8.1: Introducción a la Salud del Suelo
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Introducción a la Salud del Suelo
(Adaptado de NRCS, 2017)
La salud del suelo también se conoce comúnmente como, calidad del suelo. Según lo define el Servicio de Conservación de Recursos Naturales, la salud del suelo es “la capacidad continua del suelo para funcionar como un ecosistema vital que sustenta plantas, animales y humanos”. Este concepto identifica el hecho de que sólo las cosas “vivas” pueden tener salud, enfatizando así el concepto de que un suelo es un ecosistema vivo. Al igual que con todas las entidades vivientes, incluidos los ecosistemas vivos, la única manera de mantener la vida es a través de un manejo adecuado.
El suelo no es simplemente un medio de cultivo inerte, sino que está compuesto por miles de millones de organismos biológicos, que van desde microscópicos hasta macroscópicos en tamaño. Juntos estos organismos ayudan a mantener la vida del suelo, así como muchos factores físicos, químicos y biológicos. Por lo tanto, el suelo es un ecosistema que puede proporcionar las siguientes capacidades: (NRCS, 2017)
- Regulación del agua - El suelo ayuda a controlar dónde va la lluvia, el deshielo y el agua de riego. El agua y los solutos disueltos fluyen sobre la tierra o hacia y a través del suelo.
- Sosteniendo la vida vegetal y animal - La diversidad y productividad de los seres vivos depende del suelo.
- Filtrar y amortiguar potenciales contaminantes - Los minerales y microbios en el suelo son responsables de filtrar, amortiguar, degradar, inmovilizar y desintoxicar materiales orgánicos e inorgánicos, incluidos los subproductos industriales y municipales y los depósitos atmosféricos.
- Nutrientes cíclicos - El carbono, el nitrógeno, el fósforo y muchos otros nutrientes se almacenan, transforman y ciclan en el suelo.
- Estabilidad física y soporte - La estructura del suelo proporciona un medio para las raíces de las plantas. Los suelos también brindan soporte para estructuras humanas y protección para tesoros arqueológicos.
Las capacidades de un suelo están determinadas por propiedades/cualidades inherentes y dinámicas dentro del suelo. La calidad inherente del suelo es, “la capacidad natural de un suelo para funcionar”. Un ejemplo de una propiedad/calidad inherente del suelo es cómo un suelo de textura arenosa drena más rápido que un suelo de textura arcillosa, o cómo un suelo profundo tiene más espacio para el crecimiento de raíces en comparación con un suelo con lecho rocoso en o cerca de la superficie. Esencialmente la idea detrás de propiedades/cualidades inherentes es que estas características no cambian fácilmente. Por el contrario, la calidad dinámica del suelo es, “cómo cambia el suelo dependiendo de cómo se maneje”. Las decisiones y esfuerzos de manejo pueden afectar factores como la cantidad de materia orgánica del suelo, la estructura del suelo y la capacidad de retención de agua y nutrientes. Así, la calidad dinámica del suelo se ve directamente afectada por la calidad inherente del suelo.
Un objetivo importante de la salud del suelo es manejar el suelo de una manera que mejore o mejore la función del suelo. Es importante entender que los suelos responderán de manera diferente al manejo dependiendo de las propiedades inherentes del suelo, por lo que se debe tener en cuenta cómo varían estas propiedades en el paisaje circundante. Otro objetivo central de la salud del suelo es evaluar y manejar el suelo para que funcione de manera óptima y para su uso actual y futuro. El monitoreo de los cambios en la salud del suelo es fundamental para determinar el manejo y prácticas sustentables del suelo
Estabilidad de Agregados
Un suelo con agregados fuertes generalmente tiene actividad biológica adecuada, materia orgánica y ciclos de nutrientes presentes. Cuando los agregados del suelo son débiles, puede ser un signo de degradación.
Dejar el suelo vulnerable a un mayor riesgo de erosión eólica y hídrica, e impedir la infiltración y el crecimiento radicular. La agregación es especialmente importante para la supervivencia de las comunidades biológicas del suelo y afectará la cantidad de espacio de poro entre las partículas del suelo, por lo que también afectará la densidad aparente, la CEC y muchas otras propiedades dinámicas del suelo.
Las partículas del suelo forman agregados como producto de agentes cementantes en el suelo incluyendo contenido de arcilla, cationes adsorbidos como calcio y magnesio, y contenido de óxido de hierro. La expansión y contracción de las partículas de arcilla a medida que se humedecen y luego se secan pueden desplazar y romper la masa del suelo y crear agregados o separarlos. Calcio, magnesio, hierro y aluminio estabilizan agregados vía sorción de materia orgánica. Por el contrario, la estabilidad de los agregados disminuye al aumentar las cantidades de sodio intercambiable: la dispersión se promueve cuando se acumulan demasiados iones de sodio entre las partículas del suelo.
La labranza de un suelo puede promover y destruir agregados de suelo. Si el suelo se encuentra en un nivel de humedad adecuado, la labranza puede romper terrones grandes en agregados naturales, creando una condición suelta y porosa que es propicia para el crecimiento de raíces y plántulas jóvenes, además de incorporar enmiendas orgánicas al suelo y matar las malas hierbas. Sin embargo, a lo largo de muchos años, las prácticas de labranza pueden aumentar la pérdida oxidativa de la materia orgánica del suelo, debilitando los agregados Si la labranza se realiza cuando el suelo está demasiado húmedo, los agregados del suelo pueden ser triturados o manchados, lo que resulta en una disminución de la macroporosidad y la creación de condiciones de estanques.
Un método para determinar si un suelo tiene agregados estables es realizar una prueba de apagado, la cual es recomendada por el Servicio de Conservación de Recursos Naturales del USDA.
CICLISMO DE
Hay varios nutrientes disponibles en las plantas que son importantes para la salud general de un suelo. Los tres principales nutrientes de importancia son N, P y K. Los nutrientes ocurren naturalmente en los suelos en forma mineral, a través de insumos biológicos, deposición atmosférica y aplicación de fertilizantes. Los nutrientes se pierden de los sistemas a través de procesos como escurrimiento, solubilidad en agua, absorción de plantas y lixiviación Al manejar un suelo para la producción de plantas, es importante comprender los ciclos de nutrientes, la disponibilidad y el potencial de pérdida.
El Ciclo del Nitrógeno
La nitrificación es la oxidación de formas reducidas de N, típicamente amonio (\(\ce{NH4+}\)), vía nitrito (\(\ce{NO2}\)), a nitrato (\(\ce{NO3^{-}}\)). El proceso comienza con bacterias autotróficas y quimiolitotróficas que oxidan el amonio generado por la mineralización de la materia orgánica y la adición de fertilizantes, produciendo nitrato y ácido, conduciendo a la acidificación del suelo. El proceso de nitrificación determina las cantidades relativas de diferentes fuentes de N inorgánico disponibles para el crecimiento de plantas y cultivos y es responsable de la pérdida significativa de fertilizante de N agregado.
La desnitrificación implica la reducción de nitrato a nitrito, óxido nítrico, óxido nitroso y gas nitrógeno. Este proceso es catalizado por bacterias, arqueas y hongos, y es esencial para devolver el N a la atmósfera.
En comparación con otros macronutrientes, como S y Ca, la concentración de fósforo en la solución del suelo es muy baja, generalmente variando de 0.001 mg/L en suelo infértil a 1 mg/L en suelos fuertemente fertilizados. Las raíces de las plantas absorben P disuelto en solución del suelo, principalmente como iones fosfato (HPO 4 2- y H 2 PO 4), determinados por el pH del suelo. En suelos fuertemente ácidos (pH 4 5.5), domina H 2 PO 4 2-, mientras que los suelos alcalinos contienen principalmente HPO 4 2-. El fósforo se pierde del suelo por remoción de plantas, erosión de partículas de suelo portadoras de P, P disuelto en agua de escorrentía superficial y lixiviación al agua subterránea. Las adiciones de P al suelo desde la atmósfera son pequeñas pero pueden equilibrar las pérdidas en ecosistemas no perturbados. Para una producción óptima del cultivo, se puede requerir el aporte del fertilizante para superar la remoción en la cosecha del cultivo. El fósforo retenido en formas orgánicas puede ser mineralizado e inmovilizado por los mismos procesos generales que liberan N y C del SOM: inmovilización y mineralización. 1 Estos procesos están influenciados por los mismos factores que controlan la descomposición general del SOM: temperatura, humedad y labranza.
1 Es probable que se produzca la inmovilización neta de P soluble si los residuos agregados al suelo tienen una relación C/P mayor a 300:1, mientras que la mineralización neta es probable si la relación es inferior a 200:1.
A diferencia del fósforo, el potasio se encuentra en niveles comparativamente altos en la mayoría de los suelos minerales, sin embargo, la cantidad de K contenida en una condición fácilmente intercambiable suele ser muy pequeña. Sin embargo, con el tiempo K puede ser liberado a formas intercambiables y disueltas en la solución del suelo y puede ser rápidamente absorbido por las plantas.
El potasio se pierde fácilmente por lixiviación, lo que puede reducirse aumentando la capacidad de intercambio catiónico (CEC) del suelo. 2 Encalar un suelo ácido para elevar el pH puede reducir las pérdidas por lixiviación como wel. Las plantas toman grandes cantidades de K, por lo que la eliminación de biomasa es otra fuente de pérdida de K en los suelos. Esta situación se ve incrementada por el consumo de lujo, o la tendencia de las plantas a absorber potasio soluble en exceso si se presentan cantidades suficientemente grandes.
2 CEC es la atracción de iones de potasio cargados positivamente a los sitios de intercambio catiónico cargados negativamente en arcilla y materia orgánica.
Las formas de potasio en los suelos, como se muestra en el gráfico anterior, incluyen K en estructura mineral primaria (no disponible para la absorción de plantas), K no intercambiable en minerales y compuestos secundarios (disponible lentamente) y K+ intercambiable en coloides del suelo y K2O soluble en agua (fácilmente disponible, solo 1-2% del suelo total potasio).
El ciclo del carbono ilustra el papel del suelo en el ciclo C global. ¡Hay más C almacenado en el suelo que en la atmósfera y biomasa aérea combinada! El suelo C está en forma de compuestos orgánicos creados originalmente a través de la fotosíntesis, en los que las plantas convierten la atmósfera\(\ce{CO2}\) en materia vegetal, y entran en el sistema del suelo a medida que las plantas y los animales mueren y se descomponen. Los organismos del suelo consumen la materia orgánica extrayendo energía y nutrientes y liberando agua, calor y de\(\ce{CO2}\) regreso a la atmósfera. Si se agrega materia orgánica al suelo a un ritmo más rápido de lo que los organismos la convierten\(\ce{CO2}\), el C se eliminará gradualmente de la atmósfera y se secuestrará en el suelo.
El cultivo airea el suelo, desencadenando una mayor actividad biológica, y por lo tanto una rápida descomposición, pérdida de SOM y la liberación de SOM\(\ce{CO2}\) a la atmósfera. La mayoría de las pérdidas de C en el suelo ocurren en los primeros años después del inicio del cultivo, y actualmente los agricultores y científicos están interesados en revertir ese efecto aumentando el C almacenado en los suelos a través del manejo. (Fuente: NRCS East National Technology Support Center)
Disponibilidad de nutrimentos
Además del ciclo de nutrientes, la disponibilidad real de esos nutrientes para las plantas es fundamental tener en cuenta al evaluar la salud del suelo. Ciertos nutrientes solo están disponibles bajo condiciones específicas del suelo. El pH del suelo es especialmente importante cuando se trata de la disponibilidad de nutrientes. Considera la siguiente figura:
El ancho de la barra indica el rango relativo de disponibilidad para cada nutriente a diversos niveles de pH. Los anchos de barra más gruesos reflejan una mayor disponibilidad y las secciones más delgadas de la barra reflejan las condiciones en las que disminuye la disponibilidad de nutrientes.
Lea y complete la siguiente actividad y preguntas. Todas las preguntas deben ser respondidas y los laboratorios concluidos vencen al final del periodo de laboratorio. No se aceptarán trabajos tardíos.