Capítulo 16
Calidad y manejo del suelo
Fred Magdoff
Calidad del suelo
La mayoría de los agricultores conocen la diferencia entre
un suelo muy bueno y otro de propiedades más pobres. Aquellos suelos que poseen
mejor calidad natural, tales como los suelos aluviales profundos, ubicados en
los valles de un río, tienden a tener mejor capacidad de retención de agua y
fertilidad que los suelos que lo rodean; por lo general estos suelos son más
valorados y por eso mismo tienen mayor valor comercial. De tal manera que la
salud, o calidad de un suelo, se refiere a las condiciones de una amplia gama
de propiedades de éste. El concepto es bastante extenso y abarca más que la
escueta definición de la fertilidad del suelo, que se usa con frecuencia. Por
ejemplo, tradicionalmente el principal interés de aquellos que trabajan en la
fertilidad del suelo ha sido si existe una cantidad suficiente de nutrientes
para las plantas (tales como nitrógeno, fósforo y potasio). Las investigaciones
sobre la fertilidad del suelo se han basado en la influencia de otras
propiedades, como un pH bajo y la disponibilidad de nutrientes, pero no han
cubierto la envergadura total de las propiedades que influyen en el crecimiento
de la planta.
¿Qué es exactamente un suelo sano o de buena calidad? Es
un suelo del que se pueden obtener cultivos, sanos y de alto rendimiento, con
un mínimo de impactos negativos sobre el medio ambiente. Es un suelo que
también brinda propiedades estables al crecimiento y salud de los cultivos
haciendo frente a condiciones variables de origen humano y natural
(principalmente las relacionadas con el clima). Por ejemplo, si las
precipitaciones son menores o superiores a la cantidad óptima, el rendimiento
no influiría tan negativamente como en un suelo de menor calidad. Un suelo de
calidad superior debe ser flexible y resistir el deterioro. Los diversos
factores que determinan la calidad del suelo son esencialmente aquellas
propiedades que ejercen mayor influencia en el crecimiento del cultivo. Muchas
de estas propiedades, no son fundamentalmente aspectos de la «fertilidad» del
suelo (definido en el sentido más estricto). Por ejemplo, la facilidad con que
la superficie del suelo desarrolla una «costra» (capa delgada de poca
permeabilidad que se forma cuando los agregados cerca de la superficie se
rompen por la acción de las precipitaciones y/o el laboreo) tiene un efecto
significativo en el crecimiento del cultivo y en el medioambiente. La formación
de una costra superficial es un problema significativo para muchos suelos en
las zonas tropicales y templadas (Sumner y Stewart 1992).
Cuando se desarrollan costras superficiales, la emergencia
de la plántula puede resultar restringida después de la germinación. Lo que es
aún más importante, en comparación con suelos con buena agregación de
superficie, es que se infiltra menos cantidad de agua en los suelos con costra,
dando como resultado en ambos casos un menor
almacenamiento de agua para el uso del cultivo, un aumento en el escurrimiento
del agua y una erosión acelerada del suelo. Los contenidos de sodio y arcilla
expandible y la estabilidad agregada constituyen propiedades que influyen en la
susceptibilidad de un suelo para desarrollar una costra superificial.
Otras propiedades que
afectan la calidad del suelo son: la profundidad disponible para la exploración
de raíces, el pH, la salinidad, la capacidad de intercambio catiónico, el
nitrógeno mineralizable, la presencia de patógenos, la biomasa microbiana del
suelo, etc. (Tabla 16.1). Muchas de las propiedades de los suelos utilizados
para agricultura son heredados del estado natural. Algunas de estas
propiedades, tales como la textura del suelo (porcentaje de arena, limo y
tamaño de las partículas de arcilla presentes) y la profundidad a que se
encuentra la capa que impide el crecimiento de las raíces, se pueden modificar
a costos de tal envergadura que se hace imposible, en la mayoría de los casos.
Sin embargo, casi todas las propiedades del suelo son influídas hasta cierto
grado por la forma en cómo se maneja el suelo y la elección de los futuros
cultivos. Incluso si no se cambia la textura, la sequedad de un suelo arenoso o
el aterronamiento de un suelo arcilloso, está hasta cierto punto controlada
mediante las actividades humanas.
Muchos factores pueden
producir el deterioro de la calidad del suelo. Por ejemplo, si se trabaja un
suelo arcilloso cuando éste está muy mojado, puede provocar la desintegración
de los agregados naturales y producir una disminución significativa en la capa
labrada del suelo. El deterioro de la calidad del suelo también puede ser provocado
por prácticas tales como el cultivo intensivo sin rotaciones de éste (Ketcheson
1980), permitiendo que se desarrolle la salinidad del suelo con el riego o permitiendo
que los contenidos de materia orgánica desciendan muy lentamente. El deterioro
también puede ser causado por la contaminación con metales potencialmente tóxicos
o por sustancias químicas orgánico-sintéticas. Queda claro que resulta más
efectivo promover prácticas que eviten la degradación de la calidad del suelo,
en vez de buscar soluciones para suelos estropedados.
Existe interés por desarrollar un «índice» de calidad del
suelo para ayudar a comparar diferentes suelos. Como parte del desarrollo de
tal método de comparación, sería necesario otorgarle importancia relativa a las
diversas propiedades que son evaluadas como contribuyentes importantes para el
índice. La forma como se presenten los diversos factores para asignarles un
valor generará bastante discusión y controversia.
En la actualidad, no existe un sistema aceptable para
estimar la calidad del suelo y en el futuro cercano hay pocas posibilidades de
desarrollar un índice cuantitativo.
Sin embargo, la materia orgánica influye en casi todas las
propiedades importantes que contribuyen a la calidad del suelo. De esta forma,
resulta decisivo comprender y acentuar la importancia clave del manejo de los
cultivos y los suelos para mantener e incrementar los contenidos de materia
orgánica, con el propósito de desarrollar suelos de buena calidad.
La naturaleza de la materia orgánica del suelo
Existen 3 diferentes tipos genéricos de materia orgánica
presentes en el suelo: (a) los organismos vivos, (b) la materia orgánica muerta
activa (sin descomposición o levemente descompuesta, lábil) y (c) los
materiales descompuestos (humificados) relativamente estables. Cada una de
estas fracciones juega papeles importantes en la mantención y mejoramiento de
la calidad del suelo. Estas 3 distintas partes, que en conjunto forman la
materia orgánica del suelo, se trataran en forma separada a continuación.
Organismos del suelo
La materia orgánica viva del suelo se compone de un
variado grupo de organismos.
Estos organismos incluyen virus mircroscópicos, bacterias,
hongos y protozoos, artrópodos de tamaño pequeño y mediano, lombrices, etc. Por
lo general, a medida que aumenta el tamaño de los organismos, disminuye la
densidad de la población. Por ejemplo, existen alrededor de 1.014 bacterias,
109 hongos, 107 nemátodos y 102 lombrices por m2 (Smil 1991).
Es cierto que en los suelos hay enfermedades que causan la
aparición de bacterias y hongos como también de insectos y nematodos parásitos.
Sin embargo, la enorme cantidad de grupos de organismos del suelo se alimentan
de los cultivos, de residuos orgánicos o de otros organismos del suelo y no
causan problemas a las plantas. De hecho, sus actividades que ayudan a reciclar
los nutrientes, a mantener baja las poblaciones de plagas, a producir
substancias que ayudan a la formación de agregados del suelo y a producir
sustancias húmicas, hacen que una gran mayoría de estos organismos sean
importantes para la calidad del suelo.
Todos los organismos necesitan acceder a una gama de
elementos en forma acequible, como también a la energía. Las plantas verdes
obtienen su energía de los rayos del sol mediante el proceso de fotosíntesis,
su carbono (la columna vertebral de todas las moléculas orgánicas) del dióxido
de carbono que se encuentra en la atmósfera, también el óxigeno, necesario para
respirar (para recuperar y utilizar la energía almacenada en sus moléculas
orgánicas) lo obtienen de la atmósfera, y el resto de sus nutrientes (N, P, K,
Ca, Mg, Fe, B, Mn, Cu, Mo, Cl, Zn, Co) así como también el agua (H2O) los
obtienen del suelo. Casi todos los organismos que viven bajo tierra, obtienen
la energía para su subsistencia y reproducción, de la energía solar almacenada
previamente en los tejidos de las plantas verdes. Aunque los organismos también
emanan elementos individuales (tales como N, K, Mg) para su uso, la necesidad
de obtener energía hace que ellos desintegren por completo las moléculas
orgánicas.
Los organismos ocupan diferentes posiciones dentro de la
cadena alimenticia. El concepto cadena alimenticia dice que los organismos
dentro de un ecosistema en particular están relacionados con una fuente de
alimento más baja y entre sí a través de su(s) fuente(s) alimenticia(s).
Consumidores primarios son aquellos organismos del suelo
que son los primeros en utilizar a los cultivos y otros residuos como
materiales energéticos. Muchos hongos son los primeros colonizadores de los
restos de las plantas y sirven para suavizarlos y hacerlos más disponibles para
ser usados por otros organismos. También muchas bacterias son consumidores
primarios, además de las cochinillas de la humedad, los nemátodos y las larvas
de las moscas, etc. También algunas lombrices son consumidores primarios y la
acción de sus sistemas digestivos sirven para macerar y mezclar los residuos
con las bacterias en sus aparatos digestivos, de tal manera que sus desechos
están disponibles para que otros organismos hagan uso de ellos. Si se mide la
fertilidad de estos deshechos, se observa que los rangos de calcio, potasio y
nitrógeno son mucho más altos que el suelo que los rodea. Estos roles de las
lombrices de tierra son también importantes para ayudar a la filtración del
agua en los suelos durante tormentas de lluvias intensas.
Consumidores secundarios son aquellos organismos que se
alimentan de los consumidores primarios. Los protozoos y los nemátodos son dos
depredadores de bacterias y hongos. Las tasas de consumo de bacterias por los
nematódos pueden ser extremadamente altas; (se han informado consumos de 5.000
células por minuto) y se estima que alrededor del 50% de la producción anual de
hongos y bacterias son consumidos cuando se alimentan los consumidores
secundarios (Paul y Clark 1989).
La presencia de poblaciones activas de depredadores de
hongos y bacterias pueden ayudar a mantener poblaciones más diversas de estos
organismos en el suelo (Habte y Alexander 1978). Los protozoos y nemátodos
contribuyen significativamente al ciclo del nitrógeno, puesto que al
alimentarse de bacterias, el exceso de nitrógeno se convierte en amonio y es
excretado a la solución del suelo.Otros consumidores secundarios incluyen los
tisanuros (callembola), ácaros y algunos escarabajos.
Consumidores terciarios incluyen escarabajos del suelo,
pseudoescorpiones, ciempies y hormigas. Esta fauna se alimenta fundamentalmente
de otros organismos del suelo. Debido a su gran tamaño y a la capacidad de
excavación algunos centípedos y hormigas pueden ayudar a mezclar y soltar el
suelo (como lo hacen las termitas, un consumidor primario constructor de
montículos). Aunque estas actividades por lo general ayudan a mejorar la
estructura del suelo, ninguno de estos organismos mezcla los residuos orgánicos
con las materias del suelo como las lombrices de tierra. Las raíces de las
plantas son también un aspecto importante en la vida dentro del suelo. Los
productos que se obtienen a partir de la fotosíntesis arriba del suelo se
trasladan a las raíces para su propio metabolismo. Gran parte del CO2 generado
en el suelo proviene de la respiración de las células de las raíces o de la
respiración de organismos del suelo que obtienen la mayoría de su energía a
partir de productos elaborados fotosintéticamente y luego trasladados a las
raíces. El mucilago gelatinoso que rodea las raíces jovenes brinda un lugar
ideal para que los organismos del suelo y las partículas de arcilla se
aproximen a las raíces. Además del mucilago, que se desprende de las células de
las raíces y la gran cantidad de compuestos exudados por estas últimas, hace
que la zona de la rizósfera sea particularmente rica en organismos del suelo.
Generalmente, la rizósfera contiene de 10 a 50 veces la cantidad de organismos, que se
han descubierto en el suelo a cierta distancia de las raíces (Paul y Clark
1989).
Diversidad biológica de los organismos del suelo
El primer objetivo de un buen manejo del cultivo y del
suelo, debería ser crear las condiciones para una comunidad altamente diversa
de organismos del suelo. La diversidad biológica del suelo, es parte importante
de la salud y estabilidad del agroecosistema. Una amplia mezcla de organismos
crea un sistema en el cual la competencia por las fuentes alimenticias, nichos
y dinámicas depredador-presa, ayudan a limitar las poblaciones de bacterias y
hongos que causan enfermedades, nemátodos parásitos de las plantas y problemas
insectiles. Algunos de estos organismos problema pueden actualmente estar
presentes en suelos con alta diversidad biológica, pero es muy probable que las
poblaciones de las distintas plagas sean muy escasas como para provocar efectos
significativos en los cultivos.
Las poblaciones microbianas están influenciadas por el
manejo de los cultivos y los residuos. En general, la diversidad de organismos
disminuye y la cantidad de biomasa microbiana también se reduce por el cambio
de los ecosistemas naturales a los agroecosistemas. Por ejemplo, después de 58
años de cultivos en el noroeste de EE.UU., el carbono microbial representó un
2,8% y 2,2% del carbono total del suelo bajo cultivos anuales y trigo-barbecho,
comparado con un 4,3% bajo pastos (Collins et al.1992). En Perú, hubo una
disminución dramática de la diversidad biológica de la macroflora del suelo en
los suelos cultivados intensivamente o en suelos de los bosques secundarios
comparados con suelos de bosques primarios, ya que aproximadamente de un 35% a
un 50% de las unidades toxonómicas se perdieron (Lavelle y Pahanasi 1989). La
disminución en las unidades toxonómicas y en las densidades de población no
fueron tan severas en los sistemas tradicionales de bajos insumos, como en las
prácticas intensivas de altos insumos.
El manejo del suelo y de los cultivos puede afectar la
dinámica poblacional de los organismos del suelo. Rotaciones complejas con
varios cultivos diferentes, grandes cantidades de residuos de distintos tipos
de cultivos y abonos, cultivos de cobertura y reducción de labranza, son
prácticas que ayudan a aumentar una población biológicamente diversa de
organismos del suelo. La técnica de combinar el uso de una gran cantidad de
diferentes fuentes de materiales orgánicos, se ha usado con éxito para
transformar un suelo que presentaba un grave problema de pudrición de raíz del
aguacate causado por Phytopthora, en un suelo que actualmente detiene la
enfermedad (Cook 1982). El cultivo de trébol Crimson fuera de la estación,
entre cultivos de maíz, produjo poblaciones significativamente más altas de una
variedad bacteriana, mayor biomasa microbiana y una mayor actividad enzimática
que sin el cultivo no hubiera ocurrido (Kirchner
et al. 1983). La utilización de mulch o simplemente dejar los residuos sobre la
superficie del suelo fomentará las poblaciones de lombrices que se alimentan en
la superficie. Los residuos superficiales tienden a acentuar la importancia de
los hongos en el proceso de descomposición. Los residuos superficiales son
también un buen hábitat para las arañas, las que que se alimentan de insectos y
pueden ayudar a reducir las poblaciones de plagas insectiles.
Materia orgánica activa
La fracción activa del
material muerto consiste en residuos frescos, así como también de residuos
levemente descompuestos. Estos residuos se presentan en el suelo como raíces y
otros materiales que se incorporan al suelo y estan disponibles para que los
organismos del suelo los descompongan con relativa facilidad. Los residuos
frescos son la parte más activa de la materia orgánica, con alrededor de un 60%
a 80% de descomposición durante el primer año.
En años recientes ha
existido mucho interés por separar diversas fracciones de materia orgánica
mediante procedimientos físicos ya sea por diferencias de densidad o de tamaño
(Christensen 1992). La parte más activa de la materia orgánica parece
presentarse como partículas que no están fuertemente asociadas con minerales
inorgánicos. Esta porción liviana de la materia orgánica se encuentra en mayor
abundancia en suelos vírgenes, compuesta de residuos relativamente frescos, que
se puede separar fácilmente del resto del suelo (Janzen et al. 1992). La
materia orgánica asociada con minerales del tamaño de la arena también se descompone
fácilmente, existiendo algún tipo de indicio de que parte de la materia
asociada con arcilla se mineraliza de manera relativamente fácil y es una
fuente importante del N disponible (Christensen 1992).
Bajo ciertas condiciones,
tales como el crecimiento a largo plazo del sobresuelo, la cantidad de materia
orgánica en el suelo puede ser bastante grande. En una investigación llevada a
cabo por Cambardella y Elliot (1992) se encontró que cerca del 40% del C total
(o materia orgánica) estaba presente como partículas bajo el suelo nativo. Sin
embargo, después de 20 años de un manejo de mulch de rastrojo para un sistema
de trigo/barbecho sólo el 19% de la materia orgánica estuvo presente en forma
de partículas.
Materia orgánica
descompuesta completamente
La fracción de materia
orgánica del suelo descompuesta completamente, y la relativamente estable, por
lo general reciben el nombre de humus. El humus está fuertemente ligado
con las fracciones de arcilla y limo y permanece en el suelo por largos
períodos de tiempo, con una presencia media del orden de los cientos o miles de
años. La materia orgánica asociada con partículas minerales del tamaño del limo
parece ser más estable cuando se asocia con arcillas (Christensen 1992).
El humus del suelo se
descompone de manera bastante lenta, con una descomposición de alrededor del 2%
al 5% anual. El humus contiene la mayor parte de la capacidad de intercambio
catiónico de la materia orgánica (cargas negativas que permiten la retención de
ciertos nutrientes como el calcio, el magnesio y el potasio).
Aunque mucha de la materia
orgánica que se descompone durante el año puede ser relativamente fresca,
cierta materia orgánica que es relativamente estable puede transformarse en
formas aprovechables mediante ciclos de secado, rehumidificación, congelamiento
y deshielo (Bartlett 1981, Bartlett y James 1980, Birch 1958, Mack 1963,
Soulides y Allison 1961). Al parecer las duras condicones impuestas sobre las
moléculas orgánicas rompen los enlaces, ya sea, con las partículas de limo y
arcilla o dentro de las moléculas mismas, solubilizando cantidades importantes
de materia orgánica, con lo que se permite el fácil acceso de los organismos a
la moléculas liberadas.
La función de la materia orgánica en la calidad del suelo
Aunque la materia orgánica es sólo un pequeño porcentaje
del peso de la mayoría de los suelos (generalmente de 1% al 6%), la cantidad y
el tipo de materia orgánica influye en casi todas las propiedades que
contribuyen a la calidad del suelo. La cantidad y calidad de la materia
orgánica puede cambiar las propiedades del suelo, cuando la estructura y
disponibilidad de los nutrientes mejora y existe más diversidad biológica en
suelos con un buen manejo de la materia orgánica. En algunos casos la materia
orgánica modifica los efectos de ciertas propiedades del suelo. Los diversos
efectos de la materia orgánica pueden agruparse bajo las influencias ejercida
en las propiedades físicas, químicas, nutricionales y biológicas del suelo.
Efectos físicos
La unión de las partículas de arena, limo y arcilla
conformando agregados estables, ayuda a mantener un buen mullido (condiciones
físicas del suelo para el crecimiento de las plantas). Los polisacáridos
producidos durante la descomposición de residuos orgánicos más la hifa fungal
estimulan el desarrollo de estos agregados estables del suelo. Un suelo que
tiene gran cantidad de materia orgánica tendrá una mejor agregación y tenderá a
ser menos denso, permitiendo un mejor desarrollo y penetración de las raíces,
que ante una situación de disminución de materia orgánica. Además, el suelo
tendrá tasas superiores de infiltración debido a una estructura superficial más
estable, siendo capaz de resistir la fuerza dispersiva del impacto de las gotas
de lluvia.
Las actividades de organismos más grandes que viven en el
suelo, tales como lombrices y hormigas, también ayudarán a mejorar la
infiltración de agua. El suelo estará menos propenso a la erosión si existe una
mayor infiltración de agua en vez de un escurrimiento superficial.
Los suelos arenosos con niveles más altos de materia
orgánica tienen una mayor cantidad de pequeños poros para almacenar el agua
disponible para las plantas y son menos propensos a la sequía. Por otro lado,
los suelos más arcillosos tienen un mejor drenaje interno, cuando existan
grandes cantidades de materia orgánica que cuando las cantidades son menores.
Efectos nutricionales y químicos
La materia orgánica es una fuente de nutrientes. Los
organismos la descomponen y transforman las formas orgánicas de los elementos
en formas que sirven a las plantas.
Además, por ser la principal fuente de capacidad de
intercambio catiónico (CIC), la materia orgánica ayuda a «almacenar» los
nutrientes disponibles, y los protege de la lixiviación que produce el agua.
Las moléculas orgánicas ayudan a quelar un gran número de micronutrientes,
tales como el Zinc (Zn) y el Hierro (Fe), además los proteje para evitar que
sean convertidos en formas menos disponibles para las plantas. En muchos suelos
la materia orgánica, debido a su naturaleza ácida débil, tiene un efecto de
amortiguación frente a cambios en el pH (Magdoff y Bartlett 1985).
Esto también puede ayudar a proteger las plantas de los
efectos nocivos de sustancias químicas, como por ejemplo la toxicidad por
aluminio (Hargrove y Thomas 1981).
Otros efectos biológicos
Los materiales húmicos en la materia orgánica estimulan el
crecimiento de las raíces y del cultivo (Lee y Bartlett 1976, Chen y Aviad
1990). Aunque no está claro lo que produce estos efectos, al parecer no es una
influencia nutricional directa.
La importancia de la diversidad biológica en los suelos se
ha subrayado anteriormente.
Un suelo con alto contenido de materia orgánica, originada
en distintas fuentes y en el que se han practicado buenas rotaciones tenderá a
tener una comunidad más diversa de organismos y de este modo, brindará un
medioambiente biológico más adecuado para el crecimiento de las plantas que un
suelo con menor cantidad de materia orgánica. En general, la biomasa total de
los organismos del suelo también será mayor en un suelo rico en materia
orgánica que en un suelo que contenga menos.
Debido a los efectos físicos, nutricionales y químicos
discutidos anteriormente, las plantas que crecen en suelos ricos en materia
orgánica tenderán a ser más sanas y menos susceptibles al daño de las plagas
que aquellas que crecen en suelos con disminución parcial de materia orgánica.
Además, la presencia de diversas poblaciones de organismos cuando la materia
orgánica del suelo es abundante ayuda a asegurar un ambiente de plagas menos
hostil para las plantas de cultivo. Las numerosas influencias físicas, químicas,
nutricionales y biológicas se combinan para dar a la materia orgánica una
influencia abrumadora sobre la calidad del suelo.
Flujos de nutrientes y ciclaje
No todos los nutrientes de los cultivos del suelo están
disponibles para las plantas.
Un elemento, como el potasio que es parte estructural de
un grano de arena, puede no estar disponible para el uso de la planta. Del
mismo modo, cuando un nutriente como el nitrógeno o el fósforo es parte
estructural de una gran molécula orgánica, las plantas no son capaces de
usarlo. Los nutrientes son tomados por las plantas desde la solución del suelo,
generalmente en la forma de iones simples como el nitrato (NO3), fosfato
(H2PO4) y (HPO4)-2), potasio (K+), magnesio (Mg+2), etc. Los nutrientes están disponibles
para las plantas al ser solubilizados o absorbidos a partir de los minerales y
absorbidos por la capacidad de intercambio catiónico de las arcillas y del
material orgánico bien descompuesto. Aún más, los organismos del suelo
convierten muchos elementos de moléculas orgánicas a moléculas inorgánicas.
Durante este proceso de mineralización, los elementos se
transforman en formas disponibles que las plantas pueden usar. De esta manera,
la materia orgánica del suelo, desempeña un papel clave en el ciclaje de
nutrientes, tanto como una fuente de capacidad de intercambio de cationes como
de depósito de nutrientes que se convertirán lentamente en formas disponibles
mediante la actividad biológica. Como la vasta mayoría de los organismos del
suelo participan en el proceso de descomposición, influencian el reciclaje de
nutrientes.
Uno de los problemas de la producción agrícola
convencional es la contaminación de aguas superficiales y subterráneas con
nutrientes. Además, la cantidad relativamente alta de nutrientes disponibles en
la producción agrícola convencional puede causar
mayor susceptibilidad para la infestación de insectos, como también una disminución
en valor nutricional de los alimentos producidos. Durante las épocas del año
cuando la lluvia (más el riego) excede la evapotranspiración, pueden
presentarse cantidades importantes de lixiviación y /o escurrimiento. Si en ese
momento se encuentra presente una gran cantidad de nitrato, se produce una
contaminación sustancial de las aguas subterráneas. Cuando se utilizan grandes
cantidades de fertilizantes comerciales o abonos que contienen nutrientes
disponibles para ser usados, es posible que se acumulen altos niveles de
nitrato en el suelo. Este problema está extendido y entendido como un gran
problema ambiental de alcance nacional (Benbrook 1989, OTA 1990).
Un ciclo ideal de
nutrientes, tendría las siguientes características. Los nutrientes estarían
presentes en formas disponibles en cantidad y proporción relativa, en conjunto con
o sincronizados con las necesidades de captación del cultivo establecido.
Debería haber un nivel de
nutrientes disponibles tan bajo como sea posible durante la época del año
cuando se espera la lixiviación o el escurrimiento. Otro objetivo sería disminuir
los insumos de los nutrientes de fuera del predio y, hasta donde se pueda, usar
nutrientes provenientes de un ciclo interno del predio y fijación biológica del
nitrógeno. En este «apretado» ciclo de nutrientes habría pocas pérdidas de
éstos desde el predio, excepto las ventas de cultivos y animales. La
lixiviación, la volatilización y las pérdidas por escurrimiento serían
reducidas a un mínimo absoluto. En una situación ideal, el 100% de los
nutrientes que entran a un predio como semillas, fertilizantes, abonos, etc.,
saldrían de éste como productos agrícolas.
Pocos podrían siquiera
alcanzar completamente la situación ideal descrita anteriormente.
La lixiviación de los
nutrientes en las regiones húmedas y los procesos naturales de acidificación
que se dan en suelos, no pueden detenerse completamente.
Tampoco se puede detener la
conversión de nutrientes disponibles en formas que no son disponibles para las
plantas. Sin embargo, existe mucho espacio para el mejoramiento en la mayoría
de los predios. Muchos de los sistemas agrícolas convencionales tienen ciclos
de nutrientes extremadamente «permeables». Los ciclos de nutrientes potencialmente
«permeables» pueden darse con muchos tipos de actividades agrícolas diferentes.
Un ejemplo, es el típico predio lechero de los E.E.U.U. En el ciclo de nutrientes,
éstos entran al predio como alimentos y minerales comprados, animales comprados
y fertilizantes (Figura 16.1). Los nutrientes salen del predio en la forma de
leche, animales y cultivos vendidos, como también en el agua (por escurrimiento
y lixiviación) y como pérdidas gaseosas. Los nutrientes también ciclan en el
predio, desde el suelo a las plantas, a los animales, al abono y de nuevo al
suelo. Cuando la diferencia entre los insumos de los nutrientes y los
nutrientes que salen en los productos agrícolas embarcados desde el predio es
grande, existe una gran fuente de nutrientes en exceso que pueden causar
problemas ambientales.
El grado del problema
potencial puede evaluarse a partir de una estimación del equilibrio de
nutrientes de los insumos y la producción manejados para un predio lechero de
85 vacas (Tabla 16.2). Resulta interesante que una proporción importante del N,
P y del K llega al predio en la forma de alimento comprado para forraje. Se estima
que sólo aproximadamente una tercera parte del N, P y K que entra al predio lechero
sale como leche, carne y cultivos. Esto significa que quedan al menos
temporalmente, alrededor de las dos terceras partes. A medida que los
nutrientes se constituyen en los suelos, el potencial de contaminación del agua
superficial o subterránea aumenta en forma alarmante.
Al aumentar la proporción de animales en los predios y
suponiendo que se mantiene el mismo manejo de los sistemas, el problema del
exceso de nutrientes proveniente del ganado se agudiza dramáticamente. Esto
conduce a que los niveles de nutrientes del suelo excedan las necesidades de
los cultivos, permitiendo que entren en acción altas tasas de polución por
lixiviación del agua, la cual corre a través o sobre los mencionados predios.
Los insumos de los nutrientes y la producción mencionados
con antelación se basan en un sistema convencional que se apoya en un hato de
vacas lecheras y grandes cantidades de alimento comprado. Sin embargo, existe
un considerable interés en el uso de sistemas de pastoreo manejados en forma
intensiva a fin de proveer la mayoría del forraje necesario de las vacas
durante la época de crecimiento, disminuyendo a la vez los alimentos
concentrados. Si la cantidad de alimento comprado fuera del predio se pudiera
reducir a la mitad, la proporción del N, P y K que ingresan y luego salen como
ventas, aumentarían de forma significativa, hasta en un 47%, 48% y 54%
respectivamente.
Manejo estratégico del suelo y cultivos para mejorar la
calidad del suelo
La mejor manera para desarrollar un suelo de alta calidad
es manejar el suelo y cultivos, para incentivar la estructura y mantención de
altos niveles de materia orgánica, incluyendo la mantención de una cantidad
activa de materia orgánica (Magdoff 1993).
Esforzándose en mantener ese objetivo, la práctica de la
óptima administración del predio es ineludible. Se dispone de numerosas
estrategias para este objetivo y éstas se debieran usar regularmente en todos
los predios.
La cantidad de materia orgánica en un suelo en particular
es el reflejo de variadas intervenciones en el tiempo, ya sean de origen
natural y/o humano. El cambio del contenido de materia orgánica del suelo,
después de transcurrido un año, es la diferencia entre lo que se ha agregado y
lo que se ha perdido. Esto se puede expresar mediante esta simple ecuación:
SOM (materia orgánica del suelo) = adiciones - pérdidas.
Cuando lo agregado excede a lo perdido, SOM aumenta. En
sentido contrario, si las pérdidas son mayores a lo agregado, SOM disminuye.
Cuando un sistema de cultivo ha operado durante largo tiempo, se logra un equilibrio
cuando lo agregado y lo pérdido se igualan. Bajo estas condiciones no habrá
cambios en los niveles de materia orgánica.
Queda claro que sólo hay dos caminos principales para
estructurar y mantener cantidades aceptables de materia orgánica en los suelos:
(1) aumentar la tasa de incorporación de materia orgánica a los suelos, y (2)
disminuir la tasa de pérdida de materia orgánica.
Mejor utilización de los cultivos y otros residuos
orgánicos
En muchas partes del mundo, los residuos de los cultivos
se ven como un estorbo debido a que pueden albergar a plagas de insectos y a
veces interferir con la preparación del suelo para el siguiente cultivo. De
esta forma la quema, en el predio, de los residuos es una práctica común. Esto,
no obstante, priva al suelo de materia orgánica potencialmente beneficiosa. La
quema de residuos reduce el material energético disponible para los organismos
del suelo y dará como resultado una disminución de la biomasa microbiana (Collins et al. 1992). Además, en los países en
desarrollo los residuos de cultivos y abonos se sacan a veces desde el campo,
para usarlos como combustible para cocinar, calentar o como materiales de
construcción. Estas prácticas, aunque ciertamente más comprensibles que la
quema de residuos en el campo, también son dañinas para la formación de materia
orgánica del suelo. No sólo no se devuelven los residuos en cantidades
suficientes, sino que los suelos desnudos quedan expuestos a la erosión que
remueve el mantillo enriquecido con materia orgánica.
De este modo, la mejor
utilización de los residuos, como mulch o para su incorporación al suelo,
mejorará las adiciones de materia orgánica a los suelos y disminuirá la
cantidad perdida por la erosión.
La formación de
compost a partir de los desechos
domésticos y residuos de cultivos, como también la de otros residuos orgánicos
disponibles localmente, pueden proporcionar una mejora valiosa del suelo. La
formación de compost ayuda a disminuir la masa de materia, a matar las semillas
de malezas y las enfermedades que causan los organismos, disminuye las
emanaciones putrefactas posiblemente nocivas y estabiliza los nutrientes.
Muchos de estos materiales pueden estar disponibles en pequeñas cantidades en
un momento dado y puede no ser posible o no valer la pena aplicarlos
directamente al suelo de manera inmediata. Algunos materiales, debido a los
problemas de emanaciones o atracción de nemátodos, no pueden simplemente dejarse
de lado para un uso futuro. La práctica de formar compost a partir de los
materiales orgánicos disponibles le permite así al agricultor una mayor
flexibilidad en el uso de diversas fuentes de residuos.
Práctica de buenas rotaciones
Desde el punto de vista de
la calidad del suelo, existen numerosos factores a considerar cuándo se evalúan
las rotaciones. Al añadir los residuos de diferentes especies de plantas a los
suelos, las rotaciones ayudan a mantener la diversidad biológica. Esto ocurre porque
cada tipo de residuo de plantas, mientras esté disponible para muchos
organismos, puede también estimular y/o inhibir a los organismos específicos
del suelo. Existe un «efecto de rotación» bien definido, en el que los cultivos
sembrados a continuación de otro cultivo (especialmente leguminosas), rinden
mejor que cuando se siembran en monocultivo continuo. Este efecto es adicional
a los efectos nutricionales benéficos del nitrógeno al sembrar un cultivo de
cereales después de uno de leguminosas. Una parte del efecto de la rotación se
puede deber a la colonización de organismos benéficos alrededor de las raíces
de los cultivos, proporcionando una mejor protección en contra de los organismos
potencialmente dañinos (Jawson et al. 1994).
Otro problema a considerar
al evaluar las rotaciones es el grado de perturbación del suelo causado por la
siembra de ciertos cultivos. Los cultivos perennes, sean éstos cultivos
arbóreos (con suelo cubierto por cultivos de cobertura o pasto entre los árboles)
o forraje perenne para animales, causan de manera significativa menos
perturbación al suelo que los cultivos anuales. La perturbación disminuida,
como también las mayores cantidades de residuos y biomasa viviente sobre la
superficie del suelo dado por cultivos de cobertura o cultivos de pasto,
disminuirán la pérdida de materia orgánica del suelo al reducir la tasa de
descomposición y al disminuir la erosión de la superficie del suelo, rica en
materia orgánica.
Un tercer problema
relacionado con las rotaciones es que los distintos cultivos adicionarán
nuevamente diferentes cantidades de residuos al suelo. Los cultivos de forraje
perenne tienden a añadir muchos residuos por medio del vuelco de las raíces.
Los restos de hojas y tallos de muchos cultivos de granos
pueden además proporcionar un suministro abundante de residuos orgánicos. Las
rotaciones se tratan en detalle en el Capítulo 11.
Uso de cultivos de cobertura
Desde mediados de la década de 1980, ha habido un
creciente interés en el uso de cultivos de cobertura. Esto es de hecho el
renacimiento del interés en una práctica que se usaba en la antigua Roma, hace
unos 2.000 años, e incluso antes, en China. A pesar de que los cultivos de
cobertura están tratados en detalle en el Capítulo 10, es importante poner
énfasis en la importancia de los cultivos de cobertura desde el punto de vista
de la calidad del suelo. Los cultivos de cobertura pueden añadir materia orgánica
a un suelo cuando se les permite morir o incorporarse al suelo. Los cultivos de
cobertura, al mantener cubierto el suelo e interceptar las gotas de lluvia,
disminuy en la destrucción de los agregados superficiales y de este modo
promueven la infiltración del agua en el suelo disminuyendo el escurrimiento y
la erosión. Algunos cultivos de cobertura, como el trébol dulce, pueden
fomentar el desarrollo de una mejor estructura del suelo a través del
crecimiento de sus largas raíces que son capaces de penetrar en subsuelos
densos.
Integración de animales a los sistemas de cultivo
Uso de abono
Cuando los animales forman parte del sistema de cultivo,
se generan numerosas ventajas para mantener la calidad del suelo mediante el
manejo de materia orgánica. Una razón es que habrá abono animal disponible para
aplicarlo a los suelos. El abono animal puede desempeñar un papel muy
importante al proporcionar nutrientes disponibles para los cultivos y en la
constitución de la materia orgánica del suelo. Otra razón es que habrá una
rentabilidad económica proveniente de la incorporación de cultivos de forraje,
como alfalfa o combinaciones de trébol-pasto, a la rotación. Estos cultivos
ayudan a construir la materia orgánica del suelo, a formar su estructura y a la
incorporación del nitrógeno para ser usado por cultivos sucesivos. Los animales
también pueden, al pastar, arrancar los residuos de los cultivos que podrían
albergar agentes patógenos durante el invierno, mientras van dejando atrás el
abono.
Labranza reducida
En general, mientras mayor sea la perturbación del suelo
durante su preparación para el establecimiento del cultivo, mayor será la tasa
de descomposición de la materia orgánica (Reicosky y Lindstrom 1994). Aunque
esto puede proporcionar algunos beneficios al hacer que los nutrientes estén a
disposición de las plantas más rápidamente, resulta más difícil mantener
niveles altos de materia orgánica en la labranza tradicional (arado con
vertedera seguido por discado superficial), lo que causa una mayor perturbación
al suelo que en los sistemas de labranza reducidos. Además, el uso de la
labranza tradicional tiende a promover la erosión al dejar algunos residuos para
proteger la superficie y por tanto disminuye la agregación natural.
La gravedad de la perturbación del suelo se puede
disminuir en gran parte al usar sistemas de labranza reducidos para la
preparación y la siembra. El sistema de labranza
reducida más nuevo es el de labranza cero, cuando sólo se perturba una estrecha
franja donde se habrá de sembrar la semilla. Esto deja la cantidad máxima de residuos
cubriendo el suelo. Otros tipos de sistemas de labranza reducida, como el arado
de cincel, están también disponibles. La labranza reducida se analiza en más detalle
en el Capítulo 11.
Control
de la erosión
Debido a que los materiales
erosionados de los suelos generalmente se remueven del mantillo y son ricos en
materia orgánica con respecto al resto del suelo, la erosión es un gran
problema de calidad del suelo. El principal problema de sembrar cultivos en
suelos erosionados, es que generalmente no existe un mantillo suficiente para
una mejor nutrición y las propiedades de almacenamiento del agua.
Algunos suelos están
particularmente propensos a la erosión eólica y del agua. Los suelos derivados
de loess y que contienen grandes cantidades de sedimento y arenas muy finas,
como aquellos en el medioeste norteamericano y en la planicie central del norte
de China, son sensibles a la erosión causada por el agua y requieren
precauciones extras. Las tasas de pérdida del suelo en un agroecosistema
erosionado, en esta región de China, son enormes, con 100 a 200 ó más toneladas
removidas por hectárea (Hamilton y Luk 1993).
Mientras que los suelos con
gran cantidad de materia orgánica son menos propensos a la erosión, el control
de ésta también ayuda a mantener los niveles de materia orgánica del suelo. El
uso mulch, cultivos de cobertura, cultivos con pasto y labranza reducida (todas
tratadas anteriormente) ayudan a reducir la tasa de erosión del suelo, pero se
pueden requerir además otras prácticas específicas de control de la erosión.
Para los suelos propensos a
la erosión, la labranza y la siembra deberían realizarse en contorno. Además
sería necesario establecer vías de agua que tengan pasto para ayudar a que el
agua abandone el campo sin horadar canales profundos, asimismo se debe nivelar
la tierra para ayudar a que el agua superficial fluya hacia las vías de agua.
La construcción de terrazas a nivel del suelo para la siembra es otra práctica
de control de la erosión que puede ayudar a estabilizar el suelo.
Mejor uso de los ciclos de nutrientes
Depender de fuentes locales
y biológicas de nutrientes es un objetivo en el cual se deberían centrar todos
los esfuerzos, puesto que es alcanzable en muchas fincas.
Esto se puede lograr
maximizando el uso de nutrientes a medida que se ciclan en el predio. El uso de
rotaciones que incluyen los cultivos de pastos con un gran porcentaje de
composición de leguminosas puede proporcionar una cantidad sustancial de nitrógeno
para los cultivos que no son de leguminosas durante los siguientes dos años.
Reducir las pérdidas por lixiviación y escurrimiento de los nutrientes, estructurando
la materia orgánica del suelo y el uso de los cultivos de cobertura, ayudará a
cerrar el ciclo de nutrientes y promoverá el uso nuevamente de los nutrientes en
el campo. Hacer pruebas de suelo regularmente también ayudará a asegurar que no
se acumulen niveles excesivos de los nutrientes disponibles.
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