La diversitat i complexitat dels sòls
És difícil descriure els tipus de sòls dominants en les selves temperades, atès que constitueixen un mosaic d’ambients edàfics molt diversos. De fet, cap dels factors formadors del sòl (clima, material parental, organismes vius, relleu i temps) no domina completament els processos edafogènics en aquestes selves.
L’absència de factors formadors dominants
La influència del clima en aquests sòls es manifesta per la velocitat i l’abast dels processos de meteorització del material parental, condicionats per l’excés de precipitació a què estan sotmesos. Els règims de temperatura i humitat afecten també el ritme i magnitud de l’acumulació i reciclatge de matèria orgànica, de manera que l’acumulació és més acusada en els climes més frescos i humits.
Respecte a la geologia, la zona ocupada per les selves temperades inclou tot tipus de materials parentals, des de sorres costaneres, gresos quarsítics, roques metamòrfiques i plutòniques com els granits i roques volcàniques. En aquest darrer grup, els basalts ocupen una posició important per la seva extensió en el bioma.
El paper dels organismes vius és decisiu, ja que els microorganismes són els responsables del reciclatge de nutrients a nivell dels sòls i de la coberta vegetal, procés que permet el manteniment dels boscos. Les selves temperades són, des d’aquest punt de vista, ecosistemes de coberta, ja que els nutrients s’emmagatzemen majoritàriament en la vegetació. En aquests sistemes, la fauna del sòl està especialitzada a tornar a posar a disposició de les plantes els nutrients procedents de les restes vegetals, i a fer-ho al més ràpid possible.
La morfologia del paisatge determina el grau de desenvolupament in situ dels sòls abans de ser afectats pels processos d’erosió natural. En funció de la localització en el paisatge es poden donar tres posicions: les posicions residuals, on predomina la meteorització; les posicions de transport, on hi ha un equilibri entre la meteorització i el moviment lateral dels sòls al llarg de vessants; i les posicions de dipòsit, on el material edàfic erosionat s’acumula i la meteorització és menys rellevant. (Per a la nomenclatura dels sòls emprada, vegeu també La denominació dels sòls)
La importància del factor temps
El temps té importància en aquest bioma com a factor formador, ja que a diferència del que passa en altres regions del món, els processos edafogènics en les selves temperades no han estat interromputs per períodes de glaciacions intenses o d’aridesa extrema. Per tant, els sòls formats sobre roques coherents en posicions residuals, que són les més estables, poden ser molt antics, de l’ordre de desenes de milions d’anys. En aquests casos, com a factor de formació de sòls, el temps permet explicar la gran intensitat de rentatge en àrees on la precipitació no és excessivament elevada. Dit en altres paraules, en indrets on les pluges són moderades però s’ha produït un rentatge lent i continu dels sòls durant milions d’anys, sovint s’assoleixen els mateixos resultats que en règims de caràcter més tropical.
El mosaic dels sòls en les selves temperades
No hi ha cap tipus de sòl que pugui considerar-se típic o dominant en l’àmbit de les selves temperades i dels boscos de coníferes temperats. Atès això, a continuació es descriuen amb cert detall els sòls desenvolupats sobre basalts (ferralsòls i nitisòls), els derivats de roques volcàniques recents (andosòls) i els desenvolupats sobre sorres quarsítiques (podzols), que són els més importants, i es fa referència a tots els altres de manera genèrica.
La variada panòplia edàfica
En termes de diversitat específica i d’alçada de les espècies arbòries, el nivell de desenvolupament més elevat dels boscos temperats subtropicals es dóna allà on hi ha sòls derivats del basalt. Els tipus de sòls més comuns en aquests materials són els ferralsòls i els nitisòls. Malgrat que només ocupen una petita part de la zona temperada, la seva ocurrència es dóna al llarg d’un ampli gradient climàtic, i constitueixen el medi edàfic preferit per al desenvolupament de les selves temperades més productives i diverses. És el cas dels característics sòls vermells ferralítics típics de la regió paranaense.
També es troben selves temperades sobre altres tipus de roques menys màfiques, com roques volcàniques, plutòniques (granits) i metamòrfiques. Als Andes meridionals, per exemple, la majoria dels sòls deriven de recents deposicions volcàniques postglacials múltiples, que en alguns casos tenen menys de 2 000 anys i consisteixen en capes de pedra tosca, molt porosa i de dimensions variades, i capes de cendres andesítiques fines. L’elevat contingut en al·lofana d’aquestes deposicions les fa particularment proclius als esllavissaments, la freqüència dels quals és un factor de permanent rejoveniment dels sòls. Tant als Andes com a la Cordillera de la Costa xilena, els sòls que es formen en substrats granítics i metamòrfics solen ser poc profunds, sorrencs, àcids i estan ben drenats. Tanmateix, en general, particularment en la meitat N de la zona temperada septentrional i en la meitat S de la zona temperada meridional, la distribució de les selves temperades en els sòls formats en tots aquests substrats està més determinada per l’orientació dels vessants que pel tipus de sòl. Les posicions més protegides en el paisatge, com són els fons de valls encaixades, protegides dels vents i d’una evaporació excessiva, són també els llocs més adients per al desenvolupament de selves temperades i per als boscos esclerofil·les humits.
Les selves temperades també es donen en fons de valls protegides, en sòls derivats de gresos quarsítics, com passa per exemple a la regió de Sydney, a Austràlia. La presència d’aquests biomes en aquestes localitzacions es deu a l’aportació en nutrients, matèria orgànica i humitat que, procedent dels vessants de les valls, es dirigeix cap als fons d’aquestes. Tant aquestes selves com els boscos esclerofil·les humits d’eucaliptus australians poden donar-se també en sorres costaneres, en zones amb pluviositat alta i un clima més fresc, com passa al SW de l’estat d’Austràlia Occidental i als estats de Victòria i Tasmània.
Els sòls derivats de basalts: ferralsòls i nitisòls
Els boscos temperats humits més desenvolupats i amb més diversitat d’espècies es donen en territoris basàltics, si bé els sòls que s’hi desenvolupen es troben també en altres ambients climàtics de la zona temperada, des dels més freds fins al marge de la zona tropical, on s’han format sobre basalts i altres roques màfiques. Es pot considerar que, en la zona temperada, aquests sòls són els únics que foren anteriorment ocupats quasi completament per selves i altres tipus de boscos humits, independentment de la intervenció d’altres factors que controlen la distribució de la vegetació, com l’orientació dels vessants o els incendis. Altres sòls presents en el bioma (andosòls, podzols) no tenen, en canvi, aquesta propietat.
Els sòls més desenvolupats sobre basalts, segons la llegenda de la FAO, són els ferralsòls i els nitisòls. Malgrat que en la classificació australiana i russa es troben sota el nom de krasnozems (terres roges), el sistema FAO els divideix en dos grups: sòls amb agregats amb cares rogenques (ferralsòls) i sòls amb agregats amb cares llises (nitisòls). Ambdues unitats es descriuran aquí conjuntament per la similitud de les seves propietats i usos. La superfície que ocupen aquests sòls en l’àmbit temperat és reduïda (menys d’un 5%), però tenen una gran importància per l’elevada productivitat dels boscos que s’hi desenvolupen, i perquè es troben en el darrer estadi de desenvolupament.
Ambdues unitats són el producte d’una intensa meteorització i rentatge del basalt. Els cations bàsics es renten ràpidament i els sòls esdevenen insaturats; menys del 50% de les seus d’intercanvi estan ocupades per bases. La sílice, l’alúmina i els òxids de ferro residuals queden retinguts i es combinen per formar caolinita i grans quantitats d’hematites i òxids de ferro hidratats que es distribueixen en el sòl, cosa que li confereix una estructura forta. Els baixos continguts d’argila dels horitzons superiors es deuen, bé a una major destrucció de les argiles per meteorització (ferralsòls), bé a una certa il·luviació d’argila (nitisòls).
La ferralització és el principal procés de formació d’ambdós sòls. Consisteix en l’alliberació lenta i posterior rentatge del silici, el potassi, el sodi, el magnesi i el calci del perfil del sòl, procés que només deixa els components menys solubles, com els òxids i hidròxids de ferro i alumini. Com que en el basalt predominen els minerals meteoritzables, el residu ferral·lititzat conté pocs minerals primaris i consta d’una matriu argilosa rica en ferro i alumini. Els nitisòls es caracteritzen, a més, per la il·luviació d’argila i la nitidització, que consisteix en la formació de blocs angulars forts que es disgreguen en agregats angulars més petits o agregats polièdrics amb cares brillants netes. Tant els ferralsòls com els nitisòls estan sotmesos a actius processos de bioturbació, que comporta la mescla d’horitzons superficials i subsuperficials com a conseqüència de l’activitat de la fauna edàfica. Aquesta barreja és la causa de la formació de gruixuts horitzons AB transicionals, i els agents responsables són invertebrats com els tèrmits o les formigues en les latituds mitjanes, mentre que cap a les zones límit de l’àmbit del bioma aquesta activitat la duen a terme principalment els cucs de terra.
En sòls que han estat sotmesos a cicles d’humectació-dessecació es dóna una concentració d’òxids de ferro i alumini anomenada ‘plintita’, que es troba bé en horitzons continus, bé a bandes, i que sovint forma una cuirassa ferruginosa o una capa de nòduls en la zona d’oscil·lació de la capa freàtica. Els ferralsòls i nitisòls plíntics, en què la plintita es troba a més de 125 cm, es localitzen principalment en les àrees més càlides de la zona temperada.
El perfil tipus de ferralsòls i nitisòls consta d’un horitzó A fosc, de 30 cm i d’estructura grumollosa forta, un horitzó transicional AB de 30 a 60 cm, un horitzó B de 60 a 290 cm i d’estructura grumollosa o angular —ferràlic (Bws) en el cas dels ferralsòls o àrgic (Bt) amb propietats nítiques en el cas dels nitisòls—, i un horitzó BC transicional de fins a 350 cm de fondària o més. En llocs residuals profundament alterats, la profunditat del sòl pot arribar a excedir els 10 m.
L’elevat contingut en sesquiòxids d’aquests sòls fa que les argiles romanguin fortament agregades (floculades), fins i tot en condicions d’excés d’aigua. A causa d’això, els ferralsòls i nitisòls tenen un drenatge que es pot qualificar de moderat a bo, amb propietats hidrològiques que els acosten a sòls amb textures franques. La majoria tenen una elevada capacitat de retenció d’aigua, com també un alt contingut d’humitat en el punt de marciment permanent. Això significa que les argiles retenen enèrgicament part de l’aigua, de manera que les plantes no la poden aprofitar.
Els ferralsòls i nitisòls són altament productius quan es cultiven per primer cop després de la rompuda forestal, ja que contenen matèria orgànica en abundància i tenen una estructura que els proporciona un bon drenatge i facilita el seu conreu. La química d’aquests sòls està dominada per la capacitat d’intercanvi catiònic dependent del pH, capacitat que deuen a la presència de matèria orgànica i d’òxids de ferro i alumini en els horitzons A i AB. Els horitzons B solen ser de moderadament a fortament àcids, característica que pot provocar toxicitat per alumini i immobilització del fòsfor. Quan s’elimina la matèria orgànica d’aquests sòls, els constituents residuals (argiles caolinítiques) mostren una baixa capacitat d’intercanvi catiònic, i això accentua els problemes de rentatge de cations.
Com a resultat de les seves propietats, aquests sòls han estat intensament utilitzats per l’agricultura i el pasturatge. El descens de productivitat que solen manifestar està directament relacionat amb la disminució del seu contingut en matèria orgànica derivat de la desforestació. A llarg termini, doncs, l’ús sostingut d’aquests sòls dependrà del manteniment del contingut en matèria orgànica i de la correcció de l’acidesa amb esmenescalcàries. A més de la pèrdua de matèria orgànica, l’erosió dels horitzons superficials que segueix la desforestació per a usos agrícoles representa un problema en ferralsòls i nitisòls plíntics, perquè la plintita, que queda exposada en superfície, esdevé una cuirassa ferruginosa que les arrels no poden penetrar. A la costa sud-occidental de la mar Càspia i a la costa de la mar Negra de la Geòrgiaoccidental, els ferralsòls i nitisòls han estat àmpliament desforestats i cultivats, i per evitar l’erosió del territori s’han practicat l’aterrassament generalitzat i l’ús de cultius de cobertura.
Els sòls derivats de sorres: podzols
Malgrat que els podzols es troben sota un ampli ventall de tipus de vegetació, tenen molt interès perquè constitueixen el medi de suport de boscos esclerofil·les humits i selves temperades, rics en nutrients i amb una alta biodiversitat. Aquest fet és prou sorprenent si es té en compte que els podzols són sòls pobres en nutrients. Els boscos esclerofil·les humits d’eucaliptus d’Austràlia Occidental en són el millor exemple; en aquests boscos, desenvolupats sobre podzols, l’alçada dels arbres, particularment del “karri” (Eucalyptus diversicolor), pot excedir els 100 m. Les selves temperades també ocupaven una gran part dels podzols de la costa septentrional de Nova Zelanda abans que s’hi establissin els humans. Se’n troben igualment al SE dels Estats Units, on sovint es tracta de podzols glèics, és a dir, amb una capa freàtica superficial a la qual cedeixen per lixiviació els compostos orgànics, el ferro i l’alumini; i al NW, principalment a les terres altes de laserralada de les Cascades i de la d’Okanogan. La presència de selves temperades sobre podzols es deu més a una clímax successional que a la fertilitat natural d’aquests sòls, que és baixa. De fet, el desenvolupament de la vegetació clímax dels boscos humits sobre podzols triga molt més que en altres sòls, a causa del seu baix contingut de nutrients. Calen períodes de temps molt llargs perquè el sistema de reciclatge de nutrients d’aquests sòls acumuli prou carboni per a permetre el manteniment dels boscos.
El procés de podzolització comporta la formació d’un horitzó Bhs espòdic. Són horitzons subsuperficials d’acumulació de matèria orgànica, il·luviada a partir dels horitzons superficials en forma de quelats amb un contingut variable d’òxids de ferro i alumini. Sovint es troben sota un horitzó E eluvial i blanquinós com a conseqüència de la pèrdua de matèria orgànica. Els podzols es caracteritzen per tenir, en tots els horitzons, un contingut extremament alt en sorra de quars d’origen eòlic o fluvial, tot i que són els horitzons E els que estan formats gairebé exclusivament per aquestes sorres. El seu drenatge sol ser bo en els horitzons A i E, però pot veure’s impedit en aquests nivells en funció del grau d’acumulació o cimentació de sesquiòxids i matèria orgànica en els horitzons espòdics.
A diferència dels podzols europeus, els de l’hemisferi meridional són més profunds i no tenen un horitzó 0 orgànic ben desenvolupat. Un podzol típic de les laurisilves temperades consta d’un horitzó Ah de fins a 60 cm fosc, arenofranc i amb un alt contingut en matèria orgànica. L’horitzó eluvial E, compost per sorres rentades blanquinoses o grises, s’estendria per sota del primer fins als 200 cm. A continuació hi hauria un horitzó Bh (dels 200 fins als 260 cm) de color marró fosc a negre, originat per l’acumulació de matèria orgànica il·luviada que revesteix els grans de sorra i pot arribar a cimentar-la, i per sota, fins a 290 cm, un altre horitzó enfosquit, però amb coloracions més groguenques per la presència d’òxids de ferro a més de matèria orgànica. En total, la profunditat dels horitzons B espòdics en moltes àrees ocupades per sorres plistocèniques pot excedir ben bé els 10 m, i en alguns casos pot arribar als 20 m.
La fertilitat dels podzols és baixa. Són de moderadament a fortament àcids, i la predominància de sorres és la causa de la seva limitada capacitat d’intercanvi catiònic. Els nutrients, el reciclatge dels quals depèn principalment d’associacions de fongs i d’insectes, es concentren en l’horitzó Ah i estan quasi exclusivament associats a la presència de matèria orgànica. El seu manteniment depèn de l’aportació de residus procedents de la vegetació dels boscos, i, per tant, el contingut en matèria orgànica decreix ràpidament després d’una desforestació. Malgrat que una gran part del territori ocupat per podzols a Austràlia, Nova Zelanda i Florida ha estat romput per a usos agropecuaris, el fet és que la seva productivitat ha davallat dràsticament en pocs anys i han esdevingut terres improductives. Un aprofitament sostingut d’aquests sòls depèn de l’aportació de grans quantitats de fertilitzants i d’esmenescalcàries que permetin corregir l’acidesa.
Els sòls derivats de cendres volcàniques: andosòls
Els sòls derivats de cendres volcàniques es troben en moltes àrees que han patit un vulcanisme recent, i representen una part important dels sòls de les selves temperades. Els més característics d’aquests sòls són els andosòls, el nom dels quals prové del japonès “an-do”, que significa ‘sòl negre’. A diferència del que passa amb altres unitats edàfiques, definides per la seva manca de desenvolupament (regosòls, litosòls) o pel tipus d’acumulació (calcisòls, gipsisòls), els andosòls es defineixen per posseir unes propietats característiques que s’anomenen ‘àndiques’. Aquestes propietats es deuen a la presència de vidres volcànics o a òxids amorfs de ferro i alumini, que confereixen als andosòls les seves característiques úniques: alta porositat i baixa densitat aparent, tixotropia (possibilitat de pas de sol a gel en funció del contingut d’aigua), capacitat d’intercanvi aniònic, retenció de fosfats i una alta estabilitat dels compostos organominerals. Tots aquests trets s’han de mantenir en els andosòls fins a una profunditat de 35 cm o més, i a més, la presència d’un horitzó de diagnòstic mòl·lic, úmbric o càmbic hi mostra també un cert grau de desenvolupament.
El procés de formació comença a partir del material expel·lit pels volcans, compost de petits fragments porosos que meteoritzen molt ràpidament a causa de la seva gran superfície específica. Immediatament després, el dipòsit comença a perdre sílice i cations bàsics en grans quantitats, i alhora es produeix una disminució del contingut en vidres volcànics i una acumulació de matèria orgànica. En aquest procés es van diferenciant progressivament horitzons A, per acumulació de matèria orgànica, i B, per formació d’argiles amorfes, de manera que el grau de diferenciació reflecteix l’edat de meteorització dels materials piroclàstics. Al Japó, on s’ha estimat la relació entre les dues variables, s’ha constatat que els horitzons B comencen a diferenciar-se després de 500 anys, però no és fins passats 1 500 anys que estan completament desenvolupats. Aquests períodes són, de fet, extremament curts si es comparen amb el ritme de formació d’altres sòls, que poden trigar milers i fins a milions d’anys a desenvolupar-se totalment.
Quan es dóna una nova erupció volcànica, el paisatge queda cobert per una capa uniforme de cendres, i el gruix del dipòsit afectarà el règim hídric dels nous sòls: si el dipòsit és prim, el règim hídric serà semblant al de la superfície prèvia que ha cobert, però si el dipòsit és gruixut, el sòl es desenvoluparà probablement sota unes condicions més seques i estarà poc afectat per l’antic règim d’humitat del sòl sobre el qual s’ha dipositat. En funció de l’edat del dipòsit i de les condicions del medi a partir del moment de la deposició, aquests sediments seran més o menys alterats, de manera que els sòls que s’hi formen oscil·laran des d’immadurs fins a completament desenvolupats. Generalment, el diàmetre de les cendres augmenta amb la profunditat; si el dipòsit és gruixut, la meteorització inicial procedeix lentament a causa de la limitada capacitat de retenció d’aigua que mostra el material sorrenc (pumita). A mesura que va avançant el procés, es forma argila amorfa de tipus al·lofànic, i la capacitat de retenció d’aigua augmenta. D’aquesta manera, les espècies colonitzadores van canviant, i les adaptades a ambients secs deixen pas a les pròpies d’ambients més humits.
En la part meridional de Xile es poden distingir dos tipus d’andosòls, que corresponen als extrems de la successió climàtica i fitosociològica. Els “ñadis”, de caràcter hidromòrfic, es troben a la zona austral perhumida. En aquestes condicions, es forma gel d’al·lofana que, atesa la gran capacitat de retenció d’aigua del sòl, fa que aquest controli el seu propi ambient. Els “trumaos”, localitzats en la zona subhumida, són més permeables i estan formats sota la influència d’un període sec que domina durant uns quants mesos d’estiu; l’al·lofana amorfa deriva aleshores cap a formes d’argila cristal·lines (gibbsita) i estratificades (hal·loïsita).
El perfil més comú d’un andosòl madur consta d’un horitzó A gruixut, de 20 a 50 cm, fosc i solt, amb grans quantitats de matèria orgànica, i d’un horitzó bru Bw sobre un horitzó transicional BC. En funció de l’edat i del grau de rentat poden desenvoluparse horitzons d’acumulació de sílice (duripans) o d’òxids de ferro (plintita i cuirasses ferruginoses). En sòls més joves sovint manca l’horitzó B. En molts casos els sòls estan alterats per erosió o acumulació de materials edafitzats, o coberts per dipòsits piroclàstics recents, i també és habitual la presència de sòls poligenètics originats pel cobriment de noves capes de cendres de sòls preexistents.
El fet que els andosòls tinguin elevats continguts en matèria orgànica es deu a que aquesta forma compostos molt estables amb les al·lofanes. La fase sòlida del sòl ocupa només d’un 20 a un 30% del volum aparent i, per tant, la densitat aparent és molt baixa (de 500 a 1 000 mg/m3), i la porositat i la retenció d’aigua són molt elevades. Aquestes propietats expliquen en part l’elevada fertilitat física dels andosòls, per què es meteoritzen tan ràpidament i per què els afecten de manera tan important l’erosió eòlica i hídrica.
Aquests sòls són generalment àcids i, en aquestes condicions, la capacitat d’intercanvi catiònic és baixa i, ocasionalment, apareixen problemes per a la vegetació derivats de la toxicitat per alumini i de la retenció de fosfats. La darrera es deu al fet que, a pH baixos, les al·lofanes poden adsorbir anions com nitrats o fosfats, els quals en altres sòls serien rentats del perfil. Si bé això representa una reserva de nitrogen per a les arrels, en el cas dels fosfats aquesta retenció és tan forta que queden immobilitzats en el sòl i les plantes no els absorbeixen, de manera que poden mostrar deficiències en fòsfor. La millora d’aquests sòls comporta la combinació de tècniques adequades, com esmenescalcàries i orgàniques, i l’aplicació de grans quantitats de fosfats. Malgrat aquests problemes, es considera que els andosòls tenen una fertilitat natural elevada, i això ha fet que hagin estat extensament romputs i conreats en la zona temperada.
Dins del bioma de les selves temperades hi ha andosòls a les costes del Xile meridional, a l’Illa del Nord de Nova Zelanda, al Japó i a les illes macaronèsiques (les Canàries, Madeira, les Açores). En els andosòls, tal com passa amb els podzols, les selves temperades són més aviat el resultat d’una clímax successional de la vegetació i no pas de la fertilitat edàfica. En realitat, en aquests sòls, a la zona temperada, poden desenvolupar-se altres tipus de vegetació i, d’altra banda, d’andosòls se’n poden trobar gairebé en tots els biomes. En molts casos, l’existència de selves sobre andosòls està més relacionada amb l’exposició i el microclima que amb el tipus de sòl.