4.4: Suelo y Sustentabilidad
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Objetivos de aprendizaje
Después de leer este módulo, los estudiantes deben ser capaces de
- definir suelo y comentar su importancia para la sociedad
- describir cómo se forman los perfiles de suelo
- explicar la importancia de los constituyentes del suelo para el crecimiento vegetal y la absorción de nutrientes
- comprender la importancia del suelo para la sustentabilidad agrícola y los procesos ecológicos
Perfiles y Procesos de Suelo
¿Qué es el Suelo?
La palabra “suelo” ha sido definida de manera diferente por diferentes disciplinas científicas. En agricultura y horticultura, el suelo generalmente se refiere al medio para el crecimiento de las plantas, típicamente material dentro del metro superior o dos (ver Figura\(\PageIndex{1}\)).
Usaremos esta definición en este capítulo. En uso común, el término suelo a veces se restringe solo a la capa superficial oscura en la que plantamos nuestras semillas o vegetales. En una definición más amplia, los ingenieros civiles utilizan el término suelo para cualquier material no consolidado (blando cuando está húmedo) que no se considere roca madre. Bajo esta definición, ¡el suelo puede tener hasta varios cientos de pies de espesor! Los suelos antiguos, a veces enterrados y conservados en el subsuelo, se denominan paleosoles (ver Figura\(\PageIndex{2}\)) y reflejan las condiciones climáticas y ambientales pasadas.
Desde un punto de vista un tanto filosófico, el suelo puede verse como la interfaz entre la atmósfera y la corteza terrestre, y a veces se le conoce como la piel de la tierra. El suelo también incorpora aspectos de la biosfera y la hidrosfera. Desde un punto de vista físico, el suelo contiene fases sólidas, líquidas y gaseosas. La porción sólida del suelo consiste predominantemente en materia mineral, pero también contiene materia orgánica (humus) y organismos vivos. Los espacios de poro entre los granos minerales se llenan con proporciones variables de agua y aire.
Importancia del Suelo
El suelo es importante para nuestra sociedad, ya que proporciona la base para la mayoría de los aspectos críticos de la civilización. Nuestras estructuras de edificios y hogares, alimentos, productos agrícolas y productos de madera dependen del suelo. Los bosques, las praderas y los humedales dependen del suelo. Por supuesto, el suelo también es un componente crítico para la vida terrestre en la tierra, incluyendo la mayoría de los animales, plantas y muchos microorganismos.
El suelo juega un papel en casi todos los ciclos naturales en la superficie terrestre. El ciclo global de nutrientes clave, como el Carbono (C), el Nitrógeno (N), el Azufre (S) y el Fósforo (P), pasan por el suelo. En el ciclo hidrológico, el suelo ayuda a mediar el flujo de precipitación desde la superficie terrestre hacia el agua subterránea o puede controlar la escorrentía de aguas pluviales hacia lagos, arroyos, bahías y océanos. Los microorganismos o la microflora del suelo pueden ayudar a modificar o destruir los contaminantes ambientales.
Factores de formación del suelo
Los factores fundamentales que afectan la génesis del suelo pueden clasificarse en cinco elementos: clima, organismos, relieve, material parental y tiempo. Se podría decir que el relieve del paisaje, el clima y los organismos dictan el ambiente local del suelo y actúan juntos para causar la meteorización y la mezcla del material parental del suelo a lo largo del tiempo. Los factores formadores del suelo están interrelacionados e interdependientes, pero considerados independientemente proporcionan un marco útil para la discusión y categorización.
A medida que se forma el suelo, a menudo tiene capas distintas, las cuales se describen formalmente como “horizontes”. Los horizontes superiores (etiquetados como los horizontes A y O) son más ricos en material orgánico y por lo tanto son importantes en el crecimiento de las plantas, mientras que las capas más profundas (como los horizontes B y C) conservan más de las características originales de la roca de abajo.
Clima
El papel del clima en el desarrollo del suelo incluye aspectos de temperatura y precipitación.Los suelos en áreas muy frías con condiciones de permafrost (Gelisoles) tienden a ser poco profundos y débilmente desarrollados debido a la corta temporada de crecimiento. Los horizontes superficiales ricos en orgánicos son comunes en áreas bajas debido a la limitada descomposición química. En suelos cálidos tropicales (Ultisols, Oxisols), siendo otros factores iguales, los suelos tienden a ser más gruesos, con lixiviación extensa y alteración mineral. En tales climas, la descomposición de la materia orgánica y la meteorización química ocurren a un ritmo acelerado.
Organismos
Los animales, las plantas y los microorganismos tienen un papel importante en los procesos de desarrollo del suelo, en el suministro de materia orgánica y/o en el ciclo de nutrientes. Gusanos, nematodos, termitas, hormigas, tuzas, topos, cangrejos de río, etc. todos causan una mezcla considerable del suelo y ayudan a mezclar el suelo, airear y aligerar el suelo creando porosidad y creando una estructura natural característica del suelo a lo largo del tiempo. La vida animal, como los insectos y los mamíferos, puede causar irregularidades en los horizontes del suelo.
La vida vegetal aporta mucha materia orgánica al suelo y ayuda a reciclar los nutrientes con absorción por las raíces en el subsuelo. El tipo de vida vegetal que ocurre en un área determinada, como los tipos de árboles o gramíneas, depende del clima, junto con el material parental y el tipo de suelo. Por lo que claramente hay retroalimentaciones entre los factores formadores del suelo. Con la caída anual de hojas y agujas, los árboles tienden a agregar materia orgánica a las superficies del suelo, ayudando a crear un horizonte A u O delgado y rico en orgánicos a lo largo del tiempo. Los pastos, por otro lado, tienen una masa radicular considerable, además de material orgánico superficial, que se libera al suelo cada otoño para plantas anuales y perennes de corta duración. Por esta razón, los suelos de pastizales (Mollisoles) tienen horizontes A mucho más gruesos con mayores contenidos de materia orgánica, y son más productivos agrícolamente que los suelos forestales. Los pastos liberan materia orgánica a suelos que son más ricos en cationes base, mientras que la hojarasca de hojas y agujas resulta en la liberación de ácidos en el suelo.
Los microorganismos ayudan en la oxidación de residuos orgánicos y en la producción de material de humus. También desempeñan un papel en los ciclos de oxidación-reducción del hierro, la disolución mineral de grano fino (que proporciona nutrientes a las soluciones del suelo) y la neoformación de minerales. Las nuevas investigaciones están ampliando continuamente nuestro conocimiento sobre el papel de los microorganismos en el crecimiento de las plantas, el ciclo de nutrientes y las transformaciones minerales.
Relieve (topografía y drenaje)
El paisaje local puede tener un efecto sorprendentemente fuerte en los suelos que se forman en el sitio. La topografía local puede tener importantes efectos microclimáticos así como afectar las tasas de erosión del suelo. En comparación con las regiones planas, las áreas con pendientes pronunciadas en general tienen más erosión del suelo, más escorrentía de agua de lluvia y menos infiltración de agua, todo lo cual conduce a un desarrollo más limitado del suelo en áreas muy montañosas o montañosas. En el hemisferio norte, las pendientes orientadas al sur están expuestas a ángulos de luz solar más directos y, por lo tanto, son más cálidas y secas que las pendientes orientadas al norte Las laderas más frías y húmedas orientadas al norte tienen una comunidad vegetal más dinámica debido a la menor evapotranspiración y, en consecuencia, experimentan menos erosión debido al enraizamiento vegetal del suelo y tienen un desarrollo de suelo más grueso.
El drenaje del suelo afecta los estados de oxidación-reducción del hierro, la acumulación y preservación de materia orgánica y los tipos de vegetación local. Los suelos bien drenados, generalmente en colinas o superficies laterales, son más parduscos o rojizos debido a la conversión del hierro ferroso (Fe 2+) en minerales con hierro férrico (Fe 3+). Los suelos más mal drenados, en tierras bajas, llanuras aluviales o depresiones de tierras altas, tienden más a ser más grisáceos, gris verdoso (gleyed) o de color oscuro, debido a la reducción de hierro (a Fe 2+) y la acumulación y preservación de materia orgánica en áreas que tienden a la anóxica. Las áreas con mal drenaje también tienden a ser tierras bajas en las que el material del suelo puede lavarse y acumularse de las tierras altas circundantes, lo que a menudo resulta en horizontes A u O sobreespesados. Por el contrario, las áreas de pendiente pronunciada en las tierras altas pueden experimentar erosión y tener horizontes superficiales más delgados.
Material padre
El material padre de un suelo es el material a partir del cual se ha desarrollado el suelo, ya sean arenas fluviales, arcillas lacustres, loess arrastrados por el viento, depósitos costeros, depósitos glaciares o varios tipos de roca rocosa. En suelos juveniles, el material parental tiene una clara conexión con el tipo de suelo y tiene una influencia significativa. Con el tiempo, a medida que los procesos de meteorización profundizan, mezclan y alteran el suelo, el material parental se vuelve menos reconocible a medida que los procesos químicos, físicos y biológicos toman su efecto. El tipo de material parental también puede afectar la rapidez del desarrollo del suelo. Los materiales primarios que son altamente resistentes a la intemperie (como la ceniza volcánica) se transformarán más rápidamente en suelos altamente desarrollados, mientras que los materiales madre que son ricos en cuarzo, por ejemplo, tardarán más en desarrollarse. Los materiales parentales también proporcionan nutrientes a las plantas y pueden afectar el drenaje interno del suelo (por ejemplo, la arcilla es más impermeable que la arena e impide el drenaje).
Tiempo
En general, los perfiles de suelo tienden a volverse más gruesos (más profundos), más desarrollados y más alterados con el tiempo. Sin embargo, la tasa de cambio es mayor para los suelos en etapas juveniles de desarrollo. El grado de alteración y profundización del suelo se ralentiza con el tiempo y en algún momento, después de decenas o cientos de miles de años, puede acercarse a una condición de equilibrio donde la erosión y profundización (remociones y adiciones) se equilibran. Los suelos jóvenes (< 10,000 años) están fuertemente influenciados por el material parental y suelen desarrollar horizontes y carácter rápidamente. Los suelos de edad moderada (aproximadamente 10,000 a 500,000 años de edad) están desacelerando en el desarrollo y profundización del perfil, y pueden comenzar a acercarse a las condiciones de equilibrio. Los suelos viejos (>500,000 años) generalmente han alcanzado su límite en cuanto a la horizontal y estructura física del suelo, pero pueden continuar alterándose química o mineralógicamente.
Sin duda, el desarrollo del suelo no siempre es continuo. Los eventos geológicos pueden enterrar rápidamente suelos (deslizamientos de tierra, avance de glaciares, transgresión de lagos), pueden causar remoción o truncamiento de suelos (ríos, costas) o pueden provocar renovación del suelo con adiciones de sedimentos depositados lentamente que se suman al suelo (depósitos de viento o llanuras aluviales). La mezcla biológica a veces puede causar regresión del suelo, una inversión o un bache en la carretera para el camino normal de desarrollo creciente con el tiempo.
Aspectos Ecológicos y Societales del Suelo
Como medio para el crecimiento de plantas nativas, la agricultura, la construcción de edificios, la eliminación de desechos y una vía para la infiltración de aguas subterráneas, el suelo juega un papel importante para muchas actividades clave de nuestra sociedad. Científicos del suelo, agrónomos, silvicultores, biólogos de plantas, planificadores del uso del suelo, ingenieros, arqueólogos y geólogos, entre otros, consideran el tipo de suelo (composición, textura, estructura, densidad, etc.) en muchos aspectos de su investigación o trabajo. A continuación se presentan algunos ejemplos de la importancia de los suelos en el crecimiento natural de las plantas, en la agricultura y en temas sociales relacionados. La sostenibilidad a largo plazo del suelo es vital tanto para la ecología humana, incluso en la sociedad moderna, como para la ecología de nuestro entorno natural.
Relaciones suelo-planta: procesos naturales
El suelo juega un papel clave en el crecimiento de las plantas. Los aspectos beneficiosos para las plantas incluyen proporcionar soporte físico, calor, agua, nutrientes y oxígeno. El calor, la luz y el oxígeno también son obtenidos por la atmósfera, pero las raíces de muchas plantas también requieren oxígeno. Los nutrientes elementales, disueltos en solución de agua del suelo, se derivan de minerales del suelo y material orgánico (ver Figura\(\PageIndex{3}\)).
Las plantas obtienen principalmente nutrientes a partir de soluciones de suelo disueltas. Aunque muchos aspectos del suelo son beneficiosos para las plantas, niveles excesivamente altos de metales traza (ya sea de origen natural o agregado antropogénicamente) o herbicidas aplicados pueden ser tóxicos para algunas plantas.
La relación de sólidos/agua/aire en el suelo también es de vital importancia para las plantas para los niveles adecuados de oxigenación y disponibilidad de agua. Demasiada porosidad con el espacio aéreo, como en suelos arenosos o gravosos, puede generar menos agua disponible para las plantas, especialmente durante las estaciones secas cuando el nivel freático es bajo. Demasiada agua, en regiones mal drenadas, puede conducir a condiciones anóxicas en el suelo, lo que puede ser tóxico para algunas plantas. La vegetación hidrofítica puede manejar condiciones anóxicas y, por lo tanto, es adecuada para suelos poco drenados en áreas de humedales.
Absorción de nutrientes por plantas
Varios elementos obtenidos del suelo se consideran esenciales para el crecimiento de las plantas. Macronutrientes, incluyendo C, H, O, N, P, K, Ca, Mg y S, son necesarios por las plantas en cantidades significativas. C, H y O se obtienen principalmente de la atmósfera o del agua de lluvia. Estos tres elementos son los principales componentes de la mayoría de los compuestos orgánicos, como proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos. El oxígeno generalmente sirve como aceptor de electrones y es requerido por las raíces de muchas plantas. Los otros seis elementos (N, P, K, Ca, Mg y S) se obtienen por las raíces de las plantas del suelo y se utilizan de diversas maneras para la síntesis de proteínas, síntesis de clorofila, transferencia de energía, división celular, reacciones enzimáticas y regulación osmótica o iónica.
Los micronutrientes son elementos esenciales que solo se necesitan en pequeñas cantidades, pero que aún pueden ser limitantes para el crecimiento de las plantas ya que estos nutrientes no son tan abundantes en la naturaleza. Los micronutrientes incluyen hierro (Fe), manganeso (Mn), boro (B), molibdeno (Mo), cloro (Cl), zinc (Zn) y cobre (Cu). Hay algunos otros elementos que tienden a ayudar al crecimiento de las plantas pero que no son absolutamente esenciales.
Los micronutrientes y macronutrientes son deseables en concentraciones particulares y pueden ser perjudiciales para el crecimiento de las plantas cuando las concentraciones en la solución del suelo son demasiado bajas (limitantes) o demasiado altas (toxicidad). Los nutrientes elementales son útiles para las plantas solo si están en forma extraíble en soluciones de suelo, como un catión intercambiable, en lugar de en un grano mineral sólido. Como los nutrientes se consumen en el microambiente que rodea las raíces de una planta, la reposición de nutrientes en la solución del suelo depende de tres aspectos: (a) la tasa de disolución/alteración de los minerales del suelo en constituyentes elementales, (b) la tasa de liberación de nutrientes unidos orgánicamente, y (c) la tasa de difusión de nutrientes a través de la solución del suelo al área de absorción radicular.
Muchos nutrientes se mueven a través del suelo y hacia el sistema radicular como resultado de gradientes de concentración, moviéndose por difusión de concentraciones altas a bajas. Sin embargo, algunos nutrientes son absorbidos selectivamente por las membranas radiculares, de tal manera que las concentraciones elementales de soluciones dentro de las plantas pueden diferir de las de las soluciones del suelo. La mayoría de los nutrientes existen como cationes intercambiables que son adquiridos por las raíces de la solución del suelo, en lugar de las superficies minerales o de partículas. Los procesos químicos inorgánicos y los procesos orgánicos, como la acción de los microorganismos del suelo, pueden ayudar a liberar nutrientes elementales de los granos minerales al ambiente del suelo.
Salud del suelo e impactos agrícolas: el suelo como recurso sustentable
Salud del Suelo y Sustentabilidad
La salud general del suelo generalmente se puede definir como la capacidad del suelo para funcionar de una manera que infiltre el agua y cicle los nutrientes para apoyar el crecimiento de las plantas. La salud a largo plazo del suelo nativo se mejora en muchos casos perturbando menos el suelo, cultivando una mayor diversidad de cultivos, manteniendo raíces vivas en el suelo y manteniendo el suelo cubierto de residuos. Los agregados estables del suelo son importantes para la salud del suelo, ya que promueven la infiltración adecuada y, por lo tanto, limitan la cantidad de escorrentía de agua, esto tiene el beneficio agregado de reducir la erosión del suelo y las inundaciones y sedimentación aguas abajo
El manejo del suelo en las granjas puede incluir el uso de labranza, fertilizantes, pesticidas y otras herramientas que pueden mejorar la salud del suelo si se usan correctamente; sin embargo, los daños significativos al suelo pueden resultar de otra manera. La labranza con un arado o disco puede ser físicamente perjudicial para la fauna y los microbios del suelo. Las complejas relaciones entre el suelo y la vida vegetal, que se han convertido en una relación sustentable en el mundo natural, pueden alterarse químicamente por el mal uso o el uso excesivo de fertilizantes o pesticidas. Así, para mantener la salud del suelo, es necesario comprender los procesos químicos, biológicos y físicos que operan en el perfil natural del suelo. En la medida de lo posible, debemos trabajar con la complejidad de los procesos que funcionan en un suelo sano y limitar nuestras perturbaciones solo a aquellas que son claras, de necesidad práctica. La biodiversidad es otro aspecto importante a considerar, porque aumentar la biodiversidad de las plantas que se cultivan en el suelo puede limitar los problemas de enfermedades y plagas y permitir un mejor funcionamiento de la red alimentaria. Una mayor diversidad en las plantas sobre el suelo conduce a una mayor diversidad en la red alimentaria subsuperficial. En consecuencia, aumentar la diversidad de rotación apropiada de cultivos en tierras agrícolas puede conducir en última instancia a una mejor salud del suelo y limitar los problemas a largo plazo.
Agricultura y Capacidad Alimentaria
Los suelos en tierras cultivables a nivel mundial son un recurso para la sociedad con potencial uso para la producción de alimentos. En última instancia, la producción está limitada por el tipo de suelo, clima, hidrología y manejo de la tierra. El tipo de suelo nativo es lo que ha sido proporcionado por la tierra, a partir de siglos o milenios de desarrollo del suelo, típicamente bajo condiciones mayormente naturales bajo vegetación vegetal nativa. El efecto de las poblaciones humanas puede haber sido drenar la tierra para su cultivo (afectando a la hidrología), modificar el paisaje, construir estructuras y eliminar la vegetación nativa. Algunas modificaciones han ayudado con la producción de alimentos. Otros han tenido consecuencias no deseadas de causar degradación de la tierra, como la salinización, la erosión de la capa superior del suelo, la compactación, la contaminación, la desertificación o el agotamiento de los nutrientes del suelo.
Algunos de estos temas son motivo de grave preocupación en los países en desarrollo donde es posible que no existan controles y regulaciones que protejan la tierra. Por ejemplo, el sobrepastoreo y la rápida deforestación de la tierra, y generalmente un mal manejo de la tierra, pueden disminuir el contenido de materia orgánica de los suelos superficiales, disminuyendo así la fertilidad y aumentando la probabilidad de erosión de la capa superior del suelo debido a la eliminación de la cubierta vegetativa protectora. A medida que la población mundial continúe aumentando, necesitaremos encontrar formas de aumentar continuamente (o utilizar de manera más efectiva) la capacidad de producción de alimentos a partir de una cantidad esencialmente fija de tierra cultivable en todo el mundo. A medida que la densidad de población ha aumentado, los rendimientos de los cultivos y el número de acres en producción han ido en constante aumento, con avances tecnológicos y más tierras en la agricultura. Sin embargo, esta no es una tendencia sustentable, ya que la superficie terrestre en la tierra es finita. De hecho, algunas tierras agrícolas de primer orden incluso están siendo retiradas de la producción en los países desarrollados a medida que la urbanización y el desarrollo de la tierra ocurren en los bordes cada vez más amplios de los centros Habrá que hacer esfuerzos para preservar suficientes tierras de cultivo de alto rendimiento para que sean sostenibles para las generaciones futuras.
Compactación de suelos, labranza y prácticas sustentables
En las prácticas agrícolas modernas, se utiliza maquinaria pesada para preparar el semillero, para plantar, para controlar malezas y para cosechar el cultivo. El uso de equipos pesados tiene muchas ventajas en el ahorro de tiempo y mano de obra, pero puede provocar la compactación del suelo y la alteración de la biota natural del suelo. Mucha compactación es reversible y algunas son inevitables con las prácticas modernas; sin embargo, pueden ocurrir serios problemas de compactación con el paso excesivo de equipos durante momentos en que el suelo tiene un alto contenido de agua. El problema con la compactación del suelo es que el aumento de la densidad del suelo limita la profundidad de penetración de las raíces y puede inhibir el crecimiento adecuado
Las prácticas actuales generalmente fomentan la labranza mínima o ninguna labranza para reducir el número de viajes a través del campo. Con una planificación adecuada, esto puede limitar simultáneamente la compactación, proteger la biota del suelo, reducir costos (si se realiza correctamente), promover la infiltración de agua y ayudar a prevenir la erosión de la capa superior del suelo (ver más abajo). La labranza de los campos ayuda a romper terrones previamente compactados, por lo que las mejores prácticas pueden variar en sitios con diferentes texturas y composición del suelo. La rotación de cultivos también puede ayudar a reducir la densidad aparente con la siembra de cultivos con diferente penetración de profundidad de raíz. Otro aspecto de la labranza del suelo es que puede llevar a una descomposición más rápida de la materia orgánica debido a una mayor aireación del suelo. En grandes áreas de tierras de cultivo, esto tiene la consecuencia involuntaria de liberar más carbono y óxidos nitrosos (gases de efecto invernadero) a la atmósfera, contribuyendo así a los efectos del calentamiento global. En la agricultura con labranza cero, el carbono puede llegar a ser secuestrado en el suelo. Por lo tanto, la agricultura con labranza cero puede ser ventajosa para los temas de sustentabilidad a escala local y global.
Erosión del Suelo
La erosión acelerada de la capa superior del suelo debido a las actividades humanas y la mala gestión de las tierras agrícolas es un problema potencialmente grave Las áreas más vulnerables a la erosión del suelo incluyen ubicaciones con delgados horizontes orgánicos (A y O) y terrenos montañosos (ver Figura\(\PageIndex{4}\)).
Alguna cantidad de erosión del suelo es un proceso natural a lo largo de áreas inclinadas y/o en áreas con materiales blandos o no cohesivos susceptibles de movimiento por agua, viento o gravedad. Por ejemplo, el material del suelo puede movilizarse en fuertes tormentas de viento, a lo largo de las orillas de los ríos, en deslizamientos de tierra o por acción de olas a lo largo de las costas. Sin embargo, la mayor parte de la erosión de la capa superior del suelo resulta de procesos influenciados por el agua, como en ríos, arroyos, barrancos, pequeños barrancos y flujo terrestre o lavado de hojas de escorrentía de aguas pluviales. Aunque parte de la erosión del suelo es natural, los procesos antropogénicos (inducidos por humanos) han acelerado enormemente la tasa de erosión en muchas áreas. La construcción y la agricultura son dos de las actividades más significativas en nuestra sociedad moderna que han incrementado los índices de erosión. En ambos casos, la erosión de la capa superior del suelo puede ser significativa si se utilizan malas prácticas de manejo de la tierra o si el área es geológicamente sensible. Por ejemplo, en la década de 1930, las condiciones de sequía y los malos métodos de manejo de la tierra (falta de cultivos de cobertura y rotación) se combinaron para dar lugar a una fuerte erosión eólica y tormentas de polvo en las Grandes Llanuras de Estados Unidos, que llegaron a conocerse como Dust Bowl. El arado profundo del suelo y el desplazamiento de los pastos originales de la pradera (que una vez mantuvieron el suelo unido) también contribuyeron a la crisis. Una vez que la capa superior del suelo natural es erosionada por el viento o el agua, solo es renovable lentamente a su condición anterior pre-erosionada. Puede tomar desde varias décadas hasta cientos de años a milenios, bajo vegetación nativa replantada, para restaurar el suelo a un estado relativamente natural (pre-perturbado) con sus características físicas, químicas y biológicas originales. Además, cuando el suelo se erosiona, las partículas se sedimentan aguas abajo en arroyos, ríos, lagos y embalses. Si es rápida, esta sedimentación puede deteriorar la calidad del agua con sedimentos y químicos agrícolas. Mejores prácticas de manejo de la tierra, como prácticas más limitadas de labranza o labranza cero, pueden ayudar a limitar en gran medida la erosión del suelo a una tasa que sea sostenible a largo plazo. Las prácticas hoy en día están algo mejoradas en general, pero se necesitan más mejoras en las prácticas agrícolas sobre grandes áreas de tierras agrícolas en Estados Unidos y otros países para llevarnos a un camino hacia la sostenibilidad a largo plazo de las tierras agrícolas.
La deforestación debido a la tala, la construcción o el aumento de los incendios también puede causar aumentos significativos en la erosión del suelo en muchas áreas a nivel mundial y puede ser un problema particular en los países en desarrollo. La eliminación de la cobertura natural de la vegetación mejora la erosión ya que el follaje de las plantas tiende a amortiguar la intensidad de la lluvia y las raíces mantienen el suelo unido y evitan la ruptura y erosión Además, el material vegetal en descomposición proporciona una cubierta protectora de material orgánico en la superficie del suelo. Las cuencas con grandes áreas de construcción o deforestación pueden experimentar varias veces la tasa de erosión natural. En tales cuencas hidrográficas, los arroyos pueden obstruirse con sedimentos no deseados que perturban el ecosistema natural y llenan valiosas áreas de humedales, además del problema de la valiosa pérdida de capa superior del suelo de las zonas altas.
Escurrimiento de Fertilizantes, Efectos Ecológicos y Zonas Muertas
Los nutrientes en el suelo y el agua son generalmente beneficiosos cuando existen en niveles naturales. Los fertilizantes nitrogenados se han aplicado a los campos agrícolas durante décadas con el fin de maximizar la producción de tierras agrícolas. Sin embargo, una consecuencia no deseada es que los mismos nutrientes pueden ser perjudiciales para los ecosistemas acuáticos cuando se introducen excesivamente para fines agrícolas o de otro tipo. El Nitrógeno (N) y el Fósforo (P) son introducidos por fertilizantes que se utilizan intensamente en la agricultura, así como campos de golf y algunos céspedes y jardines. Los desechos de animales de granja y las aguas residuales también proporcionan grandes cantidades de N reactivo y P. El fósforo anteriormente se usaba mucho como aditivo en detergentes para lavandería y lavavajillas, pero desde la década de 1970 se ha eliminado gradualmente tanto a través de una combinación de regulaciones estatales como federales. En general, nuestra sociedad moderna ha alterado los ciclos globales N y P de tal manera que hay una sobreabundancia en muchos escenarios.
Aunque el gas nitrógeno atmosférico es abundante, el gas no es reactivo ni es utilizado por la mayoría de las plantas. El nitrógeno reactivo, en fertilizantes de nitrato y amoníaco, es utilizado por las plantas a cierta velocidad. Sin embargo, los nutrientes excesivos (no utilizados) a menudo se lavan en vías de drenaje, arroyos y ríos durante eventos de lluvia y tormentas. Los altos niveles de N y P en la escorrentía de agua superficial tienen el efecto de aumentar drásticamente el crecimiento de algas aguas abajo debido a condiciones eutróficas. Las floraciones de algas tienen el efecto no deseado de fuertes disminuciones en el oxígeno disuelto, que es necesario para la supervivencia de los peces y otras especies acuáticas. El aumento del crecimiento de algas puede así interrumpir el funcionamiento normal del ecosistema y provocar lo que se conoce como “zonas muertas” (ver Figura\(\PageIndex{5}\)). Las aguas pueden llegar a ser localmente turbias y coloreadas de un tono verde, marrón o rojo. La eutrofización puede ocurrir de forma natural, pero se ha mejorado mucho debido al uso de fertilizantes. Como resultado de la eutrofización, muchas aguas costeras contienen zonas muertas cada vez más problemáticas donde los principales ríos descargan escurrimientos agrícolas ricos en nutrientes o aguas residuales y aguas residuales mal tratadas (por ejemplo, Golfo de México, Bahía de Chesapeake, Mar Báltico, Mar de China Oriental) (ver Figura\(\PageIndex{5}\)). Este tema es de gran importancia porque las zonas muertas se encuentran cerca de costas habitadas con vida acuática comercial y ecológicamente vital.
Una de las zonas muertas más notorias (segunda al Mar Báltico) es una región de 8.500 millas cuadradas en el Golfo de México (ver Figura\(\PageIndex{5}\)). El río Mississippi arroja escorrentía alta en nutrientes de su cuenca de drenaje que incluye vastas tierras agrícolas en el Medio Oeste de Estados Unidos. El aumento del crecimiento de algas producido por estos nutrientes ha afectado importantes caladeros de camarón en el Golfo. La fuente principal de los nutrientes son las áreas de cultivo muy drenadas en azulejos en el cinturón de maíz y soja del Medio Oeste (SW Minnesota, N Iowa, NE Illinois, N Indiana y NW Ohio). Los sistemas mejorados de drenaje del suelo durante el último siglo o más han permitido el transporte efectivo de compuestos de nitrato como escorrentía de aguas pluviales a cuencas de drenaje (río Ohio, río Wabash, río Illinois, río Missouri, etc.) que se alimentan en el río Mississippi. Es decir, las mismas baldosas de drenaje que permiten el beneficio agrícola de tener ricos suelos de fondo/humedal en producción, tienen la desventaja de movimientos incrementados y más rápidos de solutos de nitrato hacia el Golfo de México. Estos problemas a gran escala, a través de las fronteras gubernamentales estatales, solo podrán ser abordados plenamente en el futuro con un sistema nacional de incentivos, regulaciones o leyes.
Además de los fertilizantes, los insumos de nitrógeno a las cuencas hidrográficas también pueden incluir deposición atmosférica, desechos ganaderos y aguas residuales, pero los fertilizantes nitrogenados comprenden una gran mayoría de los insumos para arroyos monitoreados, particularmente en primavera cuando se aplica mucho fertilizante. Las posibles soluciones a este problema incluyen alentar a los agricultores a aplicar una cantidad más limitada de fertilizante en la primavera (solo tanto como sea necesario), en lugar de en otoño, para permitir considerablemente menos tiempo para la escorrentía de aguas pluviales o aguas de deshielo. Otras soluciones incluyen el mantenimiento de cultivos de cobertura o la restauración de humedales en lugares clave para contener las pérdidas de nitratos. Una estrategia global que limite el exceso de capacidad de nutrientes puede beneficiar simultáneamente a los agricultores (al limitar el costo), la ecología de las cuencas hidrográficas de los arroyos y los ecosistemas costeros (también estresados localmente por derrames de petróleo y otra contaminación). A largo plazo, habrá que hacer más esfuerzos en la cuenca del río Mississippi, y a nivel mundial en cuencas agrícolas o urbanas con estrés similar (ver Figura\(\PageIndex{5}\)), para mejorar la salud y sostenibilidad de nuestros ecosistemas de suelo, tierra y acuáticos.
Preguntas de revisión
- ¿Cuál es la importancia del suelo para nuestra sociedad actual?
- ¿Cómo ha cambiado la actividad humana el carácter físico, químico o biológico del suelo nativo?
- ¿Qué prácticas se pueden utilizar para mejorar la sustentabilidad a largo plazo de la salud del suelo?