Figura 38. Tabla de matiz de Munsell. Matiz 2.5YR a la izquierda y matiz
7.5YR a la derecha. ........................................................................................ 102
Figura 39. Análisis Granulométrico de las partículas por tamiz,
preferencialmente se obtienen una concentración mayor en el tamaño arena.
........................................................................................................................ 103
Figura 40. Calicata realiza por la retroexcavadora del Parque Tricao. .......... 106
Figura 41. Perfil de Calicata, viña Las Gaviotas. ........................................... 107
Figura 42. Ensayo de Permeabilidad, por método Porchet. .......................... 108
Figura 43. Medición de pH en terreno (Universal Test Paper)………………..109
Figura 44. Medios de Cultivo R2A, en medio líquido y solido (agar)…………109
Figura 45. Muestras preparadas de agregado orientado de arcillas. ............ 110
XI
Índice de Tablas
Tabla 1. Numero de tamiz y sus diámetros de abertura en mm.......................... 8
Tabla 2. Definición de horizontes del subsuelo, Porta et al. 2003..................... 23
Tabla 3. Denominación a los límites entre horizontes según su espesor. ........ 24
Tabla 4. Textura del suelo, clasificación de United States Department of
Agriculture. ........................................................................................................ 28
Tabla 5. Descripción de las características físicas del suelo, en base a Soil
Survey Staff (1993). .......................................................................................... 59
Tabla 6. Datos obtenidos a partir de la muestra en el horizonte A.................... 62
Tabla 7. Datos obtenidos a partir de la muestra en el horizonte B, estrata 1. ... 63
Tabla 8. Datos obtenidos a partir de la muestra en el horizonte B, estrata 2. ... 63
Tabla 9. Coeficientes de uniformidad, de curvatura y diámetro efectivo D10, de
los diferentes horizontes. .................................................................................. 64
Tabla 10. Resultado del análisis químico general SEM-EDS. .......................... 69
Tabla 11. Resultados del análisis químico promedio de los agregados de
magnetita, en los puntos A1, B3, B4 y C5 de la figura 22. ................................ 70
Tabla 12. Índices de saturación positivos de las fases minerales principales. .. 85
Tabla 13. Clasificación de filosilicatos, según el sistema de clasificación mineral
de Dana. De Gaines , R.V. , H. C. Skinner, E.E. Foord , B. Mason , A.
Rosenzweig, et al. Danas Nueva Mineralogía . J. Wiley & Sons, Nueva York ,
1997. ............................................................................................................... 101
Tabla 14. Resultados del ensayo de permeabilidad por el método Porchet. .. 103
Tabla 15. Clasificación de permeabilidad de Terzaghi &Peck (1996). ............ 104
Tabla 16. Clasificación de permeabilidad propuesta por Cisneros (2003). ..... 104
1
1. INTRODUCCIÓN
1.1 Presentación
La industria vitivinícola en Chile a evolucionando de un modo de producción
artesanal a ser una importante industria a finales del siglo XIX (Saeed, 2015). A
partir de la década del 90, se consolidó de forma definitiva la presencia del vino
chileno en el mercado internacional (Saeed, 2015), lo que ha traído consigo la
elaboración de productos de mayor connotación y calidad. Es por esto que la
industria necesita una mayor comprensión sobre las condiciones naturales donde
se desarrolla vitis[1], con el objeto de otorgar un valor agregado a este producto y
conocer los factores que lo pueden condicionar.
El término terroir proviene del francés (empleado principalmente en el vino),
utilizado para el conjunto de factores que afectan la calidad de un vino u otro
producto, en un área geográfica delimitada, que incluye factores determinantes,
tales como: el clima, topografía, tipos de suelo, e hídricos (INIA, 2016).
El factor geológico es representado por el suelo, que es el resultado de la
desintegración física, alteración química y actividad biológica de los organismos,
que interactúan sobre la roca u otros depósitos no consolidados. Este se
encuentra condicionado por procesos ligados al ciclo hidrológico, por tanto,
climático, y su formación depende de: (1) las propiedades intrínsecas de las rocas
y sedimentos, que generarán suelos autóctonos o alóctonos, donde los
transportes se generarán por procesos hidráulicos o gravitacionales, (2) actividad
biológica y (3) causas antropogénicas (Lagos, 2015).
Wilson (1998) enfatiza que la geología del viñedo es un precursor del suelo, y el
subsuelo, a través del cual crece la uva de la vid[2], y que los procesos geológicos
son los que controlan la topografía y el tipo de relieve presente, en consecuencia,
influye en el drenaje y el microclima.
2
Haynes (1999), menciona que en Francia creen (como una religión) que las
características generales (olor, sabor, color, cuerpo, textura, etc.) del vino son
producidos a partir de determinadas regiones climáticas y geológicas. Para
Haynes (1999) los factores principales se pueden dividir en cinco grupos:
1. Meteorológicos: Temperatura máxima y mínima, horas de sol,
condiciones de viento y lluvia.
2. Fisiográficos: Tipo de relieve, elevación, aspectos de pendiente y
gradiente, y pendiente de drenaje.
3. Pedológicos y Edafológicos: composición y porosidad de los suelos,
mineralogía y química del suelo, tamaño de grano y textura y mineralogía
de arcillas.
4. Geológicos: Geología del subsuelo y la geoquímica, petrología, textura de
un estrato, flujo y química de aguas superficial y aguas subterráneas.
5. Viticultura: Métodos de espaldera, espacio entre las filas, manejo de la
uva, producción admisible, fertilizantes, mecanismos de adición de tierra
o material rocoso, irrigación, etc.
En base a la clasificación de entidad la gremial Wines of Chile, los sectores de
cultivo de vinos en Chile están dividida en tres áreas de características
geográficas definidas: (1) área costera, (2) área entre cordilleras y (3) área de los
Andes (Figura 1).
Figura 1. Perfil representativo de las Áreas geográficas de Chile. El sector de la costa
representa un clima frío, debido a la corriente de Humboldt que recorre el océano pacifico.
Ilustración modificada de la revista Wines of Chile.
3
Los diversos tipos de litología y morfología observados en el territorio nacional,
son el resultado de una serie de procesos geológicos. A lo largo de la historia
sísmica y actividad volcánica han resultado en una amplia variedad litológica, con
cambios radicales en su longitud, reflejadas en su superficie. Por esto es posible
encontrar suelos con características significativamente distintas en unos pocos
kilómetros de distancia, siendo posible obtener vinos con características
sumamente distintas de un mismo valle. Estas propiedades distintivas aún no han
sido estudiadas, significando una pérdida en la explotación comercial y marketing
de éste. Por lo tanto, la caracterización de las viñas en su entorno geológico,
mineralógico y biológico permitirá la clasificación y entendimiento de los procesos
que interactúan en su calidad, y así otorgar valor agregado a los productos futuros
y a los que actualmente se producen.
El presente estudio tiene como objetivo principal caracterizar de manera
geológica, mineralógica y biológica el suelo del viñedo Las gaviotas, ubicado en
la comuna de Santo Domingo (Región de Valparaíso). Esta viña se encuentra en
un área productora de vinos costeros, llamado valle de Leyda. Actualmente es
productor del vino Sauvignon Blanc[3] de la línea 1865 de San Pedro (Figura 2).
Las características climáticas ideales para Sauvignon Blanc son de carácter
frío/moderado, debido a que climas de mayor temperatura pueden afectar la
acidez de la uva. En la búsqueda de áreas de las características mencionadas,
se establecieron los sectores de San Antonio / Valle de Leyda, localizados al sur
de Casablanca. Estos están ubicados mucho más cerca del océano pacífico
comparados con el Valle de Casablanca (Figura 2). Algunos sectores a solo 4 km
de la costa. Convirtiéndose el Sauvignon Blanc en la variedad de uva más
producida en los sectores costeros.
4
Figura 2. Clasificación de las áreas costeras productoras de vinos en Chile. El área de
estudio se encuentra en el Valle de Leyda, sector de Santo Domingo. Modificada de la
entidad gremial Wines of Chile, The new Vitivinicultural Zonification.
5
1.2 Hipótesis de Trabajo
El ambiente costero del valle de Leyda, presenta condiciones climáticas óptimas
para la producción de vinos Sauvignon blanc. En consideración de las diferencias
de calidad del producto en estos ambientes, la reconocida categoría del vino 1865
de San Pedro estaría controlada por los factores mineralógicos, texturales y
biológicos del sustrato, determinado por el entorno geológico en el Parque Tricao.
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo General
Realizar un estudio, con el objetivo de establecer las condiciones cualitativas en
las cuales se desarrolla un vino de Sauvignon Blanc de categoría Premium. El
estudio se realizó en el suelo de la viña Las Gaviotas, al interior del Parque Tricao
ubicado en el valle de Leyda, determinando su entorno geológico, mineralógico y
microbiológico en cual se desarrolla la vid.
1.3.2 Objetivos Específicos
Para cumplir con el objetivo general se realizaron los siguientes trabajos y
análisis:
I. Mapa geológico en detalle, plataforma SIG.
II. Estudio edafológico.
III. Análisis granulométrico de los diversos horizontes del subsuelo donde
se encuentra la viña.
IV. Estudio mineralógico a través de Difracción de rayos X y
caracterización de arcillas por el método de agregado orientado.
V. Estudio geoquímico mediante el uso de SEM-EDS.
VI. Caracterización microbiana del suelo.
6
VII. Simulación geoquímica del agua de riego por medio del software
PHREEQC.
1.4 Metodología de Trabajo
1.4.1 Recopilación Bibliográfica
Para la evaluación e interpretación de resultados fue necesaria la recopilación de
antecedentes sobre la litología, geomorfología, mineralogía y geoquímica de la
zona de la cordillera de la costa, entre los 33° y 34°. Además, fue necesario la
recopilación de material de estudio sobre la edafología, agricultura, microbiología
y geomicrobiología para lograr un mayor entendimiento del estudio realizado.
1.4.2 Trabajo de Terreno
Se realizaron dos salidas a terreno, la primera se efectuó el día 3 de febrero del
2016. En esta se observó las distintas litologías y rasgos geomorfológicos del
área. Mediante de una retroexcavadora realizó una calicata de un metro y medio
de profundidad en el sector del viñedo. Se discriminó entre los distintos horizontes
y estratas presentes, recolectando las distintas muestras por horizonte y por
estratas.
En la segunda salida a terreno se realizó el día 13 de septiembre del año 2016.
En este se tomaron muestras, para el cultivo bacteriológico y posterior análisis.
Se hicieron mediciones de pH y pruebas de permeabilidad en base al método de
Porchet.
1.4.2.1 Permeabilidad, Método de Porchet
El método Porchet consiste en excavar en la tierra un orificio cilíndrico de
profundidad y radio constante. Posteriormente se rellena con agua, en el cual se
mide el descenso del nivel del agua dentro del pozo en función del tiempo
(Figura 3). La permeabilidad del suelo suele medirse en función de la velocidad
7
del flujo de agua a través de éste durante un período determinado. Para
determinar el coeficiente de permeabilidad se utilizó la siguiente ecuación (1):
𝐾 = (𝑅
2(𝑡2 − 𝑡1)) ∗ ln (
2ℎ1 + 𝑅
2ℎ2 + 𝑅) (1)
Para este ensayo se utilizó un radio (R) 29 cm y una altura (h) de 30 cm. Las
distintas siglas de altura “h1” y “h2” y los de tiempo “t1” y “t2”, corresponden a los
distintos valores medidos durante el ensayo.
Figura 3. Esquema de ensayo Porchet, modificado de Puga (2012).
1.4.2.2 Medición de pH y Temperatura
Para la medición de pH se utilizaron 50 gr de cada muestra de suelo y se
agregó el doble de su volumen con agua destilada. Se esperó 5 minutos para
su homogenización y se midió con los Universal Test Paper.
Para la medición de temperatura se utilizó un termómetro de mercurio, el cual
fue ubicado en cada horizonte observado.
8
1.4.3 Procesamiento de datos
A partir del material visual y bibliográfico disponible, se confecciono un mapa
geológico del área comprendida por los límites del Parque Tricao y comuna de
Santo Domingo, basado en la carta geológica de Wall et al (1996) y Gana &
Gutiérrez (1996). El mapa fue elaborado por medio de los Software Arcmap y
Qgis en coordenadas UTM.
1.4.4 Análisis Granulométrico
Como primer paso para el análisis de sedimentos no consolidados y suelos, se
realizó un estudio preliminar con lupa de mano, esto con el fin de observar el
redondeamiento y esfericidad u otra particularidad de los granos.
Posteriormente se realizaron 3 muestreos, a diferentes alturas de la calicata.
Subsiguiente se realiza el secado de la muestra a través de un horno a 60°C
durante 24 horas, con el objetivo de eliminar la humedad que pueda contener. El
horno empleado se ubica en los laboratorios de Geología de la Universidad
Andrés Bello.
Una vez finalizado el secado, se procedió a realizar el tamizaje de las distintas
muestras, utilizando 7 distintos tamices (tabla 1). Este proceso se realizó solo 1
vez. Para llevar a cabo este procedimiento se utilizó la maquina Ro-tap Rx-2910
(Arquimed), y para su medición la balanza digital modelo tx2202L (Equilab).
N° tamiz Diámetro de abertura (mm)
5 4,0 mm
10 2,0 mm
20 0,850 mm
30 0,600 mm
60 0,250 mm
120 0,125 mm
200 0,075 mm
Tabla 1. Numero de tamiz y sus diámetros de abertura en mm.
9
La segunda parte del análisis corresponde a la obtención del Coeficiente de
uniformidad (Cu) y el Coeficiente de curvatura (Cc). El primero ayuda a evaluar
la uniformidad del tamaño de las partículas. El segundo contribuye para la
interpretación de la graduación del suelo. Para el cálculo se aplicó las ecuaciones
(2) y (3).
𝐶𝑢 = 𝐷60
𝐷10 (2)
𝐶𝑐 = (𝐷30)2
𝐷10 ∗ 𝐷60 (3)
Donde 𝐷𝑋 corresponden a la abertura o diametro efectivo (mm) por donde pasa
un x% de la totalidad de cada muestra sacada del suelo.
1.4.5 Difracción De Rayos X (DRX)
La difracción de polvo es un método de análisis de materiales, que permite
identificar los minerales por medio de su estructura cristalina. No se trata de un
método analítico químico, pero permite indirectamente estimar la composición de
la muestra analizada con una buena aproximación del contenido en elementos
mayoritarios (Melgarejo et al., 2010).
1.4.5.1 DRX de Polvo Cristalino
El estudio mineralógico se realizó por medio de la difracción de rayos X para
polvo cristalino. Se utilizó el difractómetro Bruker D8 Advance-A25, con un rango
angular de medición 2θ desde 4° y 80°. Este se encuentra en el Laboratorio de
Análisis de Solidos, de la Facultad de Ingeniería y de Ciencias Químicas de la
10
Universidad Andrés Bello. Para el tratamiento de muestras, se le redujo a polvo
por medio de un mortero.
Para la muestra HB-E2-Mag (magnetita) se le efectuó una separación directa por
imanes. En la interpretación de los diferentes Difractograma, se utilizó el software
de evaluación Diffrac.EVA.
1.4.5.2 DRX Arcillas
El reconocimiento mediante difracción de rayos-X de los minerales de la fracción
fina, concretamente los minerales de la arcilla, precisa de una preparación
específica que consiste en disponer los cristales orientados sobre un soporte
(método de los agregados orientados). La fracción de arcilla se puede separar de
la muestra global por centrifugación o decantación y se monta como un agregado
orientado para la identificación de arcilla mineral. Los soportes de agregados
orientados obligan a las partículas minerales de arcilla, generalmente filosilicatos
en forma de placa, a quedar planas, permitiendo al operador dirigir el haz de
rayos X incidente
Para este procedimiento se introdujeron 5 gr por cada muestra a un tubo falcon
de 50 ml, posteriormente se le agrego 25 ml de agua destilada por muestra, para
luego ser dejado en un agitador rotatorio por 24 horas.
Luego de la agitación, se recolecto el sobrenadante (solución conteniendo las
partículas pequeñas con un tamaño aproximado a 2 micras) de la muestra por
medio de una micro pipeta. El sobrenadante fue goteado en placas de vidrio de
2 mm, este último sobre una placa caliente a 50 °C para acelerar su evaporación.
Se repite este procedimiento hasta lograr una cobertura adecuada en las placas
de vidrio. Finalmente, de cada muestra se obtienen seis agregados orientados,
cuatro de cada muestra fueron utilizados para su tratamiento con etilenglicol y
temperatura (2 por cada tratamiento).
A) Saturación de la muestra orientada con etilenglicol
La muestra orientada es saturada con vapor de etilenglicol (C2H6O2)
durante 48 horas, por medio del horno a 60°C. Este procedimiento tiene
11
como objetivo producir un desplazamiento del pico principal observado de
los minerales arcillosos en el Difractograma para una mejor identificación.
B) Tratamiento térmico
Se realizó un tratamiento térmico en una mufla a temperatura controlada
de 550°C, durante 1 hora. De esta manera se induce cambios
estructurales que son característicos de ciertos minerales de arcillas.
Después de realizar las etapas descritas, se procede a realizar los análisis
mineralógicos por difracción, considerando los minerales que fueron
identificados en el procedimiento estándar y la comparación de
difractogramas del USGS para la identificación mineralógica.
1.4.6 Geoquímica SEM (Microscopia electrónica de Barrido)
Análisis geoquímico se realizó mediante microanálisis por EDS, utilizando el
Microscopio electrónico de Barrido (scanning electron microscope, SEM)
TESCAN, Vega 3 LMU. Los análisis se realizaron a 20 kV. Este se encuentra
ubicado en el Laboratorio de Análisis de Solidos.
El SEM cuenta con detector EDS (por sus siglas en inglés, Energy Dispersive X-
ray Spectrometry), los cuales permiten identificar la química elemental
utilizándolo de forma semi–cuantitativa para determinar la composición química
por la relación de la máxima señal del elemento estudiado. Sin embargo, la
metodología para obtener la composición química de las muestras de suelo o
roca es indirecta debido a que un detector EDS contiene un cristal que absorbe
la energía de los rayos X entrantes por ionización, produce electrones libres en
el cristal que se convierten en conductores y genera una polarización de la carga
eléctrica. Por tanto, la absorción de los rayos X convierte la energía de los rayos
X individuales en voltajes eléctricos de tamaño proporcional a los impulsos
eléctricos que corresponden con los rayos X característicos de cada elemento
(Reimer, 1998).
Mediante al Microscopio electrónico se puede obtener una imagen de una
muestra inorgánica u orgánica, a partir del barrido de la misma con un haz de
12
electrones, como resultado de las interacciones entre los electrones incidentes y
la muestra. Las interacciones entre los electrones incidentes y la muestra originan
la emisión de electrones secundarios (secondary electrons, SE), de electrones
retrodispersados (backscattered electrons, BSE) y de rayos X característicos de
los elementos presentes en la muestra, este último utilizado para el análisis
químico cualitativo y, en algunos casos, semicuantitativo (Melgarejo et al., 2010).
Se analizaron cuatro muestras, obtenidas de los distintos niveles de la calicata,
además de una muestra separando los elementos magnéticos que los
componían. El software de microanálisis corresponde al Esprit v1.9.
1.4.7 Microbiología
El objetivo del análisis microbiológico es identificar y conocer la actividad de
bacterias presentes en el suelo. Para ello se realizó un aislamiento de las distintas
bacterias y una identificación mediante secuenciación del ARNr 16S encontradas
en las diferentes muestras recolectadas. Todo el trabajo se realizó en el
Laboratorio de Bionanotecnología y Microbiología, Centro de Bioinformática y
Biología integrativa de la Universidad Andrés Bello.
Para el mantenimiento de las bacterias desde su recolección, fueron
mantenidas a -78°C, en un congelador de ultra baja temperatura.
1.4.7.1 Aislamiento Bacteriano
En el laboratorio el desarrollo de los microorganismos se realiza en medios de
cultivo que son los ambientes artificiales diseñados para el crecimiento de los
microorganismos. Estos cultivos pueden ser definidos, los cuales
contiene concentraciones conocidas de sustancias puras. Los medios de cultivo
requieren una esterilización después de su preparación y su manipulación
posterior requiere condiciones de asepsia especiales (Morales et al., 2010).
Para el aislamiento de bacterias se utilizó el medio de cultivo R2A, tanto liquido
como sólido. Este se empleó debido a sus características de menor contenido
13
nutritivo comparado con otros medios como “LB”, por lo cual se obtiene una
mayor resistencia al crecimiento bacteriano, con el fin obtener una mejor
visualización microbiana. Para la fabricación de un litro de este medio se
necesitó:
0,5 gr Levadura
0,5 gr Casaminoacidos
0,5 gr Peptona
0,5 gr Glucosa
0,3 gr Ac. Piruvico
0,3 gr K2HPO4
0,05 gr MgSO4*7H2O
* Para el medio solido se utilizó 20 gr de Agar
Una vez fabricado el medio líquido y sólido, se realizó los siguientes pasos:
A) Se dejó agitando en un Shaking incubator 1 gr de cada muestra junto a 25
mL de R2A liquido en tubos falcón de 50 ml durante 48 horas a 28°C.
B) Se tomaron entre 200 y 25 μL de cada muestra y se los incorporo a placas
Petri con Agar R2A. Para la preparación del cultivo se utilizó la técnica por
estrías (Figura 4). Posteriormente se les dejo 24 horas en una incubadora
estática a 28°C.
14
Figura 4. Técnica por estrías en placas Petri.
C) Una vez obtenido el cultivo, se pincharon las distintas bacterias por medio
de puntas de micropipeta y de les repitió el proceso hasta obtener un
aislado bacteriano distinto en cada placa por separado.
D) Las bacterias aisladas se les introdujo en medio líquido, para
posteriormente ser guardadas en criotubos de 2 ml junto a 0,3 ml de
glicerol, para el análisis del ARNr 16S. Estas fueron guardadas a -78°C y
-20°C.
El procedimiento de aislamiento bacteriano se repitió seis veces, con sus
respectivos controles negativos.
1.4.7.2 Identificación Bacteriana Mediante Secuenciación del ARNr
16S
El ARN ribosómico (ARNr) 16S es la macromolécula más ampliamente utilizada
en estudios de filogenia y taxonomía bacterianas (Rodicio y Mendozam, 2003).
Como cualquier secuencia de nucleótidos de cadena sencilla, el ARNr 16S se
pliega en una estructura secundaria, caracterizada por la presencia de
segmentos de doble cadena, alternando con regiones de cadena sencillas
(Rodicio y Mendozam, 2003). El método molecular de identificación bacteriana
mediante secuenciación del ADNr 16S incluye tres etapas.
15
a) La amplificación del ADNr 16S, se consigue en un termociclador, gracias a la
reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Cuando se pretende amplificar
el ADNr 16S prácticamente completo, se utilizan iniciadores o partidores,
diseñados en base a secuencias conservadas próximas a los extremos del
gen. Para lograr el PCR se siguió los siguientes procedimientos:
i. Desnaturalización del DNA (separación las dos hebras de las cuales
está constituido) calentando la muestra de bacteria junto a 100 μL
de H2O estéril a 95°C, durante 30 minutos.
ii. Se prepara una mezcla de PCR a partir de los siguientes
componentes por cada muestra de bacteria aislada:
35 μL de H2O estéril
5 μL de PCR buffer
3 μL de MgCl2
1 μL de DNTPs
1 μL de FW (Forward) Primers
1 μL de RV (Reverse) Primers
3 μL de DNA de la bacteria
1 μL de Taq Polimerasa
iii. Programación del termociclador con temperaturas de 95°C y 54°C
para desnaturalización y secuenciación de DNA respectivamente,
con 43 ciclos.
b) Determinación de la secuencia de nucleótidos del producto de la PCR.
c) La última consiste en el análisis de la secuencia, esta etapa consiste en la
comparación de la secuencia del ADNr 16S con las depositadas en bases de
datos.
1.4.7.3 Medición de Actividad Biológica por Deshidrogenasa
La actividad bioquímica total del suelo está constituida por una serie de
reacciones catalizadas por enzimas (Skujins, 1967). Una de estas corresponde a
la deshidrogenasa.
16
La determinación de la actividad de la deshidrogenasa (ADH) es un reflejo de las
actividades oxidativas de la microflora del suelo (Ladd, 1978; Skujins, 1978). La
ADH ha sido propuesta como un indicador de la actividad biológica de un suelo
(Skujins, 1976; Casida, 1977) y es uno de los métodos más comúnmente usados
para determinar la actividad de los microorganismos (Trevors, 1984).
Esta enzima es la encargada de la oxidación biológica de los compuestos
orgánicos mediante el proceso de deshidrogenación; el cual procede según la
siguiente reacción general: XH2 + A → X + AH2; donde XH2 es un compuesto
orgánico dador de hidrógenos y A es el correspondiente aceptor de los mismos
(Trevors, 1984).
El método está basado en la suposición de ausencia de O2 y la utilización del
cloruro de 2, 3,5-trifeniltetrazolium (TTC), el cual actúa como el receptor terminal
de H para el sistema deshidrogenasa con la formación del rojo de
trifeniltetrazoliumformazan (TPF) (Ramírez, 2008).
Para este ensayo se utilizó 1 gr de cada muestra, el cual se dejó en un tubo
ámbar de 10 mL a 37°C, junto a 160 μL de TTC al 3% y 400 μL de agua destilada
estéril durante 1 semana. Posteriormente se agregó dos veces 1,6 mL de metanol
utilizado como disolvente. Se centrifugo a 10.000 RPM por 5 minutos en un tubo
eppendorf, para luego obtener el sobrenadante. Finalmente se midió en un
espectrofotómetro la absorbancia obtenida a una longitud de onda de 485 nm. La
cuantificación se realizó a partir de una curva de calibración de TPF en metanol
(R2=1.00, ecuación de la recta y = 0.0415 + 0.00629). Para este ensayo no se
tomaron duplicados, ni tampoco controles.
1.5 Área De Estudio y Vías de Acceso
El territorio del viñedo “Las Gaviotas” de la línea “1865 de San Pedro”, se ubica
el Parque Tricao, perteneciente a la comuna de Santo Domingo, en la V Región
de Valparaíso. Aproximadamente a una hora treinta minutos de Santiago.
17
El área de estudio del presente trabajo se encuentra a 5 Km de la costa, al interior
de la reserva ecológica del Parque Tricao (Figura 5). El parque cuenta con una
superficie total de 600 hectáreas, en donde 260 de estas son de bosque nativo,
compuesta por Boldos, Peumos, Molle, Maitenes y Lilenes. La zona de estudio
se encuentra ubicada entre las latitudes 33° 42´ y 33° 43´ S y las longitudes 71°
34´ y 71° 37´ W.
Para llegar se debe tomar la ruta 78 desde Santiago, conocida como autopista
del sol. Una vez en la autopista existen 2 opciones para llegar a Santo Domingo:
1. En el kilómetro 90, tomar la salida Leyda-Santo Domingo con dirección
hacia el Sur (16 km de calzada simple).
2. En el Kilómetro 104, tomar salida hacia Llolleo – Santo Domingo en
dirección sur.
En Santo Domingo se debe seguir por la ruta H-66 (conocida como carretera de
la fruta), 8 Km en dirección hacia el sur, hasta llegar al condominio las Brisas de
Santo Domingo, en el cual se encuentra el acceso al parque.
18
Figura 5. Mapa de la ubicación del sector de estudio y sus vías de acceso, en la comuna
de Santo Domingo. En color amarillo se delimita el área del Parque Tricao. Las vías principales están demarcadas por color rosado.
19
2. MARCO TEÓRICO
2.1 Suelos
Existen numerosas definiciones de suelo, las cuales varían dependiendo del uso
al cual uno le quiera dar. La polisemia del término causa respuestas variadas,
evocando conceptos diferentes, lo que ha provocado importantes errores
conceptuales a lo largo del tiempo (Muñoz, 2010). El concepto de suelo en la
edafología se entiende como un cuerpo natural, tridimensional, trifásico, que
ocupa un lugar en el espacio, con características únicas, productor de la
transformación del material originario o parental, a través de procesos
destructivos y de síntesis provocados por una determinada combinación de
factores ambientales que se expresan en un perfil con horizontes y/o estratas.
(Honorato, 2000)
Otros autores como Hillel (1998), considera el suelo como un cuerpo natural
involucrado en interacciones dinámicas con la atmósfera que está encima y con
los estratos que están debajo, en el cual influye el clima y el ciclo hidrológico del
planeta, y que sirve como medio de crecimiento para una variada comunidad de
organismos vivos. Además, el suelo juega un papel ambiental preponderante
como reactor bio-físico-químico que descompone materiales de desecho y recicla
dentro de él nutrientes para la regeneración continua de la vida en la Tierra.
El suelo es resultado de la conjunción de múltiples factores como: la naturaleza
de la roca madre, el clima, el relieve, los organismos vivos y especialmente el
tiempo. La consideración de este último factor es esencial para entender los
procesos evolutivos del suelo y su tendencia (Muñoz, 2010).
El suelo puede considerarse como un sistema complejo y activo conformado por
cuatro fases, las cuales se encuentran interactuando continuamente entre sí:
sólida, líquida, gaseosa y biológica. La composición del suelo se ilustra en la
Figura 6. Las distintas fases se encuentran en constante cambio y evolución por
20
los distintos procesos físicos, químicos y biológicos que se producen (Muñoz,
2010).
i. Fase Sólida: Es la que proviene del material geológico sobre los que
se ha desarrollado el suelo, y está formado por minerales de roca que
los procesos de meteorización han disgregado y los procesos erosivos
han transportado; normalmente estas partículas se encuentran sin
consolidar. La naturaleza y tamaño de estos es lo que proporciona al
suelo su textura. Los componentes originales de la roca se conocen
como minerales primarios y cuando estos se alteran pueden formar
otros minerales llamados minerales secundarios.
Minerales Primarios: Son aquellos minerales que cristalizaron
bajo las condiciones de formación de las rocas y que, por lo
tanto, son parte de ellas. Estos minerales pueden estar
presentes en el suelo, si éste no ha evolucionado lo suficiente o
si han sido muy resistentes a la acción de los procesos de
alteración de la roca y el suelo. Cuando se presentan en el suelo
constituyen la mayor parte de las partículas del tamaño de arena
y limo (entre 0.002 y 2 mm) (Jaramillo, 2002).
Los principales grupos de minerales primarios corresponden a
silicatos, aunque también se presentan óxidos, hidróxidos,
carbonatos, sulfatos, sulfuros y fosfatos.
Minerales Secundarios: Este grupo comprende aquellos
minerales producidos por la alteración de los minerales
primarios o de las rocas; en los suelos se presentan
esencialmente en la fracción del tamaño de la arcilla (partículas
con diámetro menor de 0.002 mm) aunque en esta fracción
también pueden encontrarse algunos minerales primarios
(Jaramillo, 2002). Las arcillas forman un numeroso grupo de
minerales y sus características son consecuencia de su especial
estructura cristalina. Las arcillas son el componente con mayor
21
influencia sobre la textura, características físico-químicas y
propiedades mecánicas del suelo (Muñoz, 2010).
ii. Fracción Liquida: Formado por agua con sustancias disueltas y otras
en suspensión. El agua rellena parcialmente los poros y permanece en
estos al estar retenida por las fuerzas de capilaridad y electrostática.
Esta se encuentra en una relación dinámica entre suelo y planta, la
cual participa en la nutrición vegetal siendo el vehículo para la
absorción de iones.
iii. Fracción Gaseosa: Formada esencialmente por aire atmosférico, que
ocupa la parte de los poros que no están siendo rellenados por el agua.
Los demás gases son desprendidos por procesos de respiración,
descomposición, fermentación, entre otros., inherentes a la actividad
biológica. La humedad relativa de esta atmósfera del suelo puede
llegar al 100% ya que parte del aire se encuentra en solución con el
suelo.
iv. Fracción Biológica: Formada por un sin número de vegetales y
animales, más sus restos de todo tipo, y todos los elementos
resultantes de la actividad biológica. La fracción coloidal orgánica
afecta a las propiedades físicas y físico-químicas de los suelos, tales
como porosidad, retención de agua y capacidad de intercambio
catiónico entre otras, además de ser fuente de algunos nutrientes,
como N, P y S (Honorato, 2000).
22
Figura 6. Composición relativa del suelo. Modificado de MetEd & The COMET.
2.1.1 Horizontes del Suelo
La presencia de horizontes en el suelo es el resultado de la evolución y génesis
de un suelo a partir de un material originario (Porta, López & Roquero, 2003). Al
ser el suelo un cuerpo natural tridimensional, su estudio debe iniciarse en el
campo, bajo la observación del suelo en su conjunto, como del medio en que se
encuentra. Dokuchaev (1883) introdujo la utilización de las primeras letras del
alfabeto latino para designar los sucesivos horizontes de un suelo. Este uso se
ha generalizado en el ámbito mundial, sin embargo, las distintas entidades que
utilizan la nomenclatura de horizontes no han logrado un acuerdo completo al
objeto de uniformizar la simbología. Actualmente los grupos de mayor influencia
son FAO (Food and Agriculture Organization) y Soil Convervation Service del
USDA (United States Deparment of Agriculture)
Los horizontes genéticos principales se designan con respecto a su posición en
el perfil y al proceso formador preponderante, descritos en la tabla 2.
23
Denominación Definición
O A E (eluvial) B C R (roca) K (kalk) Y (yeso)
Horizonte orgánico de un suelo mineral. Formado en la parte superior del suelo en condiciones predominantemente aeróbicas. Contiene un 20% o más de carbono orgánico. Horizonte típico de suelo de bosques. Horizonte mineral empobrecido por aportes de materia orgánica. Formado en la parte superior del suelo, o debajo de un O. El relativo oscurecimiento de su color se debe a la materia orgánica, por aportes de hojas, raíces u otras partes de las plantas. Puede haber perdido componentes por eluviación[3], si bien este proceso no tiene carácter dominante. También se designa como A cualquier horizonte en superficie afectado por laboreo o pastoreo. Horizonte mineral empobrecido por eluviación máxima. Su color claro se debe a que ha perdido uno o más de los siguientes componentes: materia orgánica, hierro, aluminio o arcilla. Presenta un enriquecimiento relativo de limo y arena. Se halla debajo de un O o un A y encima de un B. Horizonte de algunos suelos ácidos. Horizonte Mineral formado en el interior del suelo. Ha sufrido una destrucción de toda o parte de la estructura originaria de la roca. Su color está influenciado por su composición (castaño, amarillo, blanco, rojo). La materia orgánica es más escasa. Horizonte mineral, comparativamente poco afectados por procesos edafogenicos, excepto meteorización o hidromorfismo. Saprolita o material de características próximas a las del material originario. También se incluyen materiales gravosos y pedregosos. Roca consolidada subyacente, demasiado dura para romperla con la mano. Horizonte con gran acumulación de carbonato de calcio o carbonatos cálcicos y magnésico (Gile, 1965). Horizonte con elevado contenido de yeso. Su color blancuzco se debe al comportamiento mayoritario.
Tabla 2. Definición de horizontes del subsuelo, Porta et al. 2003.
La naturaleza de los horizontes presentes en un perfil de suelo, depende de los
procesos genéticos ocurridos durante su formación, por lo tanto, no todos los
suelos presentarán los mismos horizontes y sus espesores serán variables
(Honorato, 2000).
24
2.2 Morfología y descripción de suelos
Las características observables de un suelo, (morfológicos o derivados) son
aquellas propiedades relacionadas con la organización del suelo en horizontes
(espesor y disposición) y, para cada horizonte, textura, estructura, porosidad,
consistencia, etc. (Soil Science of America, 1987).
La morfología puede describirse en el terreno por medio de la vista y el tacto
(macromorfología), o bien en laboratorio por medio de análisis: observaciones
con lupa (mesomorfología).
2.2.1 Límite entre horizonte
El paso de un horizonte a otro implica un cambio de propiedades. La distancia
vertical a lo largo de la cual se produce el cambio se define la amplitud y nitidez
del límite, utilizando diferentes denominaciones en base a su espesor.
Criterio utilizado Denominación
Menor de 0,5 cm 0,5 – 2,5 cm 2,5 – 5 cm 5 – 12 cm
Mayor de 12 cm
Muy abrupto Abrupto
Neto Gradual
Difuso (horizonte de transición)
Tabla 3. Denominación a los límites entre horizontes según su espesor.
La relación entre horizontes puede proporcionar información acerca de la
formación y evolución del suelo, así como posibles alteraciones de origen
antrópico.
2.2.2 Color del suelo
Presenta grandes variaciones debido a las grandes diferencias que existen en
los minerales y elementos colorantes que puede contener. Su interés radica en
que permite inferir otras propiedades, la naturaleza de posibles componentes y
la respuesta esperable de las plantas (Bigham & Ciolkosz, 1993).
25
Para describir el color se utiliza la tabla Munsell, la cual describe el color a partir
de tres parámetros básicos que lo componen: matiz, brillo (ordenada) y croma
(abscisa).
Matiz: matiz o hue es, según Soil Survey Division Staff (SSDS,
1993), una medida de la composición cromática de la luz que
llega al ojo, es decir, establece el color dominante del suelo. El
sistema Munsell se basa en 5 matices básicos: rojo (R), amarillo
(Y), verde (G), azul (B) y púrpura (P), así como en 5 matices
combinados de los anteriores: Amarillo – rojo (YR), verde –
amarillo (GY), azul – verde (BG), púrpura – azul (PB) y rojo –
púrpura (RP) (Munsell, 1990).
Brillo: define el grado de oscuridad del color, en términos de la
cantidad de blanco o de negro que tenga; es una medida de la
cantidad de luz que llega al ojo, bajo condiciones estándar de
iluminación. La cantidad de negro o de blanco se especifica
mediante una escala que va de cero (0) a diez (10), en la cual
el cero corresponde al negro puro y el 10 al blanco puro; los
colores oscuros tienen value entre 0 y 5 y los claros entre 5 y 10
(SSDS, 1993).
Croma: indica la magnitud de la dilución que tiene el color,
debida a la presencia de colores grises; los valores que puede
tomar este atributo van, según Munsell (1990), desde cero (0)
para el gris neutro, hasta 20 para aquella situación de ausencia
de gris. Sin embargo, para los suelos, este rango se restringe a
valores comprendidos entre 0 y 8 (SSDS, 1993). Este parámetro
está directamente relacionado con la cantidad de materia
orgánica acumulada en el suelo.
26
2.2.3 Consistencia
La consistencia es una propiedad mecánica que define la resistencia del suelo a
ser deformado por las fuerzas que se aplican sobre él. La deformación puede
manifestarse, según Hillel (1998), como ruptura, fragmentación o flujo de los
materiales del suelo y depende, directamente, de los contenidos de humedad y
de materia orgánica del suelo, así como de su contenido y tipo de arcillas.
Además, como un componente importante de esta resistencia hay que considerar
la estabilidad estructural.
Desde el punto de vista agronómico, esta propiedad está íntimamente
relacionada con el laboreo del suelo y, por ende, sobre sus efectos en él como la
compactación, el encostramiento superficial y la reducción del espacio vacío
disponible para el desarrollo de las raíces. Estos aspectos también pueden
considerarse manifestaciones de la deformación del suelo (Jaramillo, 2002).
Dependiendo del contenido de humedad, el suelo presenta varios estados de
consistencia, los cuales le dan ciertas propiedades especiales que definen su
comportamiento mecánico; estos estados reflejan la relación en que se
encuentran las fuerzas de cohesión (atracción entre partículas o moléculas de
la misma sustancia) y de adhesión (atracción entre sustancias o partículas
heterogéneas) en el suelo (Jaramillo, 2002).
Friabilidad
Plasticidad
Fluidez
2.2.4 Raíces
La raíz es la primera de las partes embrionarias que se desarrolla durante
la germinación, las cuales brindan el anclaje o fijación sobre el suelo. Sus
funciones principales son la absorción de agua y de nutrientes minerales
27
disueltos del suelo por medio de los pelos absorbentes o radicales hasta la raíz
donde son conducidos hacia el tallo y hojas, donde son transformados en
compuestos orgánicos. Las raíces pueden ser primarias y secundarias.
Figura 7. Tipos de Raíces Principales.
La raíz es el soporte de asociaciones simbióticas complejas con varios tipos de
microorganismos, tales como bacterias y hongos, que ayudan a la disolución del
fósforo inorgánico del suelo, a la fijación del nitrógeno atmosférico y al desarrollo
de las raíces secundarias.
Existen Vitis con raíces excepcionalmente profundas, que en plantas viejas
pueden penetrar más de 4 metros en texturas gruesas y sedimentos porosos
(Wilson, 1998).
La naturaleza resultante del vino engloba diversos factores geológicos
encontrados por la profundidad de las raíces, penetrando año a año, a través de
diferentes litologías, cada una con diferente mineralógia, fábrica y química,
además del flujo y química del agua subterránea (Haynes, 1999).
Las raíces de mayor importancia, corresponden a las de menor tamaño o más
finas (1< x < 2 mm) y muy finas (< 1 mm) (Porta et al., 2003). Para estimar la
cantidad de raíces se estudia su número en cuadrados de 100 cm2 en cada
horizonte.
28
2.3 Textura
Expresión cualitativa y cuantitativa de la proporción en que se encuentran
distribuidos los variados componentes del suelo. En el caso de la tierra fina
(partículas < 2 mm) se reconocen tres clases de tamaños: Arena (A), Limo (L) y
Arcillas (Ar). Estas son definidas en la tabla 4.
Denominación
RANGO DE DIÁMETRO DE PARTÍCULA
mm µm
Grava
> 2 > 2000
Arena Muy gruesa 2 - 1 2000 - 1000
Gruesa 1 - 0,5 1000 - 500
Media 0,5 - 0,25 500 - 250
Fina 0,25 - 0,1 250 - 100
Muy fina 0,1 - 0,05 100 - 50
Limo
0,05 - 0,002 50 - 2
Arcillas
< 0,002 < 2
Tabla 4. Textura del suelo, clasificación de United States Department of Agriculture.
Las distintas partículas difieren bastante en cuanto a sus propiedades físico-
químicas, por lo cual, la naturaleza de los suelos minerales está determinada, en
gran parte, por el grupo de separados que predominan en él. La textura del suelo
tiene especial significado en: aireación, movimiento del agua, retención de
humedad, retención y liberación de iones, disponibilidad de nutrientes y con ellos
en su productividad, erodabilidad, uso y manejo (Jaramillo, 2002).
2.4 Mineralogía
En la mayoría de los suelos, su fase sólida está compuesta principalmente por
material inorgánico, que tienen su origen en minerales constituyentes de roca,
saprolitos y/o sedimentos no consolidados.
29
En la mayoría de los suelos, los minerales pueden sufrir profundas
transformaciones, dando lugar a la reorganización y recristalización de minerales
más estables, bajo las condiciones predominantes del medio en que se
encuentran.
La estabilidad de un mineral depende de un gran número de factores, sin
embargo, la mayoría y los más importantes dependen de las características del
medio en que se encuentran. Los factores de estabilidad más importantes ligados
al mineral son:
- Composición: La estabilidad dependerá del comportamiento de los iones
frente a los procesos de hidrolisis y de oxidación, así como de su
solubilidad (Muñoz, 2010).
- Estructura: Condiciona la fuerza entre las partículas, su estabilidad será
mayor si los enlaces son más fuertes, al igual si el empaquetamiento es
más denso.
- Inclusiones: Disminuye la estabilidad, debido a la superficie de contacto
entre dos materiales diferentes.
Los factores de estabilidad más importante ligados al medio son: temperatura del
suelo, humedad, pH, potencial redox, drenaje y actividad biológica.
La cantidad de variables y la combinación de los factores mencionados hace muy
difícil un análisis de la resistencia de la alteración de los minerales en el suelo,
es por eso que autores como Goldich (1938), que a partir de la serie de Bowen
desarrollo una escala susceptibilidad a la meteorización, en función del ambiente,
tamaño de partícula y química del cristal (Figura 8). La serie de reacción de
Bowen es idéntica a la serie de estabilidad Goldich, lo que indica que los
minerales formados a bajas temperaturas en rocas magmáticas son más estables
en el ambiente terrestre que los minerales formados a temperaturas más altas.
30
Figura 8. Serie de estabilidad Goldich de partículas de tamaño arena y limo, ilustrando la meteorización relativa de los minerales de silicatos primarios en suelos y sedimentos. El aumento de la resistencia a la alteración es en función del catión base (Ca2+, Mg2+ y Na+) contenido y el grado de carácter covalente en los enlaces químicos, como se indica por la relación de Si:O en el mineral (imagen modificada del libro Soil and Water Chemistry, Essington, 2004).
2.4.1 Minerales Primarios
Minerales que cristalizaron bajo las condiciones de formación de roca que no han
sufridos cambios químicos desde su formación inicial; estos minerales pueden
estar presentes en el suelo, si éste no ha evolucionado lo suficiente o si han
resistido a la acción de los procesos de alteración de la roca y el suelo.
Principalmente se encuentran en tamaño arena/limo.
Los principales grupos de minerales primarios corresponden a silicatos, sin
embargo, es posible encontrar grupos de óxidos, hidróxidos, carbonatos,
sulfatos, sulfuros y fosfatos.
31
Se han establecido series de alteración de acuerdo con la facilidad con la cual se
alteran los minerales primarios. El cual se ordena a los minerales de menor a
mayor grado de resistencia a la alteración (Malagón et al.,1995):
Olivino < Augita < Hornblenda < Biotita < Oligoclasa < Albita < Ortoclasa <
Magnetita < Cuarzo
En la serie anterior solo considera a los minerales más importantes en los suelos;
el orden establecido se da bajo condiciones oxidantes del medio.
2.4.2 Minerales Secundarios y Arcillas
Essington (2004) define a los minerales secundarios como aquellos que se
forman en un entorno de meteorización, ya sea a través de la alteración de un
mineral padre (primaria) o a través de la precipitación de las especies solubles;
se encuentran principalmente en fracción tamaño arcilla (propiedades
coloidales) y son responsables de la reactividad de los suelos. Los principales
silicatos secundarios en los suelos corresponden a filosilicatos, o
aluminosilicatos. Los filosilicatos son incluidos en el grupo de las arcillas.
En el ámbito de la mineralogía y la química del suelo, las arcillas están
íntimamente relacionadas con los filosilicatos: minerales accesorios (óxidos
metálicos, hidróxidos y oxihidróxidos) y la materia orgánica del suelo (Essington,
2004).
Al igual que con los silicatos en su conjunto, el esquema de clasificación mineral,
proporciona un mecanismo de examinación de los minerales de arcilla y
comprender así su estructura, química y reactividad. La estructura atómica de los
minerales de arcilla se compone de dos unidades básicas, una lámina octaédrica
y una lámina tetraédrica. La capa octaédrica es compuesta por átomos de
oxígeno e hidroxilos estrechamente empaquetados, en cual los átomos de
aluminio, hierro y magnesio están dispuestos en coordinación octaédrica
(Figura 9) (Murray, 2007). Cuando dos de las tres posibles posiciones están
32
ocupadas por el aluminio con valencia positiva tres con el fin de balancear, el
mineral se denomina dioctahedral (Murray, 2007). Sin embargo, cuando el
magnesio con una carga positiva de dos, está presente en todas las posiciones
(las tres) con el fin de equilibrar la estructura y el mineral se denomina
trioctahedral (Murray, 2007).
Figura 9. Ilustración esquemática de una lámina octaédrica (modificada el libro Applied Clay mineralogy, por Murray, 2007).
La segunda unidad estructural es la capa tetraédrica de sílice (Figura 10), en el
que el átomo de silicio es equidistante de los cuatro oxígenos o posibles hidroxilos
dispuestos en la forma de un tetraedro con el átomo de silicio en el centro. Estos
tetraedros están dispuestos para formar una red hexagonal repetida infinitamente
en dos direcciones horizontales para formar sílice (Murray, 2007).
33
Figura 10. Ilustración esquemática de una lámina tetraédrica. (modificada el libro Applied Clay mineralogy, por Murray, 2007).
En el sistema de clasificación de Dana, los filosilicatos están separados en un
sistema de mineral jerárquico: Tipos, Grupos (y Subgrupos) y Especies. Existen
tres tipos de filosilicatos, en base a la relación de las capas tetraédrica y
octaédricos del mineral. Las categorías son de tipo 1 : 1 (o T – O);
2 : 1 (o T – O – T) ; e intercalaciones 1 : 1 , 2 : 1 , y octaedros (Essington, 2004).
2.5 Microbiología
La microbiología corresponde a el estudio y análisis de los microorganismos, los
cuales no son visibles al ojo humano. El microbiólogo Woese (1977) definió una
nueva taxonomía molecular basada en la comparación entre especies de la
fracción 16s del ARN ribosomal. Se definen en 3 dominios Archaea,
Bacteria y Eucarya.
34
Figura 11. Árbol filogenético universal enraizado mostrando los tres dominios. Modificado
Woese et al. 1990 y obtenido de Revista C2.
Las bacterias y las archaea son organismos procariotas unicelulares. Las
Eukaryotas son organismos unicelulares o pluricelulares, con membranas
encerrando a un núcleo verdadero (Chesworth, 2008). Las bacterias son los
organismos celulares más pequeños y más numerosos en los suelos. Por lo
general son de 0,5 a 1 µm de ancho y 1 a 2 µm de largo. Las bacterias muy
pequeñas, denominadas ultramicrobacteria, pueden ser tan pequeño como de
0,3 µm de diámetro (Chesworth, 2008).
Lee y Pankhurst (1992) mencionan que las plantas viven todo el tiempo en una
estrecha relación con los organismos del suelo. Esta se realiza en la rizosfera[5],
en ella la cantidad de microorganismos disminuye al aumentar la distancia a partir
de la superficie de la raíz de las plantas y al aumentar la profundidad en el suelo
(Paul y Clark, 1989; Pritchett, 1991).
En el suelo se presenta gran cantidad y variedad de los organismos conocidos,
que constituyen su parte biológica. La biota del suelo la compone el conjunto de
la fauna y la flora que viven en él; la gran mayoría de los organismos del suelo
vive en las capas superficiales del litter (residuos vegetales frescos), donde las
condiciones de humedad, temperatura, ventilación y luminosidad, así como el
espacio disponible, satisfacen sus necesidades (Jaramillo, 2002).
35
Los microorganismos que se encuentran en el suelo mineral incluyen procariotas
(bacterias y arqueas), hongos, protozoos y algas, así como los virus asociados
con estos grupos. Los miembros de los procariotas pueden habitar en el agua del
suelo y en las superficies minerales. Algunos pueden ser restringidos o ser
dominante en el agua del suelo, mientras que otros pueden ser restringidos o
dominante en la superficie de las partículas del suelo (Ehrlich y Newman, 2009).
Algunos autores han descrito una estrecha relación entre la actividad microbiana
y los procesos químicos y mineralógicos que ocurren en el subsuelo, en la cual
da cabida a un área de la ciencia llamada geomicrobiología. Beerstecher (1954)
la define como "el estudio de la relación entre la historia de la Tierra y la vida
microbiana sobre ella". Kuznetsov et al. (1963) lo define como "el estudio de los
procesos microbianos que ocurren en los sedimentos modernos de varios
cuerpos de agua, en las aguas subterráneas que circula a través rocas
sedimentarias e ígneas y en la erosionada corteza terrestre (y también) la
fisiología de específica de los microorganismos que participan en los procesos
geoquímicos.
2.5.1 Geomicrobiología
Ehrlich y Newman (2009) describen que la actividad microbiana puede
desempeñar un papel en la transformación de la mineralogía primaria a
secundaria. Además, los microbios pueden desempeñar un rol en minerales
formados a partir de la precipitación de soluciones (minerales autigénicos) como,
por ejemplo, concreciones ferromagnesianas.
El horizonte A es la zona biológicamente más activa, que contiene la mayor parte
de los sistemas de raíces de las plantas que crecen en ella y los microbios y otras
formas de vida que habitan en el suelo. Como es de esperar, el contenido de
carbono en este horizonte es también mayor. La actividad biológica en el
horizonte A puede causar la solubilización de materia orgánica e inorgánica,
algunos o todos de los cuales, especialmente la materia inorgánica, es llevado
36
por el agua del suelo en el horizonte B. A veces, el horizonte A es, por tanto,
conocida como la capa lixiviada, y el horizonte B como la capa enriquecida.
Ambos factores biológicos y no biológica desempeñan un papel en el perfil del
suelo (Ehrlich y Newman, 2009).
Se ha reportado que la vermiculita ha sido alterada por bacterias a través de
movilización de Si, Al, Fe y Mg por disolución, formando de esta manera
montmorillonita (Berthelin y Boymond, 1978).
Las partículas de arcilla son especialmente importantes en la unión de los solutos
catiónicos orgánicos o inorgánicos (los que tienen una carga positiva). Tales
partículas de arcilla presentan en su mayoría carga negativa, excepto en sus
bordes, en los que pueden aparecer cargas positivas. Su capacidad de
intercambio de iones depende de su estructura cristalina. La partición de solutos
entre la solución del suelo y las superficies minerales a menudo resulta en una
mayor concentración de solutos en las superficies minerales que en la solución
del suelo, y como resultado las superficies minerales puede ser el hábitat
preferido de los microbios del suelo que requieren estos solutos en forma más
concentrada. Sin embargo, los solutos unidos iónicamente sobre la arcilla y otras
partículas del suelo pueden estar en menor disponibilidad para los microbios del
suelo, debido a que los microbios pueden no ser capaces de desalojarlos de la
superficie de la partícula. En ese caso, la solución del suelo puede ser el hábitat
preferido para los microbios que tienen un requisito para tales solutos (Ehrlich y
Newman, 2009).
Ciertos miembros de las bacterias en el suelo son los principales responsables
de la mineralización de la materia orgánica, fijación de nitrógeno, nitrificación,
desnitrificación (Campbell y Lees, 1967), y algunos otros procesos
geoquímicamente importantes, tales como la reducción de sulfato, que no puede
proceder en el suelo sin intervención de las bacterias reductoras de sulfato
(Ehrlich y Newman, 2009).
37
2.6 Intercambio Iónico
Wilson (1998), menciona que las arcillas son el principal pegamento que
mantiene unidad las partículas del suelo, jugando un papel fundamental en la
alimentación mineral para las plantas, su estructura semejante a un enrejado con
huecos, pueden atraer o liberar aniones y cationes. Estas en su gran mayoría
tienen cargas electrostáticas negativas que adsorben iones de la solución del
suelo (nutrientes disueltos en el agua). Los iones se dividen en cationes de carga
positiva (+) y aniones, de carga negativa (-).
Los cationes principales son: potasio (K+), calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+), hierro
(Fe2+ o Fe3+), aluminio (Al3+), sodio (Na+), zinc (Zn2+), hidrogeno (H+), Cobre
(Cu2+), manganeso Mn2+) y el nitrógeno (N) en forma de amonio (NH4+) que es la
excepción, debido a que siempre se le encuentra en combinación con el
hidrogeno u oxígeno para estar disponibles a la planta. Si el nitrógeno se presenta
solo, estaría en forma gaseosa y la planta no podría absorberlo (Arias, 2007).
Los cationes (+) se adhieren a las cargas negativas de las arcillas para ser
liberados en la solución del suelo en el momento que lo requiera la planta para
su nutrición (Arias, 2007). Un ejemplo de estos procesos se produce por la
respiración celular, la cual consiste en la liberación de dióxido de carbono por
medio de las raíces, que al reaccionar con el agua produce ácido carbónico
(H2CO3). Este ácido disociador, libera iones de hidrógeno, desplazando los
cationes en el suelo. Que son absorbidos por las raíces, como se ilustra en la
Figura 12.
En cambio, los aniones (-), que se encuentran en la solución del suelo, tales como
sulfatos (SO4)2, boratos (BO7)-, carbonatos (CO3)-, nitrito (NO2)- y nitrato (NO3)-,
fosfato (PO4)2-, hidróxido (OH)-, y el cloruro (Cl)-, entre otros. No son atraídos por
las partículas negativas del suelo, por ende, son mucho más fáciles de absorber
por los pelos radicales de las raíces.
38
El intercambio de cationes se realiza en la superficie de la partícula, donde se
encuentran las cargas negativas. Los iones solubles son los que no están
adsorbidos por las partículas de arcilla o por las partículas orgánicas que se
encuentran libre en la solución (Arias, 2007).
Arias (2007), afirma que iones adsorbidos en la superficie de la partícula tienden
a estar en equilibrio con los iones libres de la solución suelo, si es que en la
solución del suelo existen muchos iones libres de calcio, como también habrá
muchos iones adsorbidos de calcio.
Figura 12. Mecanismo de absorción de nutrientes por los pelos radicales de las raíces. Modificada de J.E. Wilson, Terroir, The Role of Geology, Climate, and Culture in the Making of French Wines. 1998.
39
2.7 Acidez del Suelo
Muñoz (2010) afirma, que en la química de suelos el pH es uno de los factores
más importantes, su valor está estrechamente ligado a la naturaleza de la roca
madre y al tiempo de formación del suelo. Los factores que más influyen sobre el
pH del suelo son:
-La naturaleza de la roca madre, debido a si los minerales reaccionan más
fácilmente a pH básico o ácido.
- Factores bióticos. La formación de materia orgánica como producto de la
actividad de organismos fomenta un pH ácido.
- El complejo adsorbente por las arcillas. La naturaleza de estas determinará la
facilidad para liberar los iones adsorbidos.
- La lluvia. El lavado que se produce por la percolación del agua tiende a aumenta
la ácidez el suelo, debido a que los hidrogeniones del agua se intercambian con
los cationes adsorbidos en los materiales cambiadores.
El pH ideal es el neutro, es decir con valor cercano a 7 (Muñoz, 2010). Sin
embargo, otros autores como Porta (2003) propone un enfoque clásico con un
intervalo de pH óptimo de 5,6 – 7,0 para la Vid (Vitis sp.). En suelos netamente
alcalino, muchas arcillas pierden su estructura cristalina laminar, haciendo muy
difícil la circulación del agua a través de estas. A su vez produce un bloqueo de
nutrientes, especialmente del fósforo. Este efecto se agrava extraordinariamente
cuando entre los cationes hay un predominio de sodio.
Algunos sistemas son relativamente resistentes a la fuerte carga de ácidos,
debido a las reacciones buffer (tampón) que neutralizan estos ácidos. Si las
entradas de ácidos exceden la capacidad amortiguadora del suelo, este se
acidificará, conduciendo a un aumento significativo de H+ y aluminio en las aguas
superficiales. Asimismo, la acidificación del suelo puede aumentar la lixiviación
de nutrientes vegetales (por ejemplo, NO3- , SO4
-2), disminuir los niveles de
nutrientes catiónicos (ejemplo, Ca2+, Mg2+, K+), incrementar las concentraciones
40
metales potencialmente tóxicos (como, por ejemplo, Al3+, Cu2+, Zn2+), alterar la
solubilidad de compuestos orgánicos, e imponer cambios en las poblaciones de
organismos del suelo (Chesworth, 2008). Dicho lo anterior, la movilidad de los
elementos (biodisponibilidad) varía en función del pH, alguno de estos se puede
ver en la Figura 13.
El proceso de hidrólisis resulta en la transferencia de ácido (H+) hacia CO32- y
HCO3- para formar HCO3
- y H2CO3 respectivamente, esto para meteorización de
minerales carbonatados. Y de H3SiO4- para formar H4SiO4
- en la meteorización
silicatos. Sin embargo, las reacciones de meteorización de carbonato son
cinéticamente mucho más rápidas. Cuando minerales carbonatados se
encuentra en este, el suelo es capaz de neutralizar ácido de manera rápida,
manteniendo el pH de la solución suelo cercana a un valor de 8. A medida que
los carbonatos se van agotando, este se reducirá y la disolución de los silicatos
se convertirá en la reacción dominante.
41
Figura 13. Grado de movilidad de los principales nutrientes según el pH del suelo. N.C Brady 1984. The Nature and Properties of Soils.
42
3. SÍNTESIS GEOLÓGICA
3.1 Marco Geológico General
El área costera presente entre los 33° 36´S y 33° 48´S, afloran distintas unidades
geológicas, incluyendo a depósitos sedimentarios no consolidados y unidades
intrusivas que abarcan una historia geológica que data desde, al menos, el
periodo Triásico-Jurásico (Gana & Tosdal, 1996; Wall, Gana & Gutiérrez, 1996).
El área de estudio se encuentra ubicado sobre depósitos sedimentarios de
edades Mioceno-Plioceno, estos corresponden a terrazas de abrasión marina,
definidos por Gana et al. (1994). En cuanto a la distribución espacial de los
afloramientos, en el sector oriental del río Maipo se encuentran un bloque alzado
(bloque Leyda) que expone rocas básicas y graníticas deformadas de edad
Triásico-Jurásico (Wall et al., 1996). Estas Litologías se encuentran en la Figura
14.
43
Figura 14. Modificado del Mapa Geológico del área de San Antonio – Melipilla, SERNAGEOMIN, Wall et al. (1996). En rojo se indica el área de estudio.
44
3.1.1 Unidades Estratificadas
Tlp: Lavas las Pataguas (Mioceno Inferior- Mioceno Medio)
Unidad descrita por Wall et al. (1996), y posteriormente Wall y Lara (2001) la
describen como una unidad compuesta por traquiandesitas basálticas porfídicas
de olivino y piroxenos, con fenocristales de plagioclasas (andesina-labradorita)
de hasta 1 cm de longitud, frescos, aunque fracturados con frecuente zonación
normal, y masa fundamental intergranular. El olivino aparece en cúmulos o
aislado, principalmente como fenocristales. El ortopiroxeno se encuentra también
como fenocristal accesorio. El clinopiroxeno se presenta principalmente en la
masa fundamental junto a microlitos de plagioclasa y abundantes minerales
opacos. Las rocas presentan una leve alteración a clorita y limonita de forma
intersticial y restringida.
Las rocas volcánicas las LLP cubren a granitoides del Paleozoico y Triásico-
Jurásico, con una potencia máxima 47 m. Wall y Lara (2001), mencionan que en
su base presenta flujos lávicos, con presencia de abundantes vesículas, algunas
superiores a 1,5 cm. Constituyendo un conjunto de afloramientos que alcanza
un área de 1,15 km2 y se expone al sur del río Maipo. Estos aseguran que los
flujos lávicos que forman esta unidad presentan, generalmente, rasgos de
abrasión marina que ha reducido su capa de brecha a un agregado de bloques
métricos a decimétricos. Hacia el oeste de los afloramientos anteriores, las lavas
presentan mayor grado de erosión, interrumpiéndose por aproximadamente 1
km, precisamente en el sector de mayor desarrollo de una terraza de abrasión
marina (Wall y Lara, 2001).
Determinaciones radiométricas K-Ar en roca total indica un valor de 18 Ma,
correspondiente al Mioceno Inferior (Wall y Lara, 2001).
Las lavas miocenas no poseen relaciones de contacto con la Formación
Navidad, pero presentarían evidencias de abrasión marina relacionadas con ella
(Wall y Lara, 2001).
45
Tn: Formación Navidad (Mioceno-Plioceno 23-2,5 Ma)
Gana et al., (1996) y Wall et al., (1996) describen a esta formación como una
secuencia sedimentaria marina fosilífera, medianamente consolidada, constituida
por limolitas, areniscas arcillosas, areniscas de grano muy fino a muy grueso,
bancos de conglomerados, areniscas muy finas grises, bancos de coquinas y
calizas. De carácter litoral en la base, evidencia una tendencia transgresiva. Al
igual que Estratos de Potrero Alto se dispone sobre granitoides paleozoicos y
triásico-jurásicos (Pzmg, TrJtv) y, a su vez, está cubierta por depósitos eólicos,
aluviales y suelos cuaternarios (Wall et al., 1996). Engrana hacia el este con
depósitos transicionales y continentales de la unidad Estratos de Potrero Alto.
Presenta un amplio contenido fosil de moluscos principalmente, tales como
Turritella ambulacrum, Struthiolarella chilensis, Ficus distans, Lahillia angulata,
Cardium multiradiatum, Miltha vidali (Tavera, 1979; Covacevich & Frassinetti,
1986).
Encinas et al., (2006a) plantea un nuevo esquema estratigráfico sobre la
formación Navidad, y lo interpreta como depósitos en un ambiente de talud
continental. Esta interpretación está basada en la presencia de facies indicativas
de una sedimentación dominada por flujos de gravedad, fundamentalmente
corrientes de turbidez y flujos de detritos, por la abundancia de trazas
fósiles Chondrites isp. y Zoophycos isp., características típicas de ambientes de
talud (Frey & Pemberton, 1984; Buatois, Mángano, Aceñaloza, 2002). Además,
Encinas et al. (2006a) por estudios estratigráficos y paleontológicos señala que
la edad esta formación seria del Mioceno Tardío al Plioceno Temprano.
TQpa: Estratos de Potrero alto (Formación la Cueva) (Mioceno?- Plioceno-
Pleistoceno?)
Esta unidad descrita por Wall et al. (1996), la cual está compuesta por depósitos
medianamente consolidados de conglomerados, areniscas, limolitas, arcillolitas
con restos vegetales mal preservados, limolitas grises y niveles de diatomitas,
limolitas verdosas con trazas fósiles. Facies predominantemente continentales
46
aluviales (cono aluvial, río, llanura de inundación) interdigitadas con facies
lacustres en el sector de Pangui Rosa y facies transicionales (litorales) hacia el
oeste, que engranarían con los estratos marinos superiores de la Formación
Navidad (Wall et al., 1996; Gana et al., 1996). Su disposición es de carácter
subhorizontal y potencias variables desde escasos metros hasta
aproximadamente 140 m. Cubre intrusivos paleozoicos a jurásicos y está
cubierta, a su vez, por sedimentos aluviales y suelos cuaternarios. (Wall et al.,
1996)
Encinas et al. (2006a) describe a esta unidad como equivalente a la Formación
La Cueva, la cual la describe como una unidad compuesta de areniscas, escasos
conglomerados y muy escasas limolitas. Esta se encuentra sobreyaciendo en
paraconformidad a la Formación Rapel y discordantemente al basamento
granítico. Por encima de estas superficies se observa un conglomerado
clastosoportado de potencia decimétrica, formado por clastos centimétricos y
bien redondeados de andesita que ha sido interpretado como un conglomerado
transgresivo marino (Buatois & Encinas, 2006). Por encima del conglomerado
basal, la Formación La Cueva presenta facies de areniscas de color gris claro
con abundante estratificación cruzada planar, estratificación cruzada espigada
(`herringbone') y en artesa, así como trazas
fósiles Ophiomorpha isp. yThalassinoides isp., las cuales localmente son muy
abundantes. Las facies de areniscas descritas son netamente predominantes,
permitiendo identificar la formación con mayor facilidad (Encinas et al., 2006a).
Localmente, es posible encontrar abundantes fósiles de moluscos (Brüggen,
1950; Herm, 1969) y, en menor medida, huesos de cetáceos y dientes de tiburón
(Encinas et al., 2006b). En base a fósiles de moluscos y dientes de tiburón, así
como en dataciones radiométricas efectuadas en un clasto de escoria (K-Ar en
roca total) y en clastos de pómez (40Ar/39Ar en biotita y anfíbola) contenidos en la
sucesión, se indica una edad pliocena indeterminada para la formación (Encinas
et al., 2006b; Herm 1969).
47
Encinas et al. (2006b) afirma que las características de la Formación La Cueva
indican que fue depositado en un ambiente marino de poca profundidad, el cual
es interpretado como un sistema deltaico.
QTt: Terrazas de abrasión (Plioceno? - Pleistoceno).
Estas limitan al norte con la unidad Qfs y al este con Estratos de Potrero alto
(TQpa) y el río Maipo. Son unidades geomorfológicas de origen marino, labradas
sobre intrusivos paleozoicos y triásico-jurásicos (Pgm, TrJtv), y unidades
sedimentarias y volcánicas terciarias (Tn, TQpa, Tlp) preservadas en la zona
costera, a cotas variables entre los 60 y 290 msnm. Se incluyen terrazas de
abrasión sin cubierta sedimentaria, terrazas con una cubierta de arenas
cuarzosas, posiblemente marinas, arenas negras con acumulaciones de
minerales pesados de origen litoral y terrazas con cubierta aluvial (Wall et al.,
1996)
Qm: Depósitos marinos (Pleistoceno-Holoceno)
Sedimentos no consolidados, marinos a transicionales, constituidos por limos,
arenas y gravas con niveles coquinoídeos. Depósitos de este tipo se han
identificado en el área de la desembocadura del Estero Yali; constituyen formas
aterrazadas que rellenan valles hasta 15 km hacia el E de la costa actual, a cotas
que no superan los 25 m. En parte, estas formas han sido disectadas por
procesos aluviales y cubiertas por sus depósitos (Wall et al., 1996).
Qfa: Depósitos fluviales antiguos (Holoceno)
Sedimentos no consolidados que conforman terrazas; compuestos por gravas,
arenas y limos, ubicadas a alturas de 3-30 m con respecto al curso fluvial actual
del río Maipo. Hospedan placeres auríferos (Wall et al., 1996).
48
Qfs: Depósitos fluviales subactuales (Holoceno).
Estos depósitos se encuentran entre la unidad intrusiva (TrJtv) y los Estratos de
Potrero Alto (TQpa). Son Sedimentos no consolidados de cursos fluviales
abandonados, compuestos por gravas, arenas y limos, con desarrollo de cubierta
vegetal (Wall et al., 1996)
Qf: Depósitos fluviales (Holoceno)
Sedimentos no consolidados de cursos fluviales activos. Predominan facies de
relleno de canal con base erosiva, constituidas por gravas clasto-soportadas,
compuestas por bolones redondeados a bien redondeados, de baja esfericidad,
en parte imbricados. Lentes de arenas con estratificación plana-horizontal y
cruzada y escasos limos finamente laminados (Wall et al., 1996).
Qa: Depósitos aluviales (Holoceno)
Sedimentos no consolidados, ubicados en zonas de llanura; comprenden
principalmente depósitos fluviales con depósitos gravitacionales interdigitados
(flujos de barro, flujos de detritos), compuestos por gravas, arenas y limos.
Hospedan placeres auríferos (e.g., Mina Quebrada Honda) (Wall et al., 1996).
Qc: Depósitos coluviales (Holoceno)
Wall et al. (1996) los describe como sedimentos no consolidados, ubicados en
las cabeceras de las quebradas; comprenden principalmente depósitos
gravitacionales correspondientes a flujos en masa matriz-soportados de muy
mala selección granulométrica, que pueden incluir desde bloques hasta arcillas,
interdigitados con lentes de arenas y gravas generados por pequeños cursos de
agua, permanentes o esporádicos.
49
Qe: Depósitos litorales y eólicos actuales (Holoceno)
Sedimentos no consolidados, compuestos por arenas y gravas de bolones bien
redondeados, con estratificación plana-horizontal predominante y estratificación
cruzada de bajo ángulo; incluye láminas arenosas negras que concentran
minerales pesados (Wall et al., 1996).
Qea: Dunas activas compuestas por arenas grises de buena selección con
estratificación cruzada de gran ángulo y ondulitas superficiales. Morfología de
dunas transversales indica dirección del viento predominante hacia el NNE (Wall
et al., 1996).
3.1.2 Unidades Intrusivas
Jp: Intrusivos Jurásicos (Jurásico 152-165 Ma)
Unidad perteneciente al Jurásico, Gana y Tosdal, (1996) la definen como
intrusivos de variación litológica gradual, tendiente al predominio de tonalitas de
hornblenda-biotita y monzonitas cuarcíferas, con dioritas, gabros, granitos y
granodioritas de hornblenda-biotita en forma subordinada. Está constituida por
plutones elongados de gran extensión, variable entre 42 y 16 km de longitud, al
norte de la localidad de Melipilla, y plutones menores dispersos hacia el sur. Se
caracterizan por su gran variedad textural, localmente gnéisicas, así como por
sus abundantes inclusiones básicas alargadas, y enjambres de diques dioríticos,
graníticos y aplíticos que las atraviesan.
Wall et al. (1996), describe a esta unidad constituida por rocas color gris medio,
grano medio, con abundantes inclusiones básicas alargadas subparalelas. Las
tonalitas y granodioritas presentan textura hipidiomórfica granular a seriada,
localmente cataclástica; con plagioclasa zonada y bordes mirmequíticos, anfíbola
poikilítica con plagioclasa y reemplazada por biotita; esfeno y allanita como
accesorios. Las dioritas y monzodioritas cuarcíferas presentan texturas
50
panidiomórfica granular, traquitoide y seriada; contienen plagioclasa zonada y
piroxenos rodeados por coronas de biotita o anfíbola y opacos granulares;
ocasionalmente se presenta actinolita acicular y cuarzo con textura de mosaico.
Pertenecen a rocas calcoalcalinas, metaluminosas a moderadamente
peraluminosas, de tipo I. Forman plutones subcirculares, de 2 a 13 km de
diámetro, que exhiben contactos graduales entre los distintos tipos litológicos.
Intruyen a granitoides del Paleozoico y a granitoides del Triásico Superior-
Jurásico (TrJtv) (Wall et al., 1996)
Se disponen nueve edades radiométricas para esta unidad, siete en K-Ar en
biotita y dos en anfíbola. Estos indican un intervalo de 152-165 Ma para la Biotita
y 161 ±9 para esta última (Gana & Tosdal, 1996).
TrJtv: (Triásico Superior-Jurásico Inferior 237-174 Ma)
Unidad ubicada principalmente en sector occidental del rio Maipo, limitada por la
falla Melipilla, entre los 33° 35´y 33° 47´. Corresponde a sienogranitos de biotita,
predominantemente en el sector norte y monzogranitos de biotita y anfíbola en el
sector sur (Wall et al., 1996). Petrográficamente, Wall et al. (1996) la describe
como rocas de color gris claro a amarillento-rosáceo, de grano medio a fino, con
frecuente deformación cataclástica. Texturas alotriomórfica a seriada,
frecuentemente cataclástica y milonítica en forma local; textura consertal entre
feldespatos y cuarzo; ortoclasa y microclina pertíticas y con bordes de
entrecrecimiento gráfico; plagioclasa zonada, con bordes mirmequíticos; anfíbola
reemplazada por biotita, la cual también se encuentra automorfa intercumulada
en contacto con esfeno; ocasionalmente allanita accesoria. Alteración avanzada
a montmorillonita, sericita, clorita y epidota.
51
Son rocas calcoalcalinas muy diferenciadas (70-78% SiO2), moderadamente
peraluminosas, tipo I. Plutones alargados, que muestran contactos graduales con
granitoides paleozoicos y están cortados por ‘stocks’ monzodioríticos a
granodioríticos del Jurásico (Jp) (Wall et al., 1996).
Sus edades K-Ar en biotita son de 184±4 Ma, 180±4 Ma y 212±5 Ma ubican a
estos intrusivos en el lapso Triásico Superior-Jurásico Inferior (Gana & Tosdal.,
1996). Estos emplazamientos magmáticos en la cordillera de la costa,
posiblemente relacionada a tectónica extensional, que favoreció el rápido
ascenso de los magmas provenientes de la corteza profunda, a niveles
relativamente someros (Gana & Tosdal., 1996)
Pzmg: (Paleozoico)
Está compuesto por tonalitas y granodioritas de anfíbola-biotita,
predominantemente; monzogranitos de anfíbola y biotita, sienogranitos y granitos
de microclina rosados y pegmatitas de microclina-cuarzo-epidota-biotita,
subordinadas (Wall et al., 1996). Las tonalitas y granodioritas son rocas de color
gris medio, verdoso, grano grueso a medio, con inclusiones dioríticas, dispuestas
paralelamente a la foliación magmática de la roca albergante, y que pueden
constituir hasta el 50% de ésta (Isla Negra, Rocas de Santo Domingo; Siña,
1987). Presentan foliación magmática, afectada por foliación milonítica. Los
monzogranitos presentan variedades gnésicas y porfídicas; ocasionalmente
contenienen mica blanca primaria y megacristales (2-5 cm de longitud) de
microclina. Estos granitos se caracterizan por presentar microclinización
tardimagmática en forma de parches y vetillas, acompañada de epidota y
actinolita. Son rocas calcoalcalinas, meta-peraluminosas, principalmente tipo I y
S en menor proporción. En particular, en la localidad de San Antonio se encuentra
intruído por las Diorítas Gnéisicas de Cartagena definidas por Wall et al., (1996)
(Gana y Tosdal, 1996).
52
Edades U-Pb en circones y Rb-Sr en roca total señalan para la cristalización una
edad carbonífera superior-pérmica (Gana y Tosdal, 1996; Hervé et al., 1988).
Edades K-Ar entre los 191-147 Ma se interpretan como rejuvenecimiento térmico
causado por intrusiones jurásicas (Corvalán y Munizaga, 1972; Cordani et al.,
1976; Wall et al., 1996).
3.2 Rasgos Estructurales
Existe un dominio de basamentos predominantes en el oeste del área de estudio.
Este está constituido por rocas metamórficas e intrusivos Paleozoico-Triásico,
cubiertos en el sector costero por depósitos aterrazados subhorizontales,
expuestos bajo la cota 300 m, poco consolidados, de origen marino y continental
(Wall et al., 1996)
Una de las fallas de importancia regional corresponde a la Falla Puangue, la cual
es interrumpida en el sector de la Cuesta Lo Encañado por otra falla paralela al
curso inferior del Río Maipo (Falla Río Maipo). Ambas limitan un bloque alzado
(bloque Leyda) que expone rocas básicas y graníticas deformadas y que actuó
como barrera topográfica para el avance de depósitos de flujo piroclástico
cuaternarios (Ignimbrita Pudahuel) (Gana et al., 1996, Wall et al., 1996).
En las cercanías de la desembocadura del Río Maipo, al sureste de Santo
Domingo, Wall et al. (1996) observa una falla normal que corta a rocas intrusivas
triásico-jurásicas (TrJtv) y que en parte controla el cauce del Río Maipo (sector
de desembocadura). Sabaj (2008), menciona que es posible observar en
fotografías aéreas, escarpes que forman un fuerte lineamiento paralelo al Río
Maipo coincidiendo con esta estructura cuya orientación es N25°W, además
encuentra estructuras de cizalle con orientación coincidente a la falla Río Maipo.
Presenta un movimiento normal de edad post-pliocena (Gana et al., 1996). A
partir de este movimiento se puede reconocer un bloque colgante al suroeste,
formado por rocas sedimentarias de la Formación Navidad, y un bloque yaciente
al noreste, formado por rocas intrusivas triásico-jurásicas.
53
3.3 Geomorfología
Las principales características geomorfológicas presentes en el borde costero y
el área de estudio, son superficies planas de abrasión marina. Wall et al. (1996)
reconoce este tipo de morfologías entre las Cruces y Navidad, con cotas variables
de 60 y 290 m.s.n.m.
Rodríguez (2008), reconoce 3 terrazas en el sector de Santo Domingo-Rio Rapel.
La primera con una elevación inferior a 10 m.s.n.m., la segunda terraza a 70-120
m.s.n.m., sin embargo, hacia el interior, la superficie plana se encuentra muy
degradada por la erosión fluvial (redes de drenaje presentes en la zona). En
algunos sectores es posible reconocer un escarpe de hasta 100 m que la separa
de la terraza superior.
La tercera terraza descrita por Rodríguez (2008), está formada por un grupo de
superficies de elevación variable y muy degradas por la erosión fluvial, en
especial al sur del Río Maipo.
Figura 15. Niveles de terrazas de abrasión reconocidas en la zona. Modificado de Rodríguez (2008), para el sector de estudio. Escala en Km.
54
Figura 16. Perfiles esquemáticos de elevación del sector de Santo Domingo. Se realiza perfiles en diagonal para evitar la alta zona degradada en la zona sur. Es posible apreciar dos posibles terrazas mencionadas por Rodríguez (2008) en el perfil azul, una entre los 60 – 100 m.s.n.m. y la otra de en los 150 m.s.n.m. El viñedo se encuentra marcado en el punto verde del mapa, al igual que en el perfil B. Datos extraídos de Google Earth.
55
4. RESULTADOS
En este capítulo se presentan tanto las observaciones y ensayos realizados en
terreno, como los realizados en laboratorio. Se concreta un perfil del suelo
estudiado, estableciendo 3 diferentes zonas de muestreo de diferente
profundidad. Adicionalmente se realiza una discusión, cuya finalidad es analizar
de manera incorporada los diversos estudios y sus posibles implicancias en el
suelo, como en la vid.
4.1 Geología Local
La viña Las Gaviotas se encuentra ubicada en una zona caracterizada por la
formación de terrazas de abrasión marina de edad Plioceno – Pleistoceno (Wall
et al., 1996). Estos depósitos se encuentran de mediano a poco consolidados,
compuestos principalmente por la fracción arena. Es posible observar que la zona
de estudio se encontraría ubicada al comienzo de la tercera terraza de abrasión
(T3), definida por Rodríguez (2008), la cual se encuentra aproximadamente por
sobre los 150 m.s.n.m. Al interior de la viña es posible observar un par de
pequeños afloramientos rocosos, los cuales corresponden a intrusivos graníticos,
de grano grueso a medio, posiblemente estos correspondan a afloramientos o
bolones de roca granítica del batolito costero (PZMG).
En el sector inferior y oriental de las terrazas de abrasión se localizan, los Estratos
de Potrero Alto, constituida principalmente por depósitos medianamente
consolidados de conglomerados y areniscas amarillentas. Presenta abundantes
redes de drenaje en el sector sur de la zona de estudio, de orientación este-oeste,
posiblemente relacionada a eventos de inundación del río Maipo. En la zona de
desembocadura de estas redes de drenaje existe una extensa abrasión, y una
pequeña laguna artificial debido a la construcción de un tranque. En este sector
es posible observar la Formación Navidad (Tn) la cual se encuentra subyaciendo
a Estratos de Potrero Alto (Figura 17). En el sector se puede apreciar el contenido
56
fósil característico de la Formación Navidad (huesos de cetáceos y restos de
moluscos, Figura 18).
Figura 17. Sector del tranque, ubicado al suroeste del viñedo. Se aprecia la terraza 2, definida por Rodríguez (2008). Adicionalmente es posible observar ambas formaciones
mencionadas anteriormente.
57
Figura 18. Fósil de hueso cetáceo, ubicado en el sector inferior del tranque.
4.2 Perfil de Calicata y Ensayos
Se realizó una calicata al interior de la viña, de coordenadas 33°43'2.71"S y
71°36'14.55"W de aproximadamente 1 metro de profundidad y 2 metros de largo.
Al interior de la calicata, el sedimento se encuentra medianamente consolidado,
de fracción principalmente tamaño arena y en menor medida limo y arcilla.
Presenta un color rojizo pardo en su techo y va tomando un color rojizo
anaranjado hacia su base.
Se aprecian dos horizontes principales (Figura 19), entre los cuales existe un
contacto gradual. El primero de color café pardo en su techo, esto debido su alto
contenido orgánico, llamado horizonte A, y el segundo con menor contenido
orgánico, de color más claro y rojizo, debido a el contenido de minerales oxidados
en su interior. Este último se nombró como Horizonte B.
Se observa en este último horizonte pequeños fragmentos o agregados de
minerales magnéticos de color oscuro (Figura 20), de forma irregular. Estos se
58
encuentran distribuidos de forma homogénea o masiva, aumentando su
concentración a mayor profundidad. Sus tamaños varían de 2 – 5 mm
aproximadamente. En la lupa se aprecia que la magnetita no se encuentra
completamente homogénea, sino que existen fragmentos de otros minerales que
se adhieren a fragmento magnético (Fig. 21-23). Existe un cambio notorio de
concentración a partir de los 57 cm de profundidad, por lo cual se subdividió este
horizonte B en Estrata 1 (Superior) y Estrata 2 (Inferior).
En la tabla 5 se describe la morfología y la composición de los horizontes
estudiados en base Soil Survey Staff (1993). Tomando las propiedades del suelo
que pueden ser medidos en terreno, tales como color, consistencia,
plasticidad, estructura de granos, abundancia de raíces, límites entre horizontes
o estratos, etc.
Figura 19. Perfil semivertical de la calicata, existe un contacto gradual entre el horizonte A y B.
59
Figura 20. Agregados magnéticos marcados en azul, Imagen tomada al horizonte B,
estrata 2.
Horizonte Espesor (cm)
Color (Munsell)
Descripción Concreciones o nódulos
A 0-37 2,5YR 2,5/4 en húmedo
No adhesivo, no plástico; estructura de agregados granular, de tamaño grueso (5-10 mm); raíces de medias a gruesas con frecuencia escasa a abundantes. Consistencia del suelo muy duro en seco y friable en húmedo. Límite de topografía Irregular, con nitidez clara (2-5 cm).
---
B-e1 37-57 7.5YR 6/8 en
húmedo
No adhesivo, no plástico; granulometría observable areno francosa; estructura de agregados granular, de tamaño grueso (5-10 mm); raíces de finas a medias (1-5 mm) con escasa frecuencia. Consistencia del suelo muy duro (en seco); límite con topografía irregular y nitidez gradual, de 5 a 15 cm. Granos de minerales negros con propiedades magnéticas aumentando en abundancia hacia estrata 2, de 3-5 mm.
Nódulos de magnetita
aumentando en
concentración y tamaño
(~2mm) hacia estrata 2.
B-e2 >57 7.5YR 7/8 en
húmedo
No adhesivo, no plástico; granulometría observable Franco Limosa. Estructura de agregados granulares, de tamaño grueso (5-10 mm); raíces finas a muy finas (< 1 mm) con frecuencia escasa a nula. Consistencia del suelo duro.
Abundante magnetita,
tamaño relativo de ~2–5 mm.
Tabla 5. Descripción de las características físicas del suelo, en base a Soil Survey Staff (1993).
60
Figura 21. Presencia de magnetita, marcada en amarillo, muestra obtenida del horizonte B, estrata 1. Diferencia de contraste de luz entre imagen A y B.
Figura 22. Presencia de magnetita, marcada en verde, grano del horizonte B, estrata 2. Diferencia de contraste de luz entre las imágenes de izquierda con las de la derecha.
61
Figura 23. Presencia de magnetita, marcada en verde, grano del horizonte B, estrata 2. Diferencia de contraste de luz entre las imágenes de izquierda con las de la derecha.
4.2.1 Ensayo de Permeabilidad
El valor promedio de K obtenido mediante el ensayo Porchet fue de 2.24 x 10-5
m/s, el cual en base a Terzaghi & Peck (1996) estas se encuentran dentro del
límite de arenas a limos, las cuales presentan una permeabilidad moderada. Sin
embargo, en base a los criterios de agricultura propuestos por Cisneros (2003),
este se encontraría en un rango de permeabilidad relativamente rápida (véase
anexos).
62
4.2.2 pH y Temperatura
Se efectuó una medición de pH y de la temperatura del suelo, en subdivisión del
suelo observada. El pH en las 3 divisiones fue de ~6, es decir ligeramente acido
a neutro. La temperatura medida fue de 15-16 °C.
4.3 Granulometría
A continuación, se muestran los resultados obtenidos a partir del ensayo
granulométrico, que se realizó en las muestras recolectadas de los distintos
niveles de la calicata efectuada (Tabla 6, 7 y 8). El peso inicial neto de los
horizontes A, Horizonte B (“E1” y “E2”), fue de 433.34; 430.87 y 375.48 gr
respectivamente.
Tabla 6. Datos obtenidos a partir de la muestra en el horizonte A.
Horizonte A (HA)
Malla (N°) Abertura (mm)
Peso retenido (gr)
% Peso retenido
% Retenido acumulado
% que Pasa
5 4,000 0,08 0,02 0,02 99,98 10 2,000 18,83 4,36 4,38 95,62 20 0,850 83,19 19,26 23,64 76,36 30 0,600 37,67 8,72 32,36 67,64 60 0,250 132,46 30,67 63,03 36,97 120 0,125 86,39 20,00 83,03 16,97 200 0,075 33,35 7,72 90,75 9,25
Fondo
39,96 9,25 100,00 0,00 Total
431,93 100,000
63
Tabla 7. Datos obtenidos a partir de la muestra en el horizonte B, estrata 1.
Horizonte B (E1)
Malla (N°)
Abertura (mm)
Peso retenido (gr)
% Peso retenido
% Retenido acumulado
% que Pasa
5 4,000 9,79 2,28 2,28 97,72
10 2,000 67,55 15,73 18,01 81,99
20 0,850 114,63 26,69 44,70 55,30
30 0,600 42,52 9,90 54,60 45,40
60 0,250 108,10 25,17 79,77 20,23
120 0,125 50,50 11,76 91,53 8,47
200 0,075 17,98 4,19 95,72 4,28
Fondo 18,40 4,28 100,00 0,00
Total 429,47 100,00
Tabla 8. Datos obtenidos a partir de la muestra en el horizonte B, estrata 2.
Horizonte B (E2)
Malla (N°)
Abertura (mm)
Peso retenido (gr)
% Peso retenido
% Retenido acumulado
% que Pasa
5 4,000 4,58 1,25 1,25 98,75
10 2,000 41,3 11,24 12,49 87,51
20 0,850 68,15 18,55 31,04 68,96
30 0,600 26,65 7,26 38,30 61,70
60 0,250 106,6 29,02 67,32 32,68
120 0,125 73,55 20,02 87,35 12,65
200 0,075 27,41 7,46 94,81 5,19
Fondo 19,07 5,19 100,00 0,00
Total 367,31 100,00
64
Figura 24. Curva granulométrica de las distintas muestras analizadas.
4.3.1 Coeficiente de Uniformidad y Coeficiente de Curvatura
La segunda parte del estudio granulométrico corresponde la obtención del
Coeficiente de uniformidad (Cu) y el Coeficiente de curvatura (Cc). Ya realizada
la curva granulométrica, se obtuvieron los siguientes resultados (Tabla 9).
Coef. HA HB_E1 HB_E2
Cu 6,000 6,667 5,273
Cc 1,042 0,817 0,903
D10 0,080 mm 0,150 mm 0,110 mm
Tabla 9. Coeficientes de uniformidad, de curvatura y diámetro efectivo D10, de los diferentes horizontes.
El diámetro efectivo (D10) corresponde a que diámetro o tamaño del grano del
10% de la muestra son inferiores a el mencionado (Bañon, 2000). En este caso
0,080, 0,150 y 0,110 mm para el horizonte A, horizonte B E1 y E2,
respectivamente. De modo que el 10 % de las partículas son más finas que D10,
y el 90% más grueso.
En base al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos USCS (ASTM D-
2487.06), de los Cc y Cu obtenidos, el suelo corresponde a un suelo tipo arena,
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
0,0100,1001,000
PO
RC
ENTA
JE Q
UE
PA
SA
DIAMETRO (MM)
CURVA GRANULOMÉTRICA
Horizonte A (HA) Horizonte B (E1) Horizonte B (E2)
65
la cual varía a arena con poco aporte de finos a una arena limosa, denominado
SW-SM, la cual corresponde a una mezcla de denominación del USCS (Unified
Soil Classification System). Este se altera de bien a mal gradado, sin embargo,
con características permeables.
4.4 Difracción de Rayos X (DRX)
Se realizaron análisis de DRX para polvo cristalino y arcillas por el método de
agregado orientado, de las distintas muestras recolectadas, tanto para los
horizontes observados y los fragmentos magnéticos presentes en estos.
4.4.1 DRX de Polvo Cristalino
Se analizaron 4 muestras distintas, de las cuales 3 corresponden a los horizontes
observados y sus respectivas estratas (Figura 25). Los difractogramas están
ordenados del horizonte superior al inferior. En estos se aprecia una mineralogía
muy similar entre sus diferentes profundidades. En todas las muestras es posible
apreciar la presencia de cuarzo (Q) y feldespatos de Ca/Na, andesina (A) para
HA y labradorita (L) para HB. Por otro lado, es posible observar óxidos de hierro
(hematita “H”, goethita “G”) en todos los horizontes, con la particularidad de la
aparición de la magnetita (M) en el horizonte B y la ausencia en el horizonte
superior (HA), posiblemente debido a un cambio en las condiciones oxidantes,
produciendo condiciones más reducidas a mayor profundidad. Adicionalmente se
observa un peak de vermiculita en HB-E2, al inicio del Difractograma.
66
Figura 25. Difractogramas de los distintos horizontes, en orden de arriba hacia abajo.
Se realizó un análisis de los agregados magnéticos encontrados, en esta se
aprecia una serie de variantes, los cuales corresponden a magnetita (Fe3O4),
maghemita titanifera y óxidos de hierro-cobre (Figura 26).
67
Figura 26. Difractograma de la magnetita separada del Horizonte B, estrata 1.
4.4.2 DRX Arcillas
Se analizaron los diferentes horizontes representados en la figura 27. En las 3
muestras analizadas se aprecia una gran similitud entre ellas. Esto quiere decir
que existe una homogeneidad de arcillas con respecto al suelo muestreado.
En las muestras analizadas se encontraron 2 tipos de arcillas. La primera
correspondería a la caolinita, quien presenta peaks característicos en 7.18 Å en
muestras glicoladas y 3.58 Å para agregados orientados. La segunda
pertenecería a la vermiculita, sin embargo, los peaks de las muestras
deshidratadas (t 550°C) presenta discrepancia con los distintos difractogramos
analizados. Debido a que el los tanto en la caolinita como la vermiculita su ultimo
peak desaparece (posicionamiento ~26 en ángulo 2θ) en tratamiento por
temperatura (550°C). No obstante, los peaks en glicolado y agregado orientado
son conservados y estos corresponderían a los de vermiculita. Además, lo
anteriormente mencionado se complementa con el Difractograma observado en
HB-E2, donde se resalta un peak de dicho mineral.
68
Figura 27. Difractogramas de las distintas muestras y tratamientos para la identificación de arcillas.
69
4.5 Geoquímica SEM
En el presente capítulo se reportan los resultados del análisis químico
semicuantitativo de las muestras de suelo y la magnetita aislada, por microscopia
electrónica de barrido (SEM-EDS).
La geoquímica de las 3 muestras obtenidas de las distintas alturas de la calicata
es representada en la tabla 11.
HA HB-E1 HB-E2
Elemento Porcentaje
en peso [%]
Error [%] Porcentaje
en peso [%]
Error [%] Porcentaje
en peso [%]
Error [%]
O 52,38 6,25 53,68 5,82 52,34 6,77
Si 21,09 0,86 17,57 0,66 17,49 0,75
Fe 10,67 0,32 13,48 0,36 13,92 0,43
Al 9,58 0,46 10,94 0,47 11,68 0,58
Na 1,90 0,35 0,79 0,09 1,12 0,14
Ti 1,60 0,09 1,27 0,08 1,46 0,1
Ca 1,16 0,08 0,94 0,07 0,62 0,06
K 0,97 0,07 0,68 0,06 0,39 0,05
Mg 0,39 0,06 0,66 0,07 0,97 0,11
S 0,07 0,04 Tabla 10. Resultado del análisis químico general SEM-EDS.
En los resultados se aprecia un alto contenido de los elementos O, Si, Fe y Al
debido a su concentración de minerales silicatados y óxidos de Fe. Sin embargo,
se observa una concentración levemente mayor en Na con respecto al Ca,
posiblemente asociado a proporciones variables de feldespatos Ca/Na, o por la
sal de mar, debido a su cercanía, o inclusive la adsorción de las raíces de la
planta en sus diferentes niveles.
Se realizó un segundo análisis a los fragmentos magnéticos encontrados de la
muestra HB-E2. Se observa en la imagen originada por electrones
retrodispersados (BSE) un fuerte recubrimiento externo a los distintos fragmentos
magnéticos. La química de este material recubierto se presenta en los gráficos
de la figura 29. Los cuales muestran una geoquímica de minerales silicatados.
70
Sin embargo, el detector EDS normal no pueden detectar los elementos más
livianos, solo pesos atómicos mayor al Na, por lo cual no es posible conocer la
cantidad de carbono u otro tipo de elemento más ligeros. A consecuencia de la
limitancia instrumental no es posible conocer si alguno de estos
materiales/fragmentos es generado por alguna actividad microbiana.
La geoquímica de estos fragmentos parcialmente cubiertos (A1, B3, B4 y C5)
presenta un alto contenido de Ti, a excepción del punto A1 analizado (Figura 28).
En que el Fe3+ se ha remplazado por Ti4+, formando magnetita titanifera.
La morfología de los fragmentos no recubiertos presenta un hábito octaédrico?
(puntos A1, B3 y C5), los cual presenta cristales en forma redondeada.
Paralelamente se observa fragmentos granulares redondeados, frecuentemente
encontrados en este tipo de minerales (Klein & Hurlbut, 1997).
Elemento Porcentaje
en peso [%]
Error [%]
Fe 60,94 1,54
O 24,13 3,46
Ti 8,41 0,25
Al 3,00 0,21
Si 2,55 0,17
Mg 0,88 0,09
Tabla 11. Resultados del análisis químico promedio de los agregados de magnetita, en los puntos A1, B3, B4 y C5 de la figura 22.
71
Figura 28. Morfología (por BSE) de los diferentes fragmentos (A, B, C) de magnetita analizadas químicamente.
72
Figura 29. Espectrograma semicuantitativo de la geoquímica de la magnetita observada en la figura 28 (imagen BSE).
4.6 Microbiología
En el medio de cultivo R2A, se encontraron un total de 13 bacterias de las
distintas muestras analizadas (Figura 30, 31 y 32). De este total, probablemente
existen bacterias del mismo tipo en los distintos horizontes. Sin embargo, se
observa una disminución paulatina de la cantidad de bacterias encontradas a
mayor profundidad, reflejado en el horizonte A, el cual se encontraron 6 bacterias
y en el horizonte B: E1 y E2, se examinaron 4 y 3 respectivamente.
73
En cuanto a los resultados de la secuenciación del DNA 16S, estos no fueron
favorables, por lo que no fue posible realizar su análisis en este trabajo.
Figura 30. Bacterias aisladas, encontradas en el Horizonte A.
Figura 31. Bacterias aisladas, encontradas en el Horizonte B, estrata 1.
74
Figura 32. Bacterias aisladas, encontradas en el horizonte B, estrata 2.
4.7 Actividad Biológica
Los resultados del ensayo de actividad biológica se representan en la Figura 33.
Estos entregan valores muy similares entre sí, incluyendo los valores del metanol
(~0,8), siendo este último el disolvente. Los valores de las muestras analizadas
sugieren que corresponden propiamente a los valores observados para el
metanol, y no a los de las muestras. Este hecho podría argumentarse en que el
ensayo solo es posible a pH neutro y en presencia de carbonato de calcio para
amortiguar el sistema del suelo, debido a la generación de HCL como producto
secundario en el proceso de reacción de TTC en dicho sistema, como lo
menciona Wolińska y Stępniewska (2012).
75
Figura 33. Resultados del ensayo de Actividad biológica por Deshidrogenasa.
76
5. DISCUSIÓN
A continuación, se presentan, los comentarios y discusiones sobre los resultados
considerando los diferentes aspectos o temáticas de la recopilación bibliográfica
y estudios realizados para destacar en primer lugar, aquellos elementos que son
congruentes con la hipótesis planteada.
5.1 Rasgos Geomorfológicos
En la zona de Santo Domingo (Parque Tricao) es posible observas las distintas
terrazas mencionadas por Rodríguez (2008) (T2 y T3). Por otro lado, al sur de la
viña Las Gaviotas se aprecia una gran cantidad de redes de drenaje sobre la
unidad de Estratos de Potrero Alto.
La viña Las Gaviotas se ubica sobre las terrazas de abrasión marinas de edad
Plioceno? – Pleistoceno descrito por Wall et al, (1996). El área de la viña se
encuentra de manera semi-horizontal, con una inclinación promedio de 2 - 4,5%,
a lo largo de esta. En base a lo descrito por Rodríguez (2008), la viña se
encontraría en la 3ra Terraza (T3) de mayor altitud (cercana a los 160 m.s.n.m.) y
de mayor edad. Por lo cual esto podría significar una meteorización más exhausta
que las otras 2 terrazas, trayendo como consecuencia una mayor abundancia y
disponibilidad de elementos minerales para esta terraza.
5.2 Geología y Mineralogía
Wall et al, (1996) describe a las terrazas de abrasión como una unidad
morfológica de origen marino, labradas sobre intrusivos paleozoicos y triásico-
jurásicos (Pgm, TrJt). Estos son clasificados como sienogranitos de biotita y
tonalitas/granodioritas de anfíbol-biotita, respectivamente.
Posiblemente una de las fuentes de la alta concentración de hierro encontrando
en la zona de estudio, pueda provenir de los intrusivos anteriormente
mencionados, bajo la intensa meteorización del anfíbol – biotita.
77
5.2.1 Origen de los Óxidos de Hierro
Los óxidos de hierro son los óxidos metálicos más abundantes en el suelo
(Schwertmann y Taylor, (1989). Estos se encontrarían en cantidades variables,
con un intervalo medio de 0,5 a 5% (Bodek et al., 1988).
Los minerales de óxido de hierro se emplean como indicadores de pedogénesis
por ser productos de neoformación, como es el caso de la maghemita, hematita
y goethita (Schwetamann, 1988; Schwetmann y Taylor, 1989). Estos oxidos
pueden llegar a tener diversos tamaños, desde centímetros a menores de 2
micras (Bautitsta et al., 2014). Sin embargo, la magnetita no pertenece a una
formación exclusivamente pedogénica, por ende, este mineral encontrado en el
suelo de la viña Las Gaviotas no puede ser atribuido a una neoformación similar
a las de maghemita, hematita o goethita, no solo por su complejidad de
formación, sino que también por su distribución y tamaño.
5.2.2 Fragmentos Magnéticos
Los fragmentos de magnetita encontrada en los diferentes niveles, cobrar una
relevancia significativa debido a su elevada concentración, su gran tamaño y
distribución en el suelo analizado. El origen de la magnetita puede ser variado.
Uno de ellos es mencionado por Le Borgne (1955), el cual describe que el origen
de la magnetita puede aludirse a incendios que bajo condiciones ambientales de
altas temperaturas y escasos oxigeno pueden ayudar a su formación en los
suelos. Sin embargo, la gran cantidad de fragmentos magnéticos encontrados en
los diferentes niveles del perfil de suelo estudiado no condicen con un evento de
estas características.
Otros autores como Maher et al, (2003) insinúan que la formación de magnetita
requiere una presencia inicial de algunos cationes de Fe2+. Incluso con suelos
óxidos y bien drenados. El Fe2+ puede formarse in micro-zonas del suelo, hechos
temporalmente bajo condiciones anoxicas durante periodos del suelo húmedo,
78
por vía de la actividad biológica de la reducción del hierro (Munch y Ottow, 1980;
Lovley et al., 1987; Rosello-Mora et al., 1995). En este modelo de formación, la
intermitencia de humedad y sequedad del suelo, favorece la formación de la
magnetita (con mediación bacteriana), en presencia de materia orgánica y
meteorización de una fuente de hierro (Maher et al., 2003). No obstante, los
cristales de magnetita formados por este proceso serian de tamaño muy
pequeño, menores a 35 nm como lo menciona Frankel y Bazylinski (2003).
Sin embargo, existen otros tipos de bacterias capaces de producir
biomineralización. Existen dos tipos de síntesis mineralógica, una de esta
llamada mineralización biológicamente inducida (biologically induced
mineralization, BIM), la cual modifica las condiciones del microambiente para la
precipitación del mineral (Bazylinki, 2001; Hamilton, 2003; Drupraz et al., 2009),
correspondiente a lo anteriormente mencionado por Maher et al., (2003).
El otro caso corresponde a la mineralización biológicamente controlada
(biologically controlled mineralization, BCM). En donde bacterias
magnetotacticas, pueden sintetizar magnetosomas, estos corresponden a
cadenas biogenicas de nanoparticulas de magnetita (Fe3O4) o greigita (Fe3S4)
(Bazylinski y Schbbe, 2007; Bazylinski y Frankel, 2004; Posfai y Duninborkowski,
2009; Gadd y Raven, 2010). En algunas especies las partículas de magnetita
son envueltas en una estructura de membrana orgánica que los protege dentro
de la celda y proporciona un microambiente para el control del tamaño y
morfología de los magnetosomas (Mckay, 2003).
Los magnetosomas se disponen generalmente en cadenas que están ancladas
dentro de la bacteria por elementos estructurales desconocidos (Devouard et al.,
1998). Para el caso de los BCM las partículas producidas por bacterias
magnetotacticas, tienen un rango de tamaño de granos de 35 a 120 nm de
diámetro (Bazylinski et al., 1994; Moskowitz, 1995).
79
Figura 34. Microfotografía electrónica de la bacteria M. magnetotacticum, mostrando la cadena del magnetosoma. Resultando en una alineación de la célula a lo largo de líneas del campo magnético mientras nada. Los granos de magnetita tienen longitud media de 45 nm. Imagen modificada de Mckay et al., 2003.
Sin embargo, Gorby (1989) mostró que el hierro no podría ser reemplazado por
otros iones de metales de transición, incluyendo titanio, cromo, cobalto, cobre,
níquel, mercurio y plomo, en cristales de magnetita de Magnetospirillum
magnetotacticum cuando las células crecen en presencia de estos iones. Otros
autores como Towe y Moench (1981), descubrieron pequeñas cantidades de
titanio en partículas de magnetita en aguas residuales.
Los resultados obtenidos de la magnetita titanifera por medio del SEM-EDS, no
condicen con lo señalado por Gorby (1989). El alto contenido de titanio podría
significar un origen no biológico por BCM. Independiente de lo anterior, el tamaño
de los fragmentos magnéticos mencionados por los diversos autores
corresponde a rangos inferiores a los 120 nm, comparado con las magnetitas de
tamaño milimétrico observados en muestras de mano de la zona de estudio e
incluso los fragmentos contemplados por BSE, con un tamaño cercano a los ~200
µm.
5.3 Efectos de la Mineralogía en la vid
El vino Sauvignon Blanc 1865 de San Pedro es categorizado como un vino de
alta calidad, ha logrado diversas distinciones, entre ellas los 94 puntos en
80
Descorchados 2016; Elegido uno de los Editor´s Choice de la revista Wine
Enthusiast, una de las revistas más prestigiosas en el rubro, en su edición de
agosto 2016, con 91 puntos; Medalla de Oro en Korea Wine Challenge 2015.
El vínculo que existe entre el suelo y la vid juegan un papel primordial a la hora
de elaborar un vino de gran calidad como el Sauvignon Blanc 1865 de San Pedro.
Los diferentes tipos de suelo resultan en diferencias significativas en el total de
azúcar y contenido total de ácidos en las uvas (Wang et al., 2015).
El pH observado en la zona de estudio corresponde a 6, esto ayuda a la absorción
de los diferentes nutrientes del suelo a la vid, dado que los pH cercanos a 7,
ayudan a la movilidad de dichos elementos (Brady 1984; Wang, 2006). En cual
la vid toma los minerales de la solución del suelo en forma de cationes y aniones
(Tardea, 2007).
En los resultados geoquímicos obtenidos por SEM-EDS para los horizontes, se
observa una baja concentración de elementos esenciales para la vid, tales como
el Potasio y el Calcio. Sin embargo, se aprecia la continua disminución de estos
elementos desde el horizonte A al B. Con valores de 0,97% para el K y 1,16%
para Ca en el horizonte A, los cuales disminuyen gradualmente a 0,39% y 0,62%
respectivamente, hacia el horizonte B (E2). Esto probablemente debido a una
mayor adsorción de estos elementos por la planta en los niveles inferiores, donde
se encuentra la mayor cantidad de raíces secundarias, lo que se traduce en una
mayor cantidad de pelos radicales, originando un fuerte intercambio iónico en
dichos sectores. Por otra parte, existe una situación inversa en el caso del
aluminio, magnesio y hierro, cuya concentración aumentan gradualmente hacia
los niveles inferiores. Para el caso de los fragmentos magnéticos observados en
los distintos niveles, parece lógico encontrar una mayor concentración de hierro
en los niveles inferiores, por otro lado, es posible que el aumento de la
concentración del aluminio se deba su sustitución en los hidróxidos de hierro (Ver
Figura 35).
81
Figura 35. Esquema representativo de los cambios de concentración de elementos en los distintos niveles.
Negre y Cordonnier (1953), mencionaron que el hierro es un nutriente importante
para la vid, a diferencia de la mayoría de los elementos, la concentración del
hierro en las uvas está directamente relacionada con la del suelo de la viña. La
concentración de hierro en el jugo de uva, varia de acorde al contenido de hierro
del suelo, que ha demostrado afectar la estabilidad, claridad y color del vino
(Riganokos, Veltsistas, 2003). Otra característica de gran importancia que se
asocia al hierro, es que permite la sorción de metales traza y de fosfatos
influenciado por sus distintas formas (Zhang et al., 1997). Esto se le atribuye a la
elevada superficie específica de los óxidos de hierro. Esta superficie adsorbe
algunos aniones, como fosfato, molibdato y silicato, y oligoelementos como Cu,
Pb, V, Zn, Co, Ni, además algunos otros elementos esenciales para las plantas
(Besoain, 1985).
Un fuerte hecho que llama la atención es la nula o escasa presencia de fosforo
(P) en el suelo, siendo un elemento fundamental en la planta para la producción
de su fruto en conjunto con el potasio (Huggett, 2005).
82
Las arcillas presentes en la zona de estudio corresponden a caolinita y
vermiculita. Como es sabido, las micas son los principales intercambiadores de
iones en el suelo, sobre todo la montmorillonita y la vermiculita, por su capacidad
de expansión. La vermiculita selectivamente ayuda a retener K y NH4 (Dixon,
1990), ayudando a intercambio de estos elementos con la planta. Este mineral
encontrado en el suelo de la viña, sería uno de los principales surtidores de
cationes desde el suelo hacia las raíces de las plantas.
Una de las características mencionadas por los enólogos de San Pedro, es que
describen un aroma de sal de mar en el vino, posiblemente debido a la cercanía
al mar. Tal como lo describe Peynaud (1996), en los Cabernet Sauvignon del
Golfo de Lyon. Probablemente existe una similitud en el caso de la viña Las
Gaviotas, dado a su cercanía con el mar, (4 km de distancia) lo que significaría
que la proximidad estaría relacionada con la concentración de cloruro de sodio
en los vinos, tal como lo menciona Coli et al., 2015.
5.4 Microbiología
Los resultados obtenidos en la microbiología no fueron favorables, tanto en el
reconocimiento del gen 16S como en el ensayo de actividad biológica. Sin
embargo, a pesar de esto, se puede observar una reducida diversidad de aislados
obtenidos en los diferentes niveles. Llama la atención el horizonte A, el cual, a
pesar de contener el mayor aporte de contenido orgánico, solo se obtuvieron 6?
aislados distintos. A pesar de haber repetido 6 veces cultivo, se obtuvo siempre
los mismos resultados. Una de las posibles explicaciones puede radicar en las
diferentes prácticas agrícolas, el tipo de cultivo, la fertilización y el tratamiento
con pesticidas y herbicidas tienen un efecto en la diversidad de las comunidades
microbianas (Masseroni, 2014). Sin embargo, es necesario realizar estudios
paralelos para corroborar este hecho.
Un aspecto a considerar es la relación que existe entre las bacterias y ciertos
minerales como las arcillas, autores Stotzky y Rem (1966), mencionan que las
83
arcillas la estimulación de respiración bacteriana. Ellos aluden que a pesar de la
capacidad de intercambio iónico superior en algunas arcillas como la
montmorillonita, la arcilla de caolinita es igual de efectiva proveyendo o
intercambiando de minerales a las bacterias. Otros autores como England (1992)
indican que posiblemente las arcillas actúan como protección de las células
bacterianas de otros organismos predadores, por la creación de espacios de
porosos que actúan como protección. Dicho lo anterior las arcillas podrían
influenciar la actividad microbiana presente en el suelo, por lo que se podría
correlacionar la actividad biológica con la cantidad de arcillas presentes en el
suelo, sin embargo, es necesario nuevos estudios para su corroboración.
5.5 Caracterización y Simulación Geoquímica del Agua
Uno de los aspectos primordiales en un viñedo u otro tipo de plantaciones es el
agua utilizada para el regadío de estas. En base a la química del agua facilitada
por el Parque Tricao fue posible clasificar el tipo de agua realizar una simulación
geoquímica con el software PHREEQC.
El agua de riego utilizada corresponde a un agua bicarbonatada (Figura 36), con
una química de cationes no dominantes.
84
Figura 36. Diagrama Piper del agua de riego de la viña San Pedro.
En la simulación Pheeqc, los parámetros utilizados fueron los elementos que
presentan la mayor concentración: Ca, Mg, K, Na, Cl, SO4, HCO3, P, B, Cu, Fe,
Mn y Zn. Esta simulación se realizó sin la reacción con fases minerales presenten
en el suelo.
En la tabla 12, se muestra los índices de saturación (IS) positivos de las fases
minerales más importantes. Los valores positivos indican que la solución se
encuentra saturada y el mineral podría precipitar (Gemici y Filiz, 2001).
85
Fase Mineral Índice de Saturación (IS)
Aragonito 0.43
Calcita 0.58
Dolomita 1.32
Goethita 8.15
Apatito (OH) 1.30
Magnetita 18.14
Tabla 12. Índices de saturación positivos de las fases minerales principales.
Cabe destacar los de saturación positiva, de los carbonatos y el mineral de
apatito, ya que como ya se ha mencionado antes, en el suelo existe una escasa
presencia de tanto el calcio como el fosforo. Por lo que es probable que la falta
de estos elementos en el suelo, sea suplida por el riego que se efectúa en la viña.
Y estos sean fuertemente adsorbidos por las plantas, lo que explicaría la nula
detección de fosforo en los resultados de SEM-EDS.
Por otra parte, se observa que los óxidos de hierro (magnetita y goethita) también
pueden precipitar, lo cual puede indicar que el suelo en cuestión se está
constantemente enriqueciendo en estos minerales oxidados. Considerando que
riego que se ejerce en la viña es por goteo, lo cual impide una infiltración
profunda, por ende, posiblemente permite una mayor acumulación de estos
elementos. Lo cual podría ayudar a explicar la gran cantidad de fragmentos
magnéticos en los diferentes niveles del suelo.
5.6 Otros aspectos a considerar
Uno de los hechos que llama la atención son los diferentes puntajes o distinciones
que recibe cada año la viña estudiada, y que corresponde a uno de los temas
más debatibles en el rubro del vino. Además de tener una directa influencia en el
clima, existen otros aspectos como la disponibilidad de elementos del suelo.
Coletta et al., (2016) refiere este hecho a los diferentes regímenes de irrigación,
los cuales pueden inducir a una significativa alteración en los racimos de uva.
Niveles de alta irrigación ejercen un mayor impacto en la composición del jugo
86
de uva, debido a una mayor disolución de algunos componentes importantes
(Williams 2000; Celette et al., 2008). Este hecho mencionado por Colleta et al.,
(2016) indica que la asimilación de los diferentes elementos que componen el
suelo no son constantes y dependen principalmente de los niveles de irrigación y
las practicas del manejo del suelo.
87
6. CONCLUSIÓN
Es un hecho, que los diferentes manejos y tratamientos que se puedan realizar
por el agricultor puedan inducir a obtener un vino de buena calidad. Sin embargo,
pueden existir diferentes particularidades en una zona geográfica determinada,
que permitan alcanzar un vino de excelencia, como es el caso del viñedo Las
Gaviotas.
En la viña Las Gaviotas se subdivide en 2 horizontes, los cuales presentan
cambios geoquímicos en sus diferentes niveles. Evidenciando una disminución
gradual de elementos como el K y el Ca en profundidad, posiblemente debido a
una mayor adsorción por sus raíces. No obstante, se produce lo contrario con los
elementos de Fe y Al, los cuales aumentan en profundidad. Por otro lado, se
encontró una ausencia de elementos en el suelo como el fosforo (P), los cuales
son esenciales para la nutrición de la planta, este posiblemente es surtido del
agua de riego.
A pesar de que existen distintos géneros de vid, es posible que la gran mayoría
requieran suelos con características similares para su nutrición. No obstante,
para el caso de la viña estudiado algunas de estas cualidades pueden ser las
siguientes:
(1) Disponibilidad de elementos: Una de las características que diferencia a la
viña Las Gaviotas con los otros viñedos del sector, es su ubicación. Esta
se encuentra sobre la tercera terraza y la de mayor edad (Rodríguez,
2008), lo que significaría una mayor abundancia de componentes
meteorizados y degradados, los cuales facilita su sorción hacia las plantas.
(2) Movilidad de elementos: Uno de los factores condicionantes de la
movilidad de los elementos es el pH, en que cuyos valores ligeramente
ácidos (pH ~6) o neutros facilita este transporte. Sin embargo, para una
mayor movilidad, son necesarios agentes que faciliten esta transferencia.
Por lo que probablemente la materia orgánica y minerales arcillosos como
88
la vermiculita, cumplen esta función de manera íntegra esencialmente en
los cationes, debido a su carga electroestática principalmente negativa. No
obstante, existen aniones específicos como el P, y otros elementos traza,
en que los óxidos de hierro pueden ser mucho más eficientes en su
adsorción. En que el mecanismo de adsorción del fosforo sobre óxidos de
hierro Fe3+ es más rápido que para otros metales que forman complejos
de similar estabilidad (Hernández y Meurer, 1997). Inclusive algunos
autores afirman que la adsorción especifica de aniones polivalentes como
el HPO4-2 puede aumentar la capacidad de intercambio catiónico del suelo
por la creación de cargas negativas adicionales (Schwetmann y Taylor,
1989). Dado a que la concentración de óxidos de Fe aumenta en
profundidad, significaría que los niveles inferiores tendrían una
significativa relevancia en el proceso de intercambio iónico entre el suelo
y la vid.
Dicho lo anterior, es probable que el tipo de mineralogía, tenga una injerencia
directa en la obtención de los componentes esenciales para la planta y su fruto,
por consiguiente, un vino de excelencia. Wilson (1998), aludió a que los suelos
de arcilla roja (Ultisol) y las arenas ferruginosas son lo mejor para elaborar un
vino de alta calidad, características similares a las que presenta el suelo de la
viña Las Gaviotas.
Sin embargo, aún existen interrogantes con respecto a la escasa presencia
microbiana en el suelo y su posible rol. Por lo que es necesario realizar nuevos
estudios que ayuden a resolver estas interrogantes.
Por otro lado, sería muy relevante realizar un estudio paralelo a la viña que se
encuentran en la terraza 2 (T2), sobre la Unidad Estratos de Potrero alto, al
interior del Parque Tricao. Debido a ambas son regadas por la misma agua y
estas se encontrarían bajo un microclima similar. Lo que significaría que las
condiciones ambientales serian similares a excepción del suelo, pudiendo
89
comparar de manera casi empírica las diferentes calidades de un vino producido
en suelos diferentes.
90
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7.2 Documentos en línea
http://www.winesofchile.org/sites/default/files/downloads/WoC_Academy_Amba
ssador_English.pdf
Glosario de Términos:
Vitis1: Es un género con alrededor de 60 especies aceptadas, de las casi 800
descritas, perteneciente a la familia Vitaceae. Su importancia económica se debe
al fruto, la uva, utilizada tanto para consumo directo como fermentada para
producir vino.
Vid2: La vid o parra, cuyo nombre científico es Vitis vinífera.
Sauvignon Blanc3: Tipo de cepa de piel verdosa, proveniente de Burdeos, Francia
Eluviación4: Remoción de material disuelto o en suspensión desde los horizontes
superiores del suelo a los inferiores por medio del movimiento del agua infiltrada.
Rizosfera5: región del suelo bajo la influencia inmediata de la raíz, la cual se
caracteriza por tener alta cantidad de carbono disponible.
99
Anexo A:
Geología, Clasificación edafológica y
Granulometría
100
Figura 37. Mapa geológico local, basado en Wall et al., 1996, SERNAGEOMIN.
101
Tabla 13. Clasificación de filosilicatos, según el sistema de clasificación mineral de Dana. De Gaines , R.V. , H. C. Skinner, E.E. Foord , B. Mason , A. Rosenzweig, et al. Danas
Nueva Mineralogía . J. Wiley & Sons, Nueva York , 1997.
102
Figura 38. Tabla de matiz de Munsell. Matiz 2.5YR a la izquierda y matiz 7.5YR a la
derecha.
103
Figura 39. Análisis Granulométrico de las partículas por tamiz, preferencialmente se obtienen una concentración mayor en el tamaño arena.
Tiempo (seg)
Tiempo (hr)
h (mm)
𝑹
𝟐 ∗ (𝒕𝟐 − 𝒕𝟏)
𝟐𝒉𝟏 + 𝑹
𝟐𝒉𝟐 + 𝑹
Ln K (mm/hr)
0 0 160 2175 1,045 0,044 95,62
120 0,033 150 2175 1,093 0,089 194,143
240 0,067 131 2175 1,005 0,005 10,714
360 0,1 130 2175 1,01 0,01 21,588
480 0,133 128 2175 1,099 0,094 204,589
600 0,167 110 1947,761 1,083 0,08 155,459
734 0,204 96 2462,264 1,006 0,006 14,656
840 0,233 95 2175 1,018 0,018 39,308
960 0,267 92 1450 1,012 0,012 17,737
1140 0,317 90 1242,857 1,102 0,097 120,37
1350 0,375 75 1508,671 1,035 0,034 52,028
1523 0,423 70 823,344 1,052 0,05 41,472
1840 0,511 63
Promedio 80,640
Tabla 14. Resultados del ensayo de permeabilidad por el método Porchet.
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
4 mm 2 mm 0,850 mm 0,600 mm 0,250 mm 0,125 0,075 mm < 0,075
% P
eso
Ret
enid
o
Diámetro de abertura de tamiz
Concentración retenida por tamiz
HA HB (E1) HB (E2)
104
Suelos típicos Permeabilidad relativa Valor de K (cm/s)
Gravas gruesas Alta > 10-1
Arena, arena fina Media 10-1 - 10-3
Arena limosa, arena sucia Baja 10-3 - 10-5
Limo, arena fina Muy baja 10-5 - 10-7
Arcilla Prácticamente impermeable < 10-7
Tabla 15. Clasificación de permeabilidad de Terzaghi &Peck (1996).
Clasificación Permeabilidad (cm/hr)
Muy lenta Menor que 0.15 Lenta 0.15 – 0.50
Relativamente lenta 0.5 - 2 Moderada 2 – 6.5
Relativamente rápida 6.5 - 15 Rápida 15 - 25
Muy rápida Más de 25
Tabla 16. Clasificación de permeabilidad propuesta por Cisneros (2003).
105
Anexo B:
Metodología y Trabajos en terreno
106
Figura 40. Calicata realiza por la retroexcavadora del Parque Tricao.
107
Figura 41. Perfil de Calicata, viña Las Gaviotas.
108
Figura 42. Ensayo de Permeabilidad, por método Porchet.
109
Figura 43. Medición de pH en terreno (Universal Test Paper).
Figura 44. Medios de Cultivo R2A, en medio líquido y solido (agar).
110
Figura 45. Muestras preparadas de agregado orientado de arcillas.