Ciencia del suelo

La ciencia del suelo es el estudio del suelo como recurso natural en la superficie de la Tierra , incluyendo la formación , clasificación y cartografía del suelo ; las propiedades físicas , químicas , biológicas y de fertilidad de los suelos; y estas propiedades en relación con el uso y manejo de los suelos . ^{[ 1 ]}

La diversidad de nombres de las disciplinas asociadas con la ciencia del suelo está relacionada con las diversas asociaciones involucradas. De hecho, ingenieros , agrónomos , químicos , geólogos , geógrafos físicos , ecólogos , biólogos , microbiólogos , silvicultores , sanitarios , arqueólogos y especialistas en planificación regional , todos contribuyen al conocimiento de los suelos y al avance de las ciencias del suelo. ^{[ 2 ]}

Los científicos del suelo han expresado su preocupación sobre cómo preservar el suelo y las tierras cultivables en un mundo con una población creciente, una posible crisis hídrica futura, un aumento del consumo de alimentos per cápita y la degradación de la tierra . ^{[ 3 ]}

El suelo ocupa la pedosfera , una de las esferas terrestres que las geociencias utilizan para organizar conceptualmente la Tierra . Esta es la perspectiva conceptual de la pedología y la edafología , las dos principales ramas históricas de la ciencia del suelo. La pedología es el estudio del suelo en su entorno natural. La edafología es el estudio del suelo en relación con los usos que dependen de él. Ambas ramas aplican una combinación de física del suelo , química del suelo y biología del suelo . Debido a las numerosas interacciones entre la biosfera , la atmósfera y la hidrosfera que se producen dentro de la pedosfera, ^{[ 4 ]} también son valiosos los conceptos más integrados y menos centrados en el suelo. Muchos conceptos esenciales para comprender el suelo provienen de individuos que no se identifican estrictamente como científicos del suelo, como biólogos ^{[ 5 ]} o filósofos , o han sido renovados por ellos ^. Esto resalta la naturaleza interdisciplinaria de ^{los conceptos del} suelo. ^{[ 7 ]}

La exploración de la diversidad y la dinámica del suelo continúa generando nuevos descubrimientos y perspectivas. La necesidad de comprender el suelo en el contexto del cambio climático , ^{[ 8 ] [ 9 ]} los gases de efecto invernadero , ^{[ 10 ]} y el secuestro de carbono , impulsa nuevas líneas de investigación . ^{[ 11 ]} El interés por mantener la biodiversidad del planeta y explorar culturas pasadas también ha estimulado un renovado interés por lograr una comprensión más precisa del suelo. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

La cartografía de suelos es el proceso de clasificar los tipos y propiedades del suelo en un área determinada y geocodificar la información. Durante la segunda mitad del siglo XX, la cartografía de suelos se realizaba mediante trabajo de campo y la representación de las curvas de nivel de los tipos de suelo en mapas geográficos a diferentes escalas, según los países y los objetivos. Más recientemente, se han desarrollado en varios países enfoques de cartografía digital de suelos para cuantificar los suelos en el espacio y el tiempo utilizando datos de teledetección . ^{[ 14 ] [ 15 ]}

En 1998, la Base de Referencia Mundial para los Recursos del Suelo (WRB) reemplazó la clasificación de suelos de la FAO como sistema internacional de clasificación de suelos. La versión actualmente válida de la WRB es la 4.ª edición, 2022. ^{[ 16 ]} La clasificación de suelos de la FAO, a su vez, tomó prestados conceptos de clasificación de suelos modernos, incluida la taxonomía de suelos del USDA .

WRB se basa principalmente en la morfología del suelo como expresión de la pedogénesis . Una diferencia importante con la taxonomía de suelos del USDA es que el clima del suelo no forma parte del sistema, excepto en la medida en que el clima influye en las características del perfil del suelo. ^{[ 17 ]}

Existen muchos otros esquemas de clasificación, incluidos los sistemas vernáculos . La estructura en los sistemas vernáculos es nominal (dando nombres únicos a los suelos o paisajes) o descriptiva (nombrando los suelos por sus características como rojo, caliente, graso o arenoso). Los suelos se distinguen por características obvias, como la apariencia física (p. ej., color , textura , posición en el paisaje ), el rendimiento (p. ej., capacidad de producción , inundación) y la vegetación acompañante. ^{[ 18 ]} Una distinción vernácula familiar para muchos es clasificar la textura como pesada ( arcillosa ) o ligera ( arenosa ). Los suelos ligeros con mayor contenido de arena y mejor estructura requieren menos esfuerzo para voltear y cultivar que los suelos de textura más fina, pero son más susceptibles a la erosión y, por lo tanto, a pérdidas de capacidad de producción. ^{[ 19 ]} Los suelos ligeros (arenosos) no necesariamente pesan menos que los suelos pesados ​​(arcillosos) en base seca al aire (es decir, tienen una densidad aparente similar ), ni tienen mayor porosidad , pero son menos sensibles al pisoteo del ganado porque son más resistentes a la compactación. ^{[ 20 ]}

El sistema de clasificación de suelos más antiguo conocido proviene de China, y aparece en el libro Yu Gong (siglo V a. C. ), donde el suelo se dividía en tres categorías y nueve clases, dependiendo de su color, textura e hidrología. ^{[ 21 ]}

Friedrich Albert Fallou (el fundador alemán de la ciencia moderna del suelo) y Vasily Dokuchaev (el fundador ruso de la ciencia moderna del suelo) son reconocidos como pioneros en la identificación del suelo como un recurso cuya singularidad y complejidad merecían ser separadas conceptualmente de la geología y la producción agrícola, y tratadas como un todo. Como padre fundador de la ciencia del suelo, Fallou tiene primacía en el tiempo, ya que trabajó en los orígenes del suelo antes del nacimiento de Dokuchaev. ^{[ 22 ]} Sin embargo, el trabajo de Dokuchaev fue más extenso y se considera más significativo para la teoría moderna del suelo que el de Fallou. ^{[ 23 ]}

Anteriormente, el suelo se consideraba un producto de las transformaciones químicas de las rocas, un sustrato muerto del que las plantas obtenían nutrientes. De hecho, se equiparaba suelo y roca madre . Dokuchaev considera el suelo como un cuerpo natural con su propia génesis y su propia historia de desarrollo, un cuerpo en el que tienen lugar procesos complejos y multiformes. El suelo se considera distinto de la roca madre. Esta última se convierte en suelo bajo la influencia de una serie de factores edafogenéticos (clima, vegetación, país, relieve y edad). Según él, el suelo debería denominarse el horizonte "diario" o externo de las rocas, independientemente de su tipo. Los suelos se modifican naturalmente por el efecto combinado del agua, el aire y diversos organismos vivos y muertos. ^{[ 24 ]}

Una definición enciclopédica de 1914: "las diferentes formas de tierra en la superficie de las rocas, formadas por la descomposición o meteorización de las rocas". ^{[ 25 ]} sirve para ilustrar la visión histórica del suelo que persistió desde el siglo XIX. El concepto de suelo de Dokuchaev de finales del siglo XIX evolucionó en el siglo XX hacia uno que lo concibe como material terroso alterado por procesos vivos. ^{[ 26 ]} Un concepto corolario es que el suelo sin un componente vivo es simplemente una parte de la capa exterior de la Tierra, un regolito . ^{[ 27 ]}

Se está perfeccionando el concepto de suelo a la luz de una mayor comprensión del transporte y la transformación de energía en su interior. El término se aplica popularmente al material de la superficie de la Luna ^{[ 28 ]} y Marte ^{[ 29 ]} , un uso aceptado solo por una parte de la comunidad científica ^{[ 30 ]} . La definición de suelo de Nikiforoff de 1959, que lo define como la "piel excitada de la parte subaérea de la corteza terrestre " ^{[ 31 ] , se ajusta a esta comprensión moderna del suelo.}

Académicamente, los científicos del suelo tienden a especializarse en una de cinco áreas: biología del suelo , pedología , edafología , física o química . Sin embargo, las especificidades del trabajo están muy condicionadas por los desafíos que enfrenta nuestra civilización en su deseo de preservar la tierra que la sustenta, y las distinciones entre las subdisciplinas de la ciencia del suelo a menudo se difuminan en el proceso, con el concepto de Zona Crítica proporcionando un marco natural para la investigación fundamental interdisciplinaria sobre el suelo, la roca, el aire, el agua y los recursos bióticos en la superficie terrestre. ^{[ 32 ]} Los profesionales de la ciencia del suelo suelen mantenerse actualizados en química del suelo, física del suelo, biología del suelo, pedología y ciencia del suelo aplicada en disciplinas relacionadas. Sin embargo, el surgimiento y desarrollo de nuevas subdisciplinas, más relacionadas con otros campos del conocimiento, como la biología y la física , que con el marco geológico original , contribuyeron a la disminución de las inversiones en investigación y enseñanza de la ciencia del suelo a principios del siglo XXI. ^{[ 33 ]}

Un esfuerzo interesante que atrajo a científicos del suelo en los EE. UU. desde 2004.es la Iniciativa de Calidad del Suelo de Illinois. El núcleo de la Iniciativa de Calidad del Suelo es el desarrollo de índices de salud del suelo y su posterior monitoreo de manera que nos brinde retroalimentación a largo plazo (de década en década) sobre nuestro desempeño como guardianes del planeta. ^{[ 34 ]} El esfuerzo incluye la comprensión de las funciones de las costras microbióticas del suelo y la exploración del potencial para secuestrar carbono atmosférico en la materia orgánica del suelo . Sin embargo, relacionar el concepto de agricultura con la calidad del suelo no ha estado exento de controversia y críticas, incluyendo las del premio Nobel de la Paz Norman Borlaug , padre de la Revolución Verde , y el ganador del Premio Mundial de la Alimentación Pedro Sánchez , dos reconocidos defensores de la agricultura basada en la biotecnología para resolver el problema del hambre en los trópicos. ^{[ 35 ] [ 36 ]}

Un rol más tradicional para los científicos del suelo ha sido el de cartografiar suelos . Casi todas las áreas de los Estados Unidos cuentan ahora con un estudio de suelos publicado , que incluye tablas interpretativas sobre cómo las propiedades del suelo apoyan o limitan las actividades y los usos. ^{[ 37 ]} Una taxonomía de suelos aceptada internacionalmente permite una comunicación uniforme de las características y funciones del suelo . Los esfuerzos nacionales e internacionales de estudio de suelos han brindado a la profesión perspectivas únicas sobre las funciones a escala del paisaje . ^{[ 38 ]} Las funciones del paisaje que los científicos del suelo deben abordar en el campo parecen dividirse aproximadamente en seis áreas:

• Tratamiento de residuos en tierra
  • Sistema séptico
  • Estiércol
  • biosólidos municipales
  • Residuos del procesamiento de alimentos y fibras
• Identificación y protección de áreas ambientalmente críticas
  • Suelos sensibles e inestables
  • Humedales
  • Situaciones edáficas únicas que sustentan una valiosa diversidad de hábitats y ecosistemas.
• Gestión para una productividad óptima de la tierra
  • Silvicultura
  • Agronomía
    • Gestión de nutrientes
    • Gestión del agua
  • Vegetación autóctona
  • Pasto
• Gestión para una calidad óptima del agua
  • Gestión de aguas pluviales
  • Control de sedimentos y erosión
• Remediación y restauración de terrenos dañados
  • Recuperación de minas
  • Daños por inundaciones y tormentas
  • Contaminación
• Sostenibilidad de los usos deseados
  • Conservación del suelo

También existen aplicaciones prácticas de la ciencia del suelo que podrían no ser evidentes al examinar un estudio de suelos publicado.

• Datación radiométrica : específicamente, se utiliza el conocimiento de la edafología local para datar actividades previas en el sitio.
  • La estratificación (arqueología) permite estudiar los procesos de formación del suelo y sus propiedades conservantes, lo que facilita el estudio de los yacimientos arqueológicos.
  • Fenómenos geológicos
    • Deslizamientos de tierra
    • fallas activas
• Modificar los suelos para lograr nuevos usos.
  • Vitrificación para contener residuos radiactivos
  • Mejorar la capacidad microbiana del suelo para degradar contaminantes ( biorremediación ).
  • secuestro de carbono
  • Ciencias ambientales del suelo
• Pedología
  • Génesis del suelo
  • Pedometría
  • Morfología del suelo
    • Micromorfología del suelo
  • Clasificación del suelo
    • taxonomía de suelos del USDA
    • Base de Referencia Mundial para los Recursos del Suelo ^{[ 16 ]}
• Biología del suelo
  • microbiología del suelo
  • Animales del suelo
• Química del suelo
  • Bioquímica del suelo
  • mineralogía del suelo
• Física del suelo
  • Función de pedotransferencia
  • Mecánica e ingeniería de suelos
• Hidrología del suelo , hidropedología

La capacidad de almacenamiento de depresiones, en la ciencia del suelo, es la capacidad de un área de tierra particular para retener agua en sus hondonadas y depresiones, impidiendo así que fluya. ^{[ 39 ]} La capacidad de almacenamiento de depresiones, junto con la capacidad de infiltración , es uno de los principales factores involucrados en el flujo superficial de Horton , donde el volumen de agua supera tanto la infiltración como la capacidad de almacenamiento de depresiones y comienza a fluir horizontalmente a través de la tierra, lo que puede provocar inundaciones y erosión del suelo . El estudio de la capacidad de almacenamiento de depresiones de la tierra es importante en los campos de la geología , la ecología y, especialmente, la hidrología .

• Personal del Servicio de Levantamiento de Suelos (1993). Levantamiento de suelos: Conceptos iniciales del suelo. (html) Manual de levantamiento de suelos USDA Handbook 18 , Servicio de Conservación de Suelos. Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. URL consultada el 30/11/2004.
• Marion LeRoy Jackson (2005). Análisis químico del suelo: Curso avanzado . UW-Madison Libraries Parallel Press. pp.  5–. ISBN 978-1-893311-47-3.