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Fertilidad del suelo

Los edafólogos utilizan las letras mayúsculas O, A, B, C y E para identificar los horizontes principales, y las minúsculas para distinguirlos. La mayoría de los suelos tienen tr...

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Los edafólogos utilizan las letras mayúsculas O, A, B, C y E para identificar los horizontes principales, y las minúsculas para distinguirlos. La mayoría de los suelos tienen tres horizontes principales: el horizonte superficial (A), el subsuelo (B) y el sustrato (C). Algunos suelos presentan un horizonte orgánico (O) en la superficie, pero este también puede estar enterrado. El horizonte principal, E, se utiliza para los horizontes subsuperficiales que presentan una pérdida significativa de minerales (eluviación). La roca madre dura, que no es suelo, se representa con la letra R.
Desierto al este de Birdsville , Australia . Gran parte de Australia está escasamente poblada , ya que sus suelos desérticos son en su mayoría infértiles; por lo tanto, no pueden sustentar asentamientos humanos a gran escala. [ 1 ] [ 2 ]

La fertilidad del suelo se refiere a la capacidad del suelo para sustentar el crecimiento de las plantas agrícolas , es decir, para proporcionar hábitat a las plantas y dar como resultado rendimientos sostenidos y consistentes de alta calidad (véase también salud del suelo ). [ 3 ] Un suelo fértil tiene las siguientes propiedades: [ 4 ]

Las siguientes propiedades contribuyen a la fertilidad del suelo en la mayoría de los casos:

En terrenos destinados a la agricultura y otras actividades humanas, el mantenimiento de la fertilidad del suelo generalmente requiere la aplicación de prácticas de conservación . Esto se debe a que la erosión y otras formas de degradación del suelo suelen provocar una disminución de su calidad en uno o más de los aspectos mencionados anteriormente.

La fertilidad y la calidad del suelo se han visto afectadas por los efectos del colonialismo y la esclavitud tanto en Estados Unidos como a nivel mundial. [ 5 ] La introducción de prácticas agrícolas perjudiciales, como las quemas intensivas y no controladas y la deforestación por parte de los colonizadores, generó consecuencias negativas duraderas para el medio ambiente. [ 6 ] Asimismo, el auge de la agricultura intensiva y la silvicultura intensiva contribuyó al deterioro de la calidad del suelo en los países desarrollados . [ 7 ]

La fertilidad y el agotamiento del suelo tienen distintos orígenes y consecuencias en diversas partes del mundo. La creación intencional de tierra oscura en la Amazonía fomentó la estrecha relación entre las comunidades indígenas y su tierra durante la época precolombina , y aún hoy se buscan áreas de alta fertilidad. [ 8 ] En las regiones de África y Oriente Medio , los seres humanos y el medio ambiente también se ven alterados por el agotamiento del suelo . [ 9 ]

Fertilización del suelo

El fósforo biodisponible (disponible para la vida del suelo) es el elemento que con mayor frecuencia falta en el suelo, en particular en los suelos tropicales húmedos. [ 10 ] El nitrógeno y el potasio también se necesitan en cantidades sustanciales. [ 11 ] Por esta razón, estos tres elementos siempre se identifican en un análisis de fertilizantes comerciales. Por ejemplo, un fertilizante 10-10-15 tiene 10 por ciento de nitrógeno, 10 por ciento de fósforo disponible (P 2 O 5 ) y 15 por ciento de potasio soluble en agua (K 2 O). El azufre es el cuarto elemento que puede identificarse en un análisis comercial, por ejemplo, 21-0-0-24, que contendría 21% de nitrógeno y 24% de sulfato.

Los fertilizantes inorgánicos generalmente requieren menos mano de obra y tienen concentraciones más altas de nutrientes que los fertilizantes orgánicos. [ 12 ] Además, dado que el nitrógeno, el fósforo y el potasio generalmente deben estar en formas inorgánicas para ser absorbidos por las plantas, los fertilizantes inorgánicos suelen ser inmediatamente biodisponibles para las plantas sin modificación. [ 13 ] Sin embargo, los estudios sugieren que los fertilizantes químicos tienen efectos adversos para la salud humana, incluyendo el desarrollo de enfermedades crónicas debido a las toxinas . [ 14 ] En cuanto al medio ambiente, la dependencia excesiva de fertilizantes inorgánicos altera el equilibrio natural de nutrientes en el suelo, lo que resulta en una menor calidad del suelo , pérdida de materia orgánica y mayores probabilidades de erosión . [ 15 ]

Además, el nitrógeno nítrico soluble en agua de los fertilizantes inorgánicos no satisface las necesidades a largo plazo de la planta y genera contaminación del agua . [ 16 ] Los fertilizantes de liberación lenta pueden reducir la pérdida de nutrientes por lixiviación y hacer que los nutrientes que proporcionan estén disponibles durante un período de tiempo más prolongado. [ 17 ]

La fertilidad del suelo es un proceso complejo que implica el ciclo constante de nutrientes entre formas orgánicas e inorgánicas. A medida que la materia vegetal y los desechos animales son descompuestos por microorganismos, liberan nutrientes inorgánicos a la solución del suelo, un proceso conocido como mineralización . Estos nutrientes pueden luego sufrir transformaciones adicionales que pueden ser facilitadas o posibilitadas por los microorganismos del suelo . Al igual que las plantas, muchos microorganismos requieren o utilizan preferentemente formas inorgánicas de nitrógeno, fósforo o potasio y competirán con las plantas por estos nutrientes, [ 18 ] fijando los nutrientes en la biomasa microbiana , un proceso a menudo llamado inmovilización . El equilibrio entre los procesos de inmovilización y mineralización depende del equilibrio y la disponibilidad de los principales nutrientes y carbono orgánico para los microorganismos del suelo. [ 19 ] [ 20 ] Los procesos naturales como los rayos pueden fijar el nitrógeno atmosférico convirtiéndolo en óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (NO 2 ). [ 21 ] En el suelo, la fijación de nitrógeno es realizada por bacterias de vida libre y simbióticas. [ 22 ] [ 23 ] La desnitrificación ocurre generalmente en condiciones anaeróbicas (por ejemplo, inundación , encharcamiento , materia orgánica particulada , agregados del suelo ) en presencia de bacterias desnitrificantes , [ 24 ] [ 25 ] pero también puede ocurrir en ambientes aeróbicos donde la concentración de oxígeno fluctúa y hay carbono reducido disponible. [ 26 ] Los cationes de nutrientes , incluyendo el potasio y muchos micronutrientes , se mantienen en enlaces de interacción electrostática relativamente fuertes con las porciones cargadas negativamente del suelo ( arcilla , humus ) en un proceso conocido como intercambio catiónico que tiene una influencia prominente en la fertilidad del suelo. [ 27 ]

El fósforo es un factor primordial de la fertilidad del suelo, ya que es esencial para la división celular y el desarrollo de las plantas , especialmente en plántulas y plantas jóvenes. [ 28 ] [ 29 ] Sin embargo, el fósforo es cada vez más difícil de encontrar y sus reservas están empezando a agotarse debido a su uso excesivo como fertilizante . [ 30 ] El uso generalizado de fósforo en fertilizantes ha provocado contaminación y eutrofización . [ 31 ] [ 32 ] El término "pico de fósforo" se ha acuñado debido a la limitada presencia de fosfato de roca en el mundo, estimándose que el pico de fósforo en EE. UU. ocurrió en 1988 y en el mundo en 1989. [ 33 ]

Se ha descrito una amplia variedad de materiales como acondicionadores de suelo debido a su capacidad para mejorar la calidad del suelo , incluido el biocarbón , que ofrece múltiples beneficios para la salud del suelo . [ 34 ]

Se encontró que el compost de residuos de alimentos mejoraba más el suelo que el compost a base de estiércol . [ 35 ]

Limitaciones de luz y CO2

La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas utilizan la energía lumínica para impulsar reacciones químicas que convierten el CO₂ en azúcares . Por lo tanto, todas las plantas necesitan acceso tanto a la luz como al dióxido de carbono para producir energía, crecer y reproducirse.

Si bien el crecimiento de las plantas suele estar limitado por el nitrógeno, el fósforo y el potasio, los bajos niveles de dióxido de carbono también pueden actuar como un factor limitante. Estudios científicos revisados ​​por pares y publicados han demostrado que aumentar el CO₂ es muy eficaz para promover el crecimiento de las plantas hasta niveles superiores a 300 ppm. Aumentos adicionales de CO₂ pueden , en muy pequeña medida, seguir incrementando la producción fotosintética neta. [ 36 ]

Agotamiento del suelo

El agotamiento del suelo ocurre cuando los componentes que contribuyen a la fertilidad se eliminan y no se reponen, y no se mantienen las condiciones que sustentan la fertilidad del suelo. Esto conduce a bajos rendimientos de los cultivos, convirtiéndose en un problema global. [ 37 ] En la agricultura, el agotamiento del suelo puede deberse a un cultivo excesivamente intensivo y a una gestión inadecuada del suelo . [ 38 ] El agotamiento puede ocurrir a través de una variedad de otros efectos, incluyendo el laboreo excesivo (que daña la estructura del suelo ), [ 39 ] el uso excesivo de insumos de nutrientes que lleva al agotamiento del banco de nutrientes del suelo , [ 40 ] y la salinización del suelo. [ 41 ]

Impactos coloniales en el agotamiento del suelo

La fertilidad del suelo puede verse seriamente comprometida cuando el uso de la tierra cambia rápidamente. Por ejemplo, en la Nueva Inglaterra colonial , los colonos tomaron varias decisiones que agotaron los suelos, entre ellas: permitir que los animales de rebaño deambularan libremente, no reponer los suelos con estiércol y una serie de eventos que provocaron erosión. [ 42 ] William Cronon escribió que «...el efecto a largo plazo fue poner en peligro esos suelos. La tala del bosque, el aumento de las inundaciones destructivas, la compactación del suelo y los cultivos intensivos provocados por el pastoreo, el arado, todo ello contribuyó a aumentar la erosión». Cronon prosigue explicando: «Donde no era necesario segar y era posible el pastoreo entre árboles vivos, los colonos ahorraban mano de obra simplemente quemando la maleza del bosque... y soltando su ganado... En al menos una zona desfavorecida, los habitantes de los pueblos vecinos quemaban con tanta frecuencia y pastoreaban con tanta intensidad que... la madera resultó gravemente dañada y la tierra se volvió difícil de cultivar... A la larga, el ganado tendía a fomentar el crecimiento de plantas leñosas y espinosas que no podían comer y que, una vez establecidas, eran muy difíciles de eliminar». Estas prácticas eran métodos para simplificar el trabajo de los colonos en nuevas tierras, cuando no estaban familiarizados con los métodos agrícolas tradicionales indígenas . A esas comunidades indígenas no se las consultó, sino que se las expulsó de sus tierras para que los colonos europeos pudieran explotar sus recursos. La práctica de la quema intensiva de tierras y el pastoreo extinguió la fertilidad del suelo e impidió el crecimiento sostenible de los cultivos. [ 42 ]

Si bien los colonos utilizaban el fuego para despejar terrenos, ciertas prácticas de quema controlada son comunes y valiosas para aumentar la biodiversidad y, a su vez, beneficiar la fertilidad del suelo. [ 43 ] Sin embargo, si no se considera la intensidad, la estacionalidad y la frecuencia de las quemas, la conservación de la biodiversidad y la salud general del suelo pueden verse afectadas negativamente por el fuego. [ 44 ]

Además de la erosión del suelo por el uso excesivo del fuego, [ 45 ] la agricultura colonial también provocó el agotamiento de la capa superficial del suelo . [ 5 ] El agotamiento de la capa superficial del suelo ocurre cuando la capa orgánica rica en nutrientes , que tarda cientos o miles de años en formarse en condiciones naturales, [ 46 ] se erosiona o se agota su material orgánico original. El Dust Bowl en las Grandes Llanuras de América del Norte es un claro ejemplo de esto, ya que aproximadamente la mitad de la capa superficial original de las Grandes Llanuras ha desaparecido desde el inicio de la producción agrícola en la década de 1880. [ 47 ] Fuera del contexto del colonialismo, el colapso de muchas civilizaciones pasadas puede atribuirse al agotamiento de la capa superficial del suelo. [ 48 ]

Agotamiento del suelo y esclavitud

Como explica el historiador David Silkenat , los objetivos de los propietarios de plantaciones y esclavos del Sur , en lugar de medir la productividad en función de la producción por hectárea, eran maximizar la cantidad de trabajo que podían extraer de la mano de obra esclavizada . El paisaje se consideraba desechable y los esclavos africanos, prescindibles. Una vez que estos agricultores sureños obligaban a los esclavos a participar en la deforestación masiva , abandonaban la tierra y se trasladaban a terrenos más fértiles. Las prácticas de esclavitud forzada causaron una destrucción generalizada de la tierra. El impacto ambiental incluyó el drenaje de pantanos , la tala de bosques para monocultivos y para abastecer de combustible a los barcos de vapor , y la introducción de especies invasoras , todo lo cual provocó la fragilidad de los ecosistemas . Como consecuencia, estos ecosistemas quedaron con laderas erosionadas, ríos obstruidos con tierra estéril y la extinción de especies autóctonas. Silkenat resume este fenómeno de la relación entre la esclavitud y el suelo: «Aunque generalmente se tratan por separado, la esclavitud y el medio ambiente se entrecruzan de forma natural, de maneras complejas y poderosas, dejando efectos duraderos desde el período de la emancipación hasta los debates actuales sobre la justicia racial… la tierra también fue víctima del látigo del esclavista». [ 49 ]

Agotamiento global del suelo

Uno de los casos más generalizados de agotamiento del suelo a partir de 2008.se encuentra en zonas tropicales donde el contenido de nutrientes de los suelos es bajo. [ 40 ] El agotamiento del suelo ha afectado el estado de la vida vegetal y los cultivos en la agricultura en muchos países. [ 37 ] En Oriente Medio , por ejemplo, a muchos países les resulta difícil cultivar productos debido a la sequía , [ 50 ] la falta de suelo ( erosión del suelo ), [ 51 ] y la falta de riego . [ 52 ] Oriente Medio tiene tres países que indican una disminución en la producción de cultivos, encontrándose las tasas más altas de disminución de la productividad en las zonas montañosas y áridas. [ 53 ]

Muchos países de África también sufren un agotamiento de la fertilidad del suelo, en particular en el África subsahariana ( Sahel ) debido a la alta presión demográfica . [ 54 ] En regiones de clima árido como Sudán y los países que conforman el desierto del Sahara , las sequías y la degradación del suelo son comunes, agravadas por prácticas agrícolas mal adaptadas . [ 55 ] Los cultivos comerciales como el té, el maíz y los frijoles requieren una gran variedad y cantidad de nutrientes para crecer sanos y sostener el crecimiento demográfico. [ 56 ] La fertilidad del suelo ha disminuido en las regiones agrícolas de África y se ha recurrido al uso de fertilizantes artificiales y naturales para recuperar los nutrientes del suelo. [ 57 ]

Tierras oscuras

Sudamerica

Los detalles de las sociedades indígenas anteriores a la colonización europea en 1492 en las regiones amazónicas de Sudamérica, en particular el tamaño de las comunidades y la profundidad de sus interacciones con el medio ambiente, son objeto de debate constante. Un aspecto central del debate es la influencia de la Tierra Oscura . La Tierra Oscura es un tipo de suelo que se encuentra en la Amazonía y que tiene un color más oscuro, un mayor contenido de carbono orgánico y una mayor fertilidad que los suelos de otras regiones de Sudamérica, lo que la hace muy codiciada incluso hoy en día. [ 58 ] Se ha descubierto, mediante estudios etnográficos y arqueológicos , que los depósitos de Tierra Oscura se formaron a través de antiguas prácticas indígenas de manejo intencional del suelo. [ 59 ]

La etnoarqueóloga Morgan Schmidt explica cómo este suelo rico en carbono fue creado intencionalmente por comunidades en la Amazonía. Si bien la Tierra Oscura, y otros suelos antrópicos, se encuentran en todo el mundo, la Tierra Oscura amazónica es particularmente significativa porque "contrasta marcadamente con la fertilidad especialmente baja de los suelos tropicales de tierras altas, altamente erosionados, típicos de la Amazonía". Existen numerosas evidencias que sugieren que el desarrollo de las antiguas sociedades agrícolas en la Amazonía estuvo fuertemente influenciado por la formación de la Tierra Oscura. Como resultado, las sociedades amazónicas se beneficiaron de ella en términos de éxito agrícola y mayor producción de alimentos. Se han realizado análisis de suelo en el territorio indígena Kuikuro, tanto moderno como antiguo, en la cuenca alta del río Xingu, en el sureste de la Amazonía, mediante investigación arqueológica y etnográfica para determinar la relación humana con el suelo. Los resultados demuestran la creación intencional de la Tierra Oscura, lo que resalta cómo el conocimiento indígena puede proporcionar estrategias para la gestión sostenible de la selva tropical. Se hipotetizó que la adición actual de productos de desecho orgánicos ( restos de pescado y mandioca ), cenizas y carbón vegetal en forma de montículos de hasta ~50 a 60 cm por encima de la superficie original del suelo por parte de los amerindios Kuikuro era una práctica común en la agricultura precolombina . [ 59 ] Al transformar el carbón vegetal en carbono negro , una fuente de humus altamente estable , [ 60 ] la actividad de molienda y mezcla de la lombriz de tierra pantropical peregrina Pontoscolex corethrurus agrega un fenómeno biológico natural a nuestro conocimiento de la formación de las fértiles Tierras Oscuras Amazónicas. [ 61 ]

África

En Egipto , las lombrices de tierra del valle del río Nilo contribuían a la notable fertilidad de los suelos. [ 62 ] Por ello, Cleopatra declaró a la lombriz de tierra animal sagrado, digno de veneración y protección por parte de todos sus súbditos. A los egipcios no se les permitía extraer ni una sola lombriz de la tierra de Egipto, e incluso a los agricultores se les prohibía tocarlas por temor a ofender al dios de la fertilidad. [ 63 ] En Ghana y Liberia, es una práctica arraigada combinar diferentes tipos de residuos para crear un suelo fértil conocido como Tierras Oscuras Africanas. Este suelo contiene altas concentraciones de calcio, fósforo y carbono. [ 64 ]

América del Norte y Eurasia

También llamados Molisoles , Chernozems o Suelos Negros , con varias variantes, las Tierras Oscuras están muy extendidas en América del Norte y en una franja de latitud media que abarca gran parte de Eurasia. [ 65 ] La formación de estos suelos zonales fértiles, ricos en carbono y nutrientes, se atribuyó durante mucho tiempo a las condiciones climáticas continentales secas y a la vegetación de estepa o pradera (según los biomas ) [ 66 ] hasta que se admitió que las actividades humanas pasadas (deposición de desechos domésticos y ocupacionales , residuos carbonizados , cenizas de biomasa , quema , fertilización ) fueron un factor determinante de la formación de Tierras Oscuras, y que no solo en los trópicos . [ 67 ] La presencia en el horizonte A de partículas de carbón de tamaño arena y limo de origen tanto de madera como de hierbas [ 68 ] atestigua la existencia de entornos previamente boscosos que los humanos destruyeron con fuego en aras de la agricultura o la caza de grandes herbívoros después del Último Período Glacial . [ 69 ] Si el carbón vegetal fue manejado deliberadamente por los humanos como acondicionador del suelo y si la molienda y mezcla de carbón vegetal por lombrices de tierra contribuyó a la formación de tierras oscuras templadas sigue siendo una cuestión de conjetura, aunque se ha afirmado que la agricultura prehistórica favoreció la abundancia de lombrices de tierra para la formación de Chernozem. [ 70 ]

Los seres humanos y el suelo

Se reconoce a Albert Howard como el primer occidental en publicar técnicas nativas de agricultura sostenible . Como señaló Howard en 1945: «En todos los estudios futuros sobre enfermedades, debemos, por lo tanto, comenzar siempre con el suelo. Este debe estar en buenas condiciones en primer lugar, y luego observar la reacción del suelo, la planta, el animal y el ser humano. Muchas enfermedades desaparecerán entonces automáticamente... La fertilidad del suelo es la base del sistema de salud pública del futuro...». Howard relaciona las crisis sanitarias de los cultivos con los impactos en la ganadería y la salud humana , difundiendo en última instancia el mensaje de que los seres humanos deben respetar y restaurar el suelo para el beneficio del mundo humano y no humano. Continúa diciendo que la agricultura industrial altera el delicado equilibrio de la naturaleza y priva irrevocablemente al suelo de su fertilidad. [ 71 ]

Efectos del riego

El riego es un proceso mediante el cual los cultivos se riegan por medios artificiales, como el suministro de agua a través de tuberías, canales o aspersores . El riego se utiliza cuando los patrones naturales de lluvia de una región no son suficientes para mantener los cultivos. Las civilizaciones antiguas dependían en gran medida del riego y hoy en día alrededor del 18% de las tierras de cultivo del mundo están irrigadas. [ 72 ] La calidad del agua de riego es muy importante para mantener la fertilidad y la estructura del suelo , y para que las plantas utilicen una mayor profundidad del suelo. [ 73 ] Cuando el suelo se riega con agua altamente alcalina , se acumulan sales de sodio no deseadas en el suelo, lo que reduce considerablemente la capacidad de drenaje del suelo. [ 74 ] Por lo tanto, las raíces de las plantas no pueden penetrar profundamente en el suelo para un crecimiento óptimo en suelos alcalinos . [ 75 ] Cuando el suelo se riega con agua de pH bajo (ácida) , las sales útiles (Ca, Mg, K, P, S, etc.) se eliminan al drenar el agua del suelo ácido y, además, las sales de aluminio y manganeso no deseadas por las plantas se disuelven del suelo, impidiendo el crecimiento de las plantas. [ 76 ] Cuando el suelo se riega con agua de alta salinidad o no drena suficiente agua del suelo irrigado, el suelo se convierte en suelo salino y pierde su fertilidad. [ 77 ] El agua salina aumenta la presión de turgencia o la presión osmótica requerida, lo que impide la absorción de agua y nutrientes por las raíces de las plantas. [ 78 ]

La pérdida de la capa superficial del suelo se produce en suelos alcalinos debido a la erosión causada por la escorrentía superficial o el drenaje del agua de lluvia [ 79 ] , ya que forman coloides (lodo fino) en contacto con el agua. [ 80 ] Las plantas absorben sales inorgánicas solubles en agua principalmente del suelo para su crecimiento, aunque también se produce una absorción considerable a partir de la lluvia y la pulverización aérea depositada en el follaje. [ 81 ] El suelo en sí no pierde fertilidad solo por el cultivo de cosechas si la meteorización de los minerales del suelo compensa los nutrientes exportados en la cosecha . [ 82 ] Sin embargo, puede perder su fertilidad debido a la acumulación de sales inorgánicas no deseadas y al agotamiento de las deseadas por un riego inadecuado [ 83 ] y por el agua de lluvia ácida . [ 84 ] La fertilidad de muchos suelos que no son aptos para el crecimiento de las plantas puede mejorarse gradualmente muchas veces proporcionando agua de riego adecuada y de calidad apropiada [ 85 ] y un buen drenaje del suelo. [ 86 ]

Distribución global

Distribución global de los tipos de suelo según el sistema de taxonomía de suelos del USDA . Los molisoles , representados aquí en verde oscuro, son un buen indicador (aunque no el único) de alta fertilidad del suelo. Coinciden en gran medida con las principales zonas productoras de cereales del mundo, como los estados de las praderas norteamericanas , la Pampa y el Gran Chaco de Sudamérica, y el cinturón de tierras negras que se extiende desde Ucrania hasta Asia Central .

Véase también

Referencias

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