1.11: Suelos

INTRODUCCIÓN

El suelo juega un papel importante en los ecosistemas terrestres. Para que una comunidad de productores y consumidores se establezca en la tierra, el suelo debe estar presente. Además, la calidad del suelo suele ser un factor limitante para el crecimiento poblacional en los ecosistemas. El suelo es una mezcla compleja de materiales inorgánicos, materiales orgánicos, microorganismos, agua y aire. Su formación comienza con la meteorización del lecho rocoso o el transporte de sedimentos desde otra zona. Estos pequeños granos de roca se acumulan en la superficie de la tierra. Ahí se mezclan con materia orgánica llamada humus, que resulta de la descomposición de los desechos y tejido muerto de organismos. El agua de lluvia y el aire infiltrantes también contribuyen a la mezcla y quedan atrapados en los espacios porosos. Este proceso de formación es muy lento (cientos a miles de años), y así la pérdida o degradación del suelo puede ser muy perjudicial para una comunidad.

PERFIL DE SUELO

Los suelos maduros están estratificados. Estas capas se conocen como horizontes de suelo, y cada una tiene una textura y composición distintas. Un suelo típico tiene un perfil de suelo que consta de cuatro horizontes, los cuales se designan: O, A, B y C. El horizonte O es la capa superior en la superficie terrestre. Consiste en hojarasca superficial, como hojas caídas (duff), palos y otro material vegetal, desechos animales y organismos muertos. Un horizonte O distinto puede no existir en todos los ambientes de suelo (por ejemplo, suelo desértico). Debajo del horizonte O se encuentra el horizonte A, que también se conoce como capa superficial del suelo. Esta capa contiene humus orgánico, que por lo general le da un color oscuro distintivo. El horizonte B, o subsuelo es la siguiente capa hacia abajo desde la superficie. Consiste principalmente en materiales de roca inorgánicos como arena, limo y arcilla. El horizonte C se asienta sobre el lecho rocoso y, por lo tanto, está formado por fragmentos de roca desgastados. El lecho rocoso es la fuente de los materiales inorgánicos progenitores que se encuentran en el suelo.

El horizonte O protege la capa superior del suelo subyacente de la erosión y la pérdida de humedad por evaporación. Los horizontes O y A en suelos maduros típicos tienen abundancia de microorganismos (por ejemplo, hongos, bacterias), lombrices e insectos. Estos organismos descomponen el material orgánico de organismos muertos y desechos animales en nutrientes inorgánicos utilizables por las plantas. El humus orgánico en el horizonte A ayuda a retener agua y nutrientes, convirtiéndolo en la capa más fértil. Por lo tanto, las plantas con raíces poco profundas se anclan en el horizonte A. El agua que se filtre a través de las capas superiores puede disolver minerales solubles en agua y transportarlos a capas inferiores en un proceso llamado lixiviación. Las partículas de arcilla muy finas también pueden transportarse filtrando agua y acumularse en la capa del subsuelo. La acumulación de partículas de arcilla y minerales lixiviados puede conducir a la compactación del horizonte B. Esta compactación puede limitar el flujo de agua a través de la capa y hacer que el suelo de arriba quede anegado.

El horizonte B no es tan fértil como el horizonte A, pero las plantas profundamente arraigadas pueden utilizar el agua y los minerales lixiviados en esta capa. El horizonte C representa una zona de transición entre el lecho rocoso y el suelo. Carece de material orgánico, pero puede estar saturado de agua subterránea que es incapaz de moverse más profundo debido a la sólida barrera del lecho rocoso debajo.

Los diferentes tipos de suelo pueden tener diferentes números de horizontes, y la composición y grosor de esos horizontes pueden variar de un suelo a otro. El tipo de suelo depende de una serie de factores que incluyen: el tipo de material rocoso padre, el tipo de vegetación, la disponibilidad de materia orgánica, agua y minerales, y el clima. Los suelos de pastizales y desérticos carecen de un horizonte O significativo ya que generalmente no tienen hojarasca. El suelo de pastizales puede tener un horizonte A muy espeso y fértil, mientras que los suelos desérticos y de selva tropical pueden tener horizontes A muy delgados y pobres en nutrientes. Los horizontes A en bosques de coníferas pueden estar severamente lixiviados.

CARACTERÍSTICAS DEL SUELO

La mayor parte del suelo consiste en material rocoso inorgánico degradado. Las cantidades relativas de diferentes tamaños y tipos de partículas o granos de roca determinan la textura del suelo. Los tres tipos principales de granos de roca que se encuentran en el suelo son: arena, limo y arcilla. Los granos de arena tienen los tamaños de grano más grandes (0.05 - 2.0 mm) de los tres. Las partículas de limo son de grano fino (0.05-0.002 mm) y las partículas de arcilla son de grano muy fino (<0.002 mm). Los granos de arena le dan al suelo su sensación arenosa, y las partículas de arcilla lo hacen pegajoso. Los suelos se nombran de acuerdo a donde su limo de arena y composición arcillosa parcelas en un triángulo de estructura de suelo. Diversas regiones del triángulo reciben diferentes nombres. Un suelo que contiene alrededor de 20:40:40 mezcla de arcilla, limo y parcela de arena Un suelo franco típico se compone de aproximadamente una mezcla 20:40:40 de arcilla, limo y arena. Si el porcentaje de arena es un poco mayor, el suelo se llama marga arenosa, y si el porcentaje de limo es un poco mayor el suelo es franco limoso.

La textura del suelo determina su porosidad y permeabilidad. La porosidad del suelo es una medida del volumen de espacios porosos entre los granos del suelo por volumen de suelo y determina la capacidad de retención de agua y aire (oxígeno) del suelo. Los granos gruesos con poros grandes proporcionan una mejor aireación y los granos finos con poros pequeños proporcionan una buena retención de agua.

El tamaño promedio de poro determina la permeabilidad del suelo o la facilidad con la que el agua puede infiltrarse en el suelo. Los suelos arenosos tienen bajas porosidades y altas permeabilidades (es decir, el agua no se retiene bien, pero fluye a través de ellos fácilmente, y la aireación es buena). Por otro lado, los suelos arcillosos tienen altas porosidades y bajas permeabilidades (es decir, el agua se retiene muy bien, pero no fluye a través de ella fácilmente y la aireación es pobre). Por lo tanto, la textura del suelo es importante para determinar qué tipo de vegetación prospera en un suelo en particular.

La estructura del suelo o “tilth” está relacionada con la textura del suelo. El tilth del suelo describe cómo los diversos componentes del suelo se adhieren entre sí en grumos. Se determina por la cantidad de arcilla y humus en el suelo. Las propiedades físicas y químicas de la arcilla y el humus les permiten adherirse a otras partículas del suelo, formando así grandes agregados. Estas mismas propiedades también ayudan a proteger el suelo de la lixiviación de nutrientes. Los suelos carentes de arcilla y humus son muy sueltos y son fácilmente soplados o desplazados por el viento (es decir, dunas de arena en el desierto).

Fertilidad del suelo y pH

Hay 16 elementos esenciales para el crecimiento de las plantas. Las plantas obtienen tres de ellas principalmente del aire y el agua: carbono, hidrógeno y oxígeno. Los otros 13 elementos generalmente provienen del suelo. Estos elementos esenciales para el crecimiento de las plantas pueden agruparse en tres tipos: macronutrientes primarios (nitrógeno, potasio, fósforo), macronutrientes secundarios (calcio, magnesio, azufre) y micronutrientes (boro, cloro, hierro, manganeso, cobre, zinc, molibdeno). Los macronutrientes primarios disponibles en el suelo suelen ser el factor limitante en el crecimiento de las plantas. En suelos no perturbados, estos macronutrientes son reabastecidos por los ciclos naturales de la materia. En los suelos cultivados, se eliminan del ciclo natural en cantidades tan grandes cuando se cosechan los cultivos que generalmente deben ser reemplazados por medios suplementarios (por ejemplo, fertilizantes). Debido a que los micronutrientes son requeridos por las plantas en cantidades mucho menores, a menudo se mantienen naturalmente en el suelo en cantidades suficientes para hacer innecesaria la suplementación con fertilizantes.

Un factor importante que afecta la fertilidad del suelo es el pH del suelo (el log negativo de la concentración de iones de hidrógeno). El pH del suelo es una medida de la acidez o alcalinidad de la solución del suelo. En la escala de pH (0 a 14) un valor de siete representa una solución neutra; un valor menor a siete representa una solución ácida y un valor mayor a siete representa una solución alcalina. El pH del suelo afecta la salud de los microorganismos en el suelo y controla la disponibilidad de nutrientes en la solución del suelo. Los suelos fuertemente ácidos (menos de 5.5) dificultan el crecimiento de bacterias que descomponen la materia orgánica en el suelo. Esto da como resultado una acumulación de materia orgánica no descompuesta, que deja importantes nutrientes como el nitrógeno en formas que son inutilizables por las plantas.

El pH del suelo también afecta la solubilidad de los minerales que contienen nutrientes. Esto es importante porque los nutrientes deben disolverse en solución para que las plantas los asimilen a través de sus raíces. La mayoría de los minerales son más solubles en suelos ligeramente ácidos que en suelos neutros o ligeramente alcalinos.

Los suelos fuertemente ácidos (pH cuatro a cinco), sin embargo, pueden resultar en altas concentraciones de aluminio, hierro y manganeso en la solución del suelo, lo que puede inhibir el crecimiento de algunas plantas. Otras plantas, sin embargo, como los arándanos, prosperan en suelos fuertemente ácidos. A pH alto (mayor a 8.5) muchos micronutrientes como el cobre y el hierro se vuelven limitados. El fósforo se vuelve limitado tanto a pH bajo como alto. Un rango de pH del suelo de aproximadamente seis a ocho es propicio para el crecimiento de la mayoría de las plantas.

DEGRADACIÓN DEL SUELO

El suelo puede tardar cientos o miles de años en madurar. Por lo tanto, una vez que se pierde la capa superior fértil del suelo, no se reemplaza fácilmente. La degradación del suelo se refiere al deterioro de la calidad del suelo y la reducción concomitante de su capacidad de producción. Los suelos se degradan principalmente por erosión, pérdida de materia orgánica, pérdida de nutrientes y salinización. Tales procesos a menudo surgen de un mal manejo del suelo durante las actividades agrícolas. En casos extremos, la degradación del suelo puede conducir a la desertificación (conversión de la tierra a condiciones desérticas) de tierras de cultivo y pastizales en regiones semiáridas.

La erosión es la mayor causa de degradación del suelo. La productividad del suelo se reduce como resultado de la pérdida de nutrientes, capacidad de almacenamiento de agua y materia orgánica. Los dos agentes de erosión son el viento y el agua, que actúan para eliminar las partículas más finas del suelo. Esto conduce a la compactación del suelo y a una mala inclinación del suelo. Las actividades humanas como la construcción, la tala y el uso de vehículos todo terreno promueven la erosión al eliminar la cubierta vegetal natural que protege el suelo.

Las prácticas agrícolas como el sobrepastoreo y dejar los campos arados desnudos durante períodos prolongados contribuyen a la erosión de las tierras agrícolas. Cada año, se estima que dos mil millones de toneladas métricas de suelo son erosionadas de tierras agrícolas solo en Estados Unidos. El suelo transportado por los procesos de erosión también puede crear problemas en otros lugares (por ejemplo, obstruyendo las vías fluviales y llenando zanjas y áreas de tierra baja).

La erosión eólica ocurre principalmente en áreas planas, secas y áreas húmedas y arenosas a lo largo de cuerpos de agua. El viento no solo elimina el suelo, sino que también seca y degrada la estructura del suelo. Durante la década de 1930, las malas prácticas de cultivo y pastoreo —sumadas a las severas condiciones de sequía— llevaron a una severa erosión eólica del suelo en una región de las Grandes Llanuras que se conoció como el “Dust Bowl”. El viento despojó grandes áreas de tierras de cultivo de la capa superior del suelo y formó nubes de polvo que viajaron hasta el este de Estados Unidos.

La erosión hídrica es el tipo de erosión más prevalente. Ocurre de varias formas: erosión por salpicaduras de lluvia, erosión de láminas, erosión de arroyos y erosión de barrancos. La erosión por salpicaduras de lluvia ocurre cuando la fuerza de las gotas de lluvia individuales que golpean el suelo descubierto salpica partículas de suelo en el aire. Estas partículas desprendidas se transportan más fácilmente y pueden ser salpicadas aún más por la pendiente, provocando el deterioro de la estructura del suelo. La erosión de la lámina ocurre cuando el agua se mueve hacia abajo de la pendiente como una película delgada y elimina una capa uniforme de suelo. La erosión por rillos es la forma más común de erosión hídrica y a menudo se desarrolla a partir de la erosión El suelo se elimina a medida que el agua fluye por pequeños arroyos a través de la tierra. La erosión del barranco ocurre cuando los alquitranes se agrandan y fluyen juntos, formando un barranco profundo.

Cuando cantidades considerables de sal se acumulan en el suelo en un proceso conocido como salinización, muchas plantas son incapaces de crecer adecuadamente o incluso sobrevivir. Esto es especialmente un problema en las tierras de cultivo de regadío. El agua subterránea utilizada para el riego contiene pequeñas cantidades de sales disueltas. El agua de riego que no se absorbe en el suelo se evapora, dejando atrás las sales. Este proceso se repite y eventualmente se produce una salinización severa del suelo. Un problema relacionado es el registro de agua del suelo. Cuando las tierras de cultivo se riegan con cantidades excesivas de agua para lixiviar las sales que se han acumulado en el suelo, el exceso de agua a veces es incapaz de drenar adecuadamente. En este caso se acumula bajo tierra y provoca una elevación en el nivel freático subsuperficial. Si el agua salina sube al nivel de las raíces de las plantas, se inhibe el crecimiento de las plantas.

CONSERVACIÓN DE SUELOS

Debido a que la degradación del suelo suele ser causada por la actividad humana, la conservación del suelo suele requerir cambios en esas actividades. La conservación del suelo es muy importante para la agricultura, por lo que se han ideado diversos métodos de conservación para detener o minimizar la degradación del suelo durante la agricultura. Estos métodos incluyen: construcción de cortavientos, agricultura con labranza cero, cultivo de contornos, terrazas, cultivos en franjas y agroforestería.

Crear cortavientos plantando árboles altos a lo largo del perímetro de los campos agrícolas puede ayudar a controlar los efectos de la erosión eólica. Los cortavientos reducen la velocidad del viento a nivel del suelo, un factor importante en la erosión eólica. También ayudan a atrapar la nieve en los meses de invierno, dejando el suelo menos expuesto. Como beneficio secundario, los cortavientos también proporcionan un hábitat para aves y animales. Un inconveniente es que los cortavientos pueden ser costosos para los agricultores porque reducen la cantidad de tierras de cultivo disponibles.

Una de las formas más fáciles de prevenir la erosión eólica y hídrica de las tierras de cultivo es minimizar la cantidad de labranza o volteo del suelo. En la agricultura con labranza cero (también llamada labranza de conservación), la tierra se perturba lo menos posible al dejar residuos de cultivos en los campos. Las sembradoras especiales inyectan nuevas semillas y fertilizantes en el suelo no arado. Un inconveniente de este método es que los residuos del cultivo pueden servir como un buen hábitat para plagas de insectos y enfermedades de las plantas.

El cultivo de contornos implica arar y plantar hileras de cultivos a lo largo de los contornos naturales de tierras de suave pendiente. Las líneas de hileras de cultivos perpendiculares a la pendiente ayudan a ralentizar el escurrimiento del agua y así inhibir la formación de aleros y barrancos. Las terrazas son una técnica común utilizada para controlar la erosión hídrica en cerros y montañas de pendiente más pronunciada. Amplias terrazas niveladas se construyen a lo largo de los contornos de las laderas, y éstas actúan como presas que atrapan el agua para los cultivos y reducen la escorrentía.

El cultivo en tiras implica la siembra de diferentes cultivos en franjas alternas de tierra. Un cultivo suele ser un cultivo en hilera como el maíz, mientras que el otro es un cultivo que cubre el suelo como la alfalfa. El cultivo de cobertura ayuda a reducir la escorrentía de agua y atrapa el suelo erosionado del cultivo en hilera. Si el cultivo de cobertura es una planta fijadora de nitrógeno (por ejemplo, alfalfa, soja), entonces alternar las tiras de una siembra a la siguiente también puede ayudar a mantener la fertilidad de la capa superior del suelo.

La agroforestería es el proceso de siembra de hileras de árboles intercalados con un cultivo comercial. Además de ayudar a prevenir la erosión del suelo por el viento y el agua, los árboles proporcionan sombra que ayuda a promover la retención de humedad del suelo. La hojarasca de los árboles en descomposición también proporciona algunos nutrientes para los cultivos interplantados. Los propios árboles pueden proporcionar un cultivo comercial. Por ejemplo, los árboles frutales o de nueces pueden ser plantados con un cultivo de grano.