La mayoría de los agricultores conocen la diferencia entre el suelo muy bueno y otro de propiedades más pobres. Aquellos suelos que poseen mejor calidad natural, tales como los suelos aluviales profundos, ubicados en los valles de un río, tienden a tener mejor capacidad de retención de agua y fertilidad que los suelos que lo rodean; por lo general estos suelos son más valorados y por eso mismo tienen mayor valor comercial. De tal manera que al salud o calidad de un suelo, se refiere a las condiciones de una amplia gama de propiedades de éste. El concepto es bastante extenso y abarca más que la escuela definición de la fertilidad del suelo, que se usa con frecuencia. Por ejemplo, tradicionalmente el principal interés de aquellos que trabajan en la fertilidad del suelo ha sido si existe una cantidad suficiente de nutrientes para las plantas (tales como nitrógeno, fósforo y potasio). Las investigaciones sobre la fertilidad del suelo se han basado en la influencia de otras propiedades, como un pH bajo y la disponibilidad de nutrientes, pero no han cubierto la envergadura total de las propiedades que influyen en el crecimiento de la planta.

¿Qué es exactamente un suelo sano o de buena calidad? En un suelo del que se puedan obtener cultivos, sanos y de alto rendimiento, con un mínimo de impactos negativos sobre el medio ambiente. Es un suelo que también brinda propiedades estables al crecimiento y salud de los cultivos haciendo frente a condiciones variables de origen humano y natural (principalmente las relacionadas con el clima). Por ejemplo, si las precipitaciones son menores o superiores a la cantidad óptima el rendimiento no influiría tan negativamente como en un suelo de menor calidad. Un suelo de calidad superior debe ser flexible y resistir el deterioro.

Los diversos factores que determinan la calidad del suelo son esencialmente aquellas propiedades que ejercen mayor influencia en el crecimiento del cultivo. Muchas de estas propiedades, no son fundamentalmente aspectos de la "fertilidad" del suelo (definido en el sentido más estricto). Por ejemplo, la facilidad con que la superficie del suelo desarrolla una "costra" (capa delgada de poca permeabilidad que se forma cuando los agregados cerca de la superficie se rompen por la acción de las precipitaciones y/o el laboreo) tiene un efecto significativo en el crecimiento del cultivo medioambiente. La formación de una costra superficial es un problema significativo para muchos suelos en las zonas tropicales y templadas (Summer y Stewart 1992). Cuando se desarrollan costras superficiales, la emergencia de la plántula puede resultar restringida después de la germinación. Lo que es aún más importante, en comparación con suelo con buena agregación de superficie, es que se infiltra menos cantidad en los suelos con costra, dando como resultado en ambos casos un menor almacenamiento de agua para el uso del cultivo, un aumento en el escurrimiento del agua y una erosión acelerada del suelo. Los contenidos de sodio y arcilla expandible y la estabilidad agregada constituyen propiedades que influyen en la susceptibilidad de un suelo para desarrollar una costra superficial.

Otras propiedades que afectan la calidad del suelo son: la profundidad disponible para la exploración de raíces, el pH, la salinidad, la capacidad de intercambio de catiónico, el nitrógeno mineralizable, la presencia de plantas patógenas, la biomasa microbiana del suelo, etc. (Tabla 1). Muchas de las propiedades de los suelos utilizados para agricultura son heredados del estado natural. Algunas de estas propiedades, tales como la textura del suelo (porcentaje de arena, limo y tamaño de las partículas de arcilla presentes) y la profundidad a que se encuentra la capa que impide el crecimiento de las raíces, se pueden modificar a costos de tal envergadura que se hace imposible, en la mayoría de los casos. Sin embargo, casi todas las propiedades del suelo son influidas hasta cierto grado por la forma en cómo se maneja el suelo y la elección de los futuros cultivos. Incluso si no se cambia la textura, la sequedad de un suelo arenoso o el aterronamiento de un suelo arcilloso, está hasta cierto punto controlada mediante las actividades humanas.

TABLA 1
Caracterizando la calidad del suelo*

* Basado en el resumen de la Conferencia Internacional sobre la evaluacion y monitoreo de la calidad del suelo. Ernmaus, Pa, Julio 11-13, 1991, Rodale Institute.

Muchos factores pueden producir el deterioro de la calidad del suelo. Por ejemplo, se trabaja un suelo arcilloso cuando éste está muy mojado, puede provocar la desintegración de los agregados naturales y producir una disminución significativa en la capa labrada del suelo. El deterioro de la calidad del suelo también puede ser provocado por prácticas tales como el cultivo intensivo sin rotaciones de (Ketcheson 1980), permitiendo que se desarrolle la salinidad del suelo con el riego o permitiendo que los contenidos de materia orgánica desciendan muy lentamente. El deterioro también puede ser causado por la contaminación con metales potencialmente tóxicos o por sustancias químicas orgánicas-sintéticas. Queda claro que resulta más efectivo promover prácticos que eviten la degradación de la calidad del suelo, en vez de buscar soluciones para suelos estropeados.

Existe interés por desarrollar un "índice" de calidad del suelo para ayudar a comparar diferentes suelos. Como parte del desarrollo de tal método de comparación, sería necesario otorgarle importancia relativa a las diversas propiedades que son evaluadas como contribuyentes importantes para el índice. La forma como se presenten los diversos factores para asignarles un valor generará bastante discusión y controversia. En la actualidad no existe un sistema aceptable para estimar la calidad del suelo y en el futuro cercano hay pocas posibilidades de desarrollar un índice cuantitativo. Sin embargo, la materia orgánica influye en casi todas las propiedades importantes que contribuyen a la calidad del suelo. De esta forma resulta decisivo comprender y acentuar la importancia clave del manejo de los cultivos y los suelos para mantener incrementar los contenidos de materias orgánicas con el propósito de desarrollar los suelos de buena calidad.

La Naturaleza de la Materia Orgánica del Suelo

Existen 3 diferentes tipos genéricos de materia orgánica presentes en el suelo (a) los organismos vivos, (b) la materia orgánica muerte activa (sin descomposición o levemente descompuesta, lábil) y (c) los materiales descompuestos (humificados) relativamente estables. Cada una de estas fracciones juega papeles importantes en la mención, mejoramiento de la calidad del suelo. Estas 3 distintas partes, que en conjunto forman la materia orgánica del suelo, se trataran en forma separada a continuación.

Organismos del Suelo

La materia orgánica viva del suelo se compone de un variado grupo de organismos. Estos organismos incluyen virus microscopios, bacterias, hongos y protozoos, artrópodos de tamaño pequeño y mediano, lombrices, etc. Por lo general, a medida que aumenta el tamaño de los organismos, disminuye la densidad de la población. Por ejemplo, existen alrededor de 1.014 bacterias, 109 hongos, 107 nemátodos y 102 lombrices por m² (Smil 1991).

Es cierto que en los suelos hay enfermedades que causan la aparición de bacterias y hongos como también de insectos y nematodos parásitos. Sin embargo, la enorme cantidad de grupos de organismos del suelo se alimentan de los organismos del suelo y no causan problemas a las plantas. De hecho, sus actividades que ayudan a reciclar los nutrientes, a mantener baja las poblaciones de plagas, a producir substancias que ayudan a la formación de agregados del suelo y a producir sustancias húmicas, hacen que una gran mayoría de estos organismos sean importantes para la calidad del suelo.

Todos los organismos necesitan acceder a una gama de elementos en forma asequible, como también a la energía. Las plantas verdes obtienen su energía de los rayos del sol mediante el proceso de fotosíntesis, su carbono (la columna vertebral de todas las moléculas orgánicas) del dióxido de carbono que se encuentra en la atmósfera, también el oxígeno, necesario para respirar (para recuperar y utilizar la energía almacenada en sus moléculas orgánicas) lo obtienen de la atmósfera, y el resto de sus nutrientes (N, P, K, Ca, Mg,, Fe, B, Mn, Cu, Mo, Cl, Zn, Co) así como también el agua (H20) los obtienen del suelo. Casi todos los organismos que viven bajo tierra obtienen la energía para su subsistencia y reproducción, de la energía solar almacenada previamente en los tejidos de las plantas verdes. Aunque los organismos también emanan elementos individuales (tales como N, K, MG) para su uso, la necesidad de obtener energía hace que ellos desintegren por completo las moléculas orgánicas.

Los organismos ocupan diferentes posiciones dentro de la cadena alimenticia. El concepto cadena alimenticia dice que los organismos dentro de un ecosistema en particular están relacionados con una fuente de alimento más baja y entre sí a través de su(s) fuente(s) alimenticia(s).

Consumidores primarios son aquellos organismos del suelo que son los primeros en utilizar a los cultivos y otros residuos como materiales energéticos. Muchos hongos son los primeros colonizadores de los restos de las plantas y sirven para suavizarlos y hacerlos más disponibles para ser usados por otros organismos. También muchas bacterias son consumidores primarios, además de las cochinillas, los nemátodos y las larvas de las moscas, etc. También algunas lombrices son consumidores primarios y la acción de sus sistemas digestivos sirven para macerar y mezclar los residuos con las bacterias en sus aparatos digestivos, de tal manera que sus desechos están disponibles para que otros organismos hagan uso de ellos. Si se mide la fertilidad de estos deshechos, se observa que los rangos de calcio, potasio y nitrógeno son mucho más altos que el suelo que los rodea. Estos roles de las lombrices de tierra son también importantes para ayudar a la filtración del agua en los suelos durante tormentas de lluvias intensas.

Consumidores secundarios son aquellos organismos que se alimentan de los consumidores primarios. Los protozoos y los nemátodos son dos depredadores de bacterias y hongos. Las tasas de consumo de bacterias por los nemátodos pueden ser extremadamente altas; (se han informado consumos de 5,000 células por minuto) y se estima que alrededor del 50% de la producción anual de hongos y bacterias son consumidos cuando se alimentan los secundarios (Paul y Clark 1989). La presencia de poblaciones activas de depredadores de hongos y bacterias pueden ayudar a mantener poblaciones más diversas de estos organismos en el suelo (Habte y Alexander 1978). Los protozoos y nemátodos contribuyen significativamente al ciclo del nitrógeno, puesto que al alimentarse de bacterias, el exceso de nitrógeno se convierte en amonio y es excretado a la solución del suelo. Otros consumidores secundarios incluyen los tisanuros (collembola), ácaros y algunos escarabajos.

Consumidores terciarios incluyen escarabajos del suelo, pseudoscorpions, ciempiés y hormigas. Esta fauna se alimenta fundamentalmente de otros organismos del suelo. Debido a su gran tamaño y a la capacidad de excavación algunos centípedos y hormigas pueden ayudar a mezclar y soltar el suelo (como lo hacen las termitas, un consumidor primario constructor de montículos). Aunque estas actividades por lo general ayudan a mejorar la estructura del suelo, ninguno de éstos organismos mezcla los residuos orgánicos con las materias del suelo como las lombrices de tierra. Las raíces de las plantas son también un aspecto importante en la vida dentro del suelo. Los productos que se obtienen a partir de la fotosíntesis arriba del suelo se trasladan a las raíces para su propio metabolismo. Gran parte del CO2 generado en el suelo proviene de la respiración de las células de las raíces o de la respiración de organismos del suelo que obtienen la mayoría de su energía a partir de productos elaborados fotosintéticamente y luego trasladados a las raíces. El mucilago gelatinosos que rodea las raíces jóvenes brinda un lugar ideal para que los organismos del suelo y las partículas de arcilla se aproximen a las raíces. Además del mucílago, que se desprende de las células de las raíces y la gran cantidad de compuestos exudados por estas últimas, hace que la zona de la rizósfera contiene de 10 a 50 veces la cantidad de organismos, que se han descubierto en el suelo a cierta distancia de las raíces (Paul y Clark 1989).

Diversidad Biológica de los Organismos del Suelo

El primer objetivo de un buen manejo del cultivo y del suelo, debería ser crear las condiciones para una comunidad altamente diversa de organismos del suelo. La diversidad biológica del suelo, es parte importante de la salud y estabilidad del agroecosistema. Una amplia mezcla de organismos crea un sistema en el cual la competencia por las fuentes alimenticias, nichos y dinámicas depredador-presa, ayudan a limitar las poblaciones de bacterias y hongos que causan enfermedades, nemátodos parásitos de las plantas, y problemas insectiles. Algunos de estos organismos problema pueden actualmente estar presentes en suelos con alta diversidad biológica, pero es muy probable que las poblaciones de las distintas plagas sean muy escasas como para provocar efectos significativos en los cultivos.

Las poblaciones microbianas están influenciadas por el manejo de los cultivos y los residuos. En general, la diversidad de organismos disminuye y la cantidad de biomasa microbiana también se reduce por el cambio de los ecosistemas naturales a los agroecosistemas. Por ejemplo, después de 58 años de cultivos en el noroeste de EE. UU., el carbono microbial representó un 2,8% y 2,2% del carbono total del suelo bajo cultivos anuales y trigo-barbecho, comparado con un 4,3% bajo pastos (Collins et al. 1992). En Perú, hubo una disminución dramática de la diversidad biológica de la macroflora del suelo en los suelos cultivados intensivamente o en suelos de los bosques secundarios comparados con suelos de bosques primarios, ya que aproximadamente de un 35% a un 50% de las unidades toxonómicas y en las densidades de población no fueron tan severas en los sistemas tradicionales de bajos insumos, como en las prácticas intensivas de altos insumos.

El manejo del suelo y de los cultivos puede afectar las dinámicas de población de los organismos del suelo. Rotaciones complejas con varios cultivos diferentes, grandes cantidades de residuos de distintos tipos de cultivos y abonos, cultivos de cobertura y reducción de labranza, son prácticas que ayudan a aumentar una población biológicamente diversa de organismos del suelo. La técnica de combinar el uso de una gran cantidad de diferentes fuentes de materiales orgánicos, se ha usado con éxito para transformar un suelo que presentaba un grave problema de pudrición de raíz del aguacate causado por Phytopthora, en un suelo que actualmente detiene la enfermedad (Cook 1982). El cultivo de trébol Crimson fuera de la estación, entre cultivos de maíz, produjo poblaciones significativamente más altas de una variedad bacteriana, mayor biomasa microbiana y una mayor actividad enzimática que sin el cultivo no hubiera ocurrido (Kirchner et al., 1983). La utilización de mulch o simplemente dejar los residuos sobre la superficie del suelo fomentará las poblaciones de lombrices que se alimentan en la superficie. Los residuos superficiales tienden a acentuar la importancia de los hongos en el proceso de descomposición. Los residuos superficiales son también un buen hábitat para las arañas, las que se alimentan de insectos y pueden ayudar a reducir las poblaciones de plagas insectiles.

Materia Orgánica Activa

La fracción activa del material muerto se compone de residuos frescos, así como también de residuos levemente descompuestos. Estos residuos se presentan en el suelo como raíces y otros materiales que se incorporan al suelo y están disponibles para que los organismos del suelo los descompongan con relativa facilidad. Los residuos frescos son la parte más activa de la materia orgánica, con cerca de un 60% a 80% de descomposición durante el primer año.

En años recientes ha existido mucho interés por separar diversas fracciones de materia orgánica mediante procedimientos físicos ya sea por diferencias de densidad o de tamaño (Christensen, 1992). La parte más activa de la materia orgánica parece presentarse como partículas que no están fuertemente asociadas con minerales inorgánicos. Esta porción liviana de la materia orgánica se encuentra en mayor abundancia en suelo vírgenes, compuesta de residuos relativamente frescos, que se puede separar fácilmente del resto del suelo (Janzen et al. 1992). La materia orgánica asociada con minerales del tamaño de la arena también se descompone fácilmente, existiendo algún tipo de indicio de que parte de la materia asociada con arcilla se mineraliza de manera relativamente fácil y es una fuerte importante de N disponible (Christensen, 1992). Bajo ciertas condiciones, tales como el crecimiento a largo plazo del sobresuelo, la cantidad de materia orgánica en un suelo puede ser bastante grande. En una investigación llevada a cabo por (Cambardella y Elliot, 1992) se encontró que cerca del 40% del C total estaba presente como partículas bajo el suelo nativo. Sin embargo, después de 20 años de un manejo de mulch de rastrojo para un sistema de trigo / barbecho sólo el 19% de la materia orgánica estuvo presente en forma de partículas.

Materia Orgánica Descompuesta Completamente

La fracción de materia orgánica del suelo descompuesta completamente, y la relativamente estable, por lo general reciben el nombre de humus. El humus está fuertemente ligado con las fracciones de arcilla y limo y permanece en el suelo por largos períodos de tiempo, con una presencia media del orden de los cientos o miles de años. La materia orgánica asociada con partículas minerales del tamaño del limo parece ser más estable cuando se asocia con arcillas (Christensen, 1992).

El humus del suelo se descompone de manera bastante lenta, con una descomposición de alrededor del 2% al 5% anual. El humus contiene la mayor parte de la capacidad de intercambio catiónico de la materia orgánica cargas negativas que permiten la retención de ciertos nutrientes como el calcio, el magnesio y el potasio).

Aunque mucha de la materia orgánica que se descompone durante el año puede ser relativamente fresca, cierta materia orgánica que es relativamente estable puede transformarse en formas aprovechables mediante ciclos de secado, humidificación congelamiento y deshielo (Bartlett 1981, Bartlett y James 1980, Birch 1958, Mack 1963, Soulides y Allison 1961). Al parecer las duras condiciones impuestas sobre las moléculas orgánicas rompen los enlaces, ya sea, con las partículas de limo y arcilla o dentro de las moléculas mismas, solubilizando cantidades importantes de materia orgánica, con lo que se permite el fácil acceso de los organismos a las moléculas liberadas.

La Función de la Materia Orgánica en la Calidad del Suelo

Aunque la materia orgónica es sólo un pequeño porcentaje del peso de la mayoría de los suelos (generalmente de 1% al 6%), la cantidad y el tipo de materia orgánica influye en casi todas las propiedades que contribuyen a la calidad del suelo. La cantidad y calidad de la materia orgánica puede cambiar las propiedades del suelo, la estructura y disponibilidad de los nutrientes mejora y existe más diversidad biológica en suelos con un buen manejo de la materia orgánica modifica los efectos de ciertas propiedades del suelo. Los diversos efectos de la materia orgánica pueden agruparse bajo las influencias ejercida en las propiedades físicas, químicas, nutricionales y biológicas del suelo.

Efectos Físicos

La unión de las partículas de arena, limo y arcilla conformando agregados estables, ayuda a mantener una buena labranza (condiciones físicas del suelo para el crecimiento de las plantas). Los polisacáridos producidos durante la descomposición de residuos orgánicos más la hifa fungal estimulan el desarrollo de estos agregados estables del suelo. Un suelo que tiene gran cantidad de materia orgánica tendrá una mejor agregación y tenderá a ser menos denso, permitiendo un mejor desarrollo y penetración de las raíces, que ante una situación de disminución de materia orgánica. Además, el suelo tendrá tasas superiores de infiltración debido a una estructura superficial más estable, siendo capaz de resistir la fuerza dispersiva del impacto de las gotas de lluvia. Las actividades de organismos más grandes que viven en el suelo, tales como lombrices y hormigas, también ayudarán a mejorar la infiltración de agua. El suelo estará menos propenso a la erosión si existe una mayor infiltración de agua en vez de un escurrimiento superficial.

Los suelos arenosos con niveles más altos de materia orgánica tienen una mayor cantidad de pequeños poros para almacenar el agua disponible para las plantas y son menos propensos a la sequía. Por otro lado, los suelos más arcillosos tienen un mejor drenaje interno, cuando existan grandes cantidades de materia orgánica que cuando las cantidades son menores.

Efectos Nutricionales y Químicos

La materia orgánica es una fuente de nutrientes. Los organismos la descomponen y transforman las formas orgánicas de los elementos en formas que sirven a las plantas. Además, por ser la principal fuente de capacidad de intercambio catiónico (CIC), la materia orgánica ayuda a "almacenar" los nutrientes disponibles, y los protege de la lixiviación que produce el agua. Las moléculas orgánicas ayudan a quelar un gran número de micronutrientes, tales como el Zinc )ZN) y el Hierro (Fe), además los protege para evitar que sean convertidos en formas menos disponibles para las plantas. En muchos suelos la materia orgánica, debido a su naturaleza ácida débil, tiene un efecto de amortiguación frente a cambios en el pH (Magdoff y Bartlett, 1985). Esto también puede ayudar a proteger las plantas de los efectos nocivos de sustancias químicas, como por ejemplo la toxicidad por aluminio (Hargrove y Thomas, 1981).

Otros efectos Biológicos

Los materiales húmicos en la materia orgánica estimulan el crecimiento de las raíces y del cultivo (Lee y Bartlett 1976, Chen y Aviad 1990). Aunque no está claro lo que produce estos efectos, al parecer no es una influencia nutricional directa.

La importancia de la diversidad biológica en los suelos se ha subrayado anteriormente. Un suelo con alto contenido de materia orgánica, originada en distintas fuentes y en el que se han practicado buenas rotaciones tenderá a tener una comunidad más diversa de organismos y de este modo, brindará un medioambiente biológico mas adecuado para el crecimiento de las plantas que un suelo con menor cantidad de materia orgánica. En general, la biomasa total de los organismos del suelo también será mayor en un suelo rico en materia orgánica que en un suelo que contenga menos. Debido a los efectos físicos, nutricionales y químicos discutidos anteriormente, las plantas que crecen en suelos ricos en materia orgánica tenderán a ser más sanas y menos susceptibles al daño de las plagas que aquellas que crecen en suelos con disminución parcial de materia orgánica. Además, la presencia de diversas poblaciones de organismos cuando la materia orgánica del suelo es abundante ayuda a asegurar un ambiente de plagas menos hostil para las plantas de cultivo. Las numerosas influencias físicas, químicas, nutricionales y biológicas se combinan para dar a la materia orgánica una influencia positiva sobre la calidad del suelo.

Flujos de Nutrientes y Ciclaje

No todos los nutrientes de los cultivos del suelo están disponibles para las plantas. Si un elemento, aún como el potasio es parte estructural de un grano de arena, no está disponible para el uso de la planta. Del mismo modo, cuando un nutriente como el nitrógeno o el fósforo es parte estructural de una gran molécula orgánica, las plantas no son capaces de usarlo. Los nutrientes son tomados por las plantas desde la solución del suelo generalmente en la forma de iones simples como el nitrato (NO3), fosfato (H2PO4) y (HPO4)-2), potasio (K+), magnesio (Mg+2), etc. Los nutrientes están disponibles para las plantas al ser solubilizados o absorbidos a partir de los minerales y absorbidos por la capacidad de intercambio catiónico de las arcillas y del material orgánico bien descompuesto. Aún más, los organismos del suelo convierten muchos elementos de moléculas orgánicas a moléculas inorgánicas.

Durante este proceso de mineralización, los elementos se transforman en formas disponibles que las plantas pueden usar. De esta manera, la materia orgánica del suelo, desempeña un papel clave en el ciclaje de nutrientes, tanto como una fuente de capacidad de intercambio de cationes como de depósito de nutrientes que se convertirán lentamente en formas disponibles mediante la actividad biológica. Como la vasta mayoría de los organismos del suelo participan en el proceso de descomposición, ayudan a dirigir el reciclaje de nutrientes.

Uno de los problemas de la producción agrícola convencional es la contaminación de aguas superficiales y subterráneas con nutrientes. Además, la cantidad relativamente alta de nutrientes disponibles en la producción agrícola convencional puede causar mayor susceptibilidad para la infestación de insectos, como también una disminución en valor nutricional de los alimentos producidos. Durante las épocas del año cuando la lluvia <8más el riego) excede la evapo-transpiración, pueden presentarse cantidades importantes de lixiviación y / o escurrimiento. Si en ese momento se encuentra presente una gran cantidad de nitrato, se produce una contaminación sustancial de las aguas subterráneas. Cuando se utilizan grandes cantidades de fertilizantes comerciales o abonos que contienen nutrientes disponibles para ser usados, es posible que se acumulen altos niveles de nitrato en el suelo. Este problema está extendido y entendido como un gran problema ambiental de alcance nacional (Benbrook 1989, OTA 1990).

Un ciclo ideal de nutrientes, tendría las siguientes características. Los nutrientes estarían presentes en formas disponibles en cantidad y proporción relativa, en conjunto con o sincronizados con las necesidades de captación del cultivo establecido. Debería haber un nivel de nutrientes disponibles tan bajo como sea posible durante la época del año cuando se espera la lixiviación o el escurrimiento. Otro objetivo sería disminuir los insumos de los nutrientes de fuera del predio y, hasta donde se pueda, usar nutrientes provenientes de un ciclo interno del predio y fijación biológica del nitrógeno. En este "apretado" ciclo de nutrientes habría pocas pérdidas de éstos desde el predio, excepto las ventas de cultivos y animales. La lixiviación, la volatilización y las pérdidas por escurrimiento serían reducidas a un mínimo absoluto. En una situación ideal, el 100% de los nutrientes que entran a un predio como semillas, fertilizantes, abonos, etc., saldrían de éste como productos agrícolas.

Pocos podrían siquiera alcanzar completamente la situación ideal descrita anteriormente. La lixiviación e los nutrientes en las regiones húmedas y los procesos naturales de acidificación que se dan en suelos, no pueden detenerse completamente. Tampoco se puede detener la conversión de nutrientes disponibles en formas que no son disponibles para las plantas. Sin embargo, existe mucho espacio para el mejoramiento en la mayoría de los predios. Muchos de los sistemas agrícolas convencionales tienen ciclos de nutrientes extremadamente "permeables". Los ciclos de nutrientes potencialmente "permeables" pueden darse con muchos tipos de actividades agrícolas diferentes. Un ejemplo, es el típico predio lechero de los EE. UU: En el ciclo de nutrientes éstos entran al predio como alimentos y minerales comprados, animales comprados, fertilizantes y estratificación (Figura 2). Los nutrientes salen del predio en la forma de leche, animales y cultivos vendidos, como también en el agua (por escurrimiento y lixiviación) y como pérdidas gaseosas. Los nutrientes también ciclan en el predio, desde el suelo a las plantas, a los animales, al abono y de nuevo al suelo. Cuando la diferencia entre los insumos de los nutrientes y los nutrientes en los productos agrícolas embarcados desde el predio es grande, existe una gran fuente de nutrientes en exceso que pueden causar problemas ambientales.

El grado del problema potencial puede evaluarse a partir de una estimación del equilibrio de nutrientes de los insumos y la producción manejados para un predio lechero de 85 vacas (Tabla 1). Resulta interesante que una proporción importante del N, P y del K llega al predio en la forma de alimento comprado para forraje. Se estima que sólo aproximadamente una tercera parte del N, P y K que entra al predio lechero sale como leche, carne y cultivos. Esto significa que quedan al menos temporalmente, alrededor de las dos terceras partes. A medida que los nutrientes se constituyen en los suelos, el potencial de contaminación del agua superficial o subterránea aumenta en forma alarmante.

Al aumentar la proporción de animales en los predios y suponiendo que se mantiene el mismo manejo de los sistemas, el problema del exceso de nutrientes proveniente del ganado se agudiza dramáticamente. Esto conduce que los niveles de nutrientes del suelo excedan las necesidades de los cultivos, permitiendo que entren en acción altas tasas de polución por lixiviación del agua, la cual corre a través o sobre los mencionados predios.

Figura 2

TABLA 16.2
Equilibrio de nutrientes para un predio lechero de 85 vacas*

*Segun Klausner 1993

Los insumos de los nutrientes y la producción mencionados con antelación se basan en un sistema convencional que se apoya en un hato de vacas lecheras y grandes cantidades de alimento comprado. Sin embargo, existe un considerable interés en el uso de sistemas de pastoreo manejados en forma intensiva a fin de proveer la mayoría del forraje necesario de las vacas durante la época de crecimiento, disminuyendo a la vez los alimentos concentrados. Si la cantidad de alimento comprado fuera del predio se pudiera reducir a la mitad, la proporción del N, P y K que ingresa y luego sale como ventas, aumentaría de forma significativa, hasta en un 47%, 48% y 54% respectivamente.

Manejo Estratégico del Suelo y Cultivos para Mejorar su Calidad

La mejor manera para desarrollar un suelo de alta calidad es manejar el suelo y cultivos, para incentivar la estructura y mantención de altos niveles de materia orgánica, incluyendo la mantención de una cantidad activa de materia orgánica (Magdoff, 1993). Esforzándose en mantener ese objetivo, la práctica de la óptima administración del predio es ineludible. Se dispone de numerosas estrategias para este objetivo y éstas se debieran usar regularmente en todos los predios.

La cantidad de materia orgánica en un suelo en particular es el reflejo de variadas intervenciones en el tiempo, ya sean de origen natural y/o humano. El cambio del contenido de materia orgánica del suelo, después de transcurrido un año, es la diferencia entre lo que se ha agregado y lo que se ha perdido. Esto se puede expresar mediante esta simple ecuación:

Cuando lo agregado excede a lo perdido, SOM aumenta. En sentido contrario, si las pérdidas son mayores a lo agregado, SOM disminuye. Cuando un sistema de cultivo ha operado durante largo tiempo, se logra un equilibrio cuando lo agregado y lo perdido se igualan. Bajo estas condiciones no habrá cambios en los niveles de materia orgánica.

Queda claro que sólo hay dos caminos principales para estructurar y mantener cantidades aceptables de materia orgánica a los suelos: (1) aumentar la tasa de incorporación de materia orgánica a los suelos, y (2) disminuir la tasa de pérdida de materia orgánica.

Mejor utilización de los Cultivos y Otros Residuos Orgánicos

En muchas partes del mundo, los residuos de los cultivos se ven como un estorbo debido a que pueden albergar a plagas de insectos y a veces interferir con la preparación del suelo para el siguiente cultivo. De esta forma la quema, en el predio, de los residuos es una práctica común. Esto, no obstante, priva al suelo de materia orgánica potencialmente beneficiosa. La quema de residuos reduce el material energético disponible para los organismos del suelo y dará como resultado una disminución de la biomasa microbiana (Collins et al. 1992). Además, en los países en desarrollo los residuos de cultivos y abonos se sacan a veces desde el campo, para usarlos como combustible para cocinar, calentar o como materiales de construcción. Estas prácticas, aunque ciertamente más comprensibles que la quema de residuos en el campo, también son dañinas para la formación de materia orgánica del suelo. No sólo no se devuelven los residuos en cantidades suficientes, sino que los suelos desnudos quedan expuestos a la erosión que remueve el mantillo enriquecido con materia orgánica. De este modo, la mejor utilización de los residuos, como mulch o para su incorporación al suelo, mejorará las adiciones de materia orgánica a los suelos y disminuirá la cantidad perdida por la erosión.

La formación de compost a partir de desechos domésticos y residuos de cultivos, como también la de otros residuos orgánicos disponibles localmente, pueden proporcionar una mejora valiosa del suelo. La formación de compost ayuda a disminuir la masa de materia, a matar las semillas de malezas y las enfermedades que causan los organismos, disminuye las emanaciones putrefactas posiblemente nocivas y estabiliza los nutrientes. Muchos de estos materiales pueden estar disponibles en pequeñas cantidades en un momento dado y puede no se posible o no valer la pena aplicarlos directamente al suelo de inmediato. Algunos materiales, debido a los problemas de emanaciones o atracción de nemátodos, no pueden simplemente dejarse de lado para un uso futuro. La práctica de formar compost a partir de los materiales orgánicos disponibles le permite así al agricultor una mayor flexibilidad en el uso de diversas fuentes de residuos.

Práctica de Buenas Rotaciones

Desde el punto de vista de la calidad del suelo, existen numerosos factores a considerar cuándo se evalúan las rotaciones. Al añadir los residuos de diferentes especies de plantas a los suelos, las rotaciones ayudan a mantener la diversidad biológica. Esto ocurre porque cada tipo de residuo de plantas mientras esté disponible para muchos organismos, puede también estimular y/o inhibir a los organismos específicos del suelo,. Existe un "efecto de rotación" bien definido, en el que los cultivos sembrados a continuación de otro cultivo (especialmente leguminosas), rinden mejor que cuando se siembran en monocultivo continuo. Este efecto es adicional a los efectos nutricionales benéficos del N al sembrar un cultivo de cereales después de uno de leguminosas. Una parte del efecto de la rotación se puede deber a la colonización de organismos benéficos alrededor de las raíces de los cultivos, proporcionando una mejor protección en contra de los organismos potencialmente dañinos (Jawson et al; 1994).

Otro problema a considerar al evaluar las rotaciones es el grado de perturbación del suelo causado por la siembra de ciertos cultivos. Los cultivos perennes, sean éstos cultivos arbóreos (con suelo cubierto por cultivos de cobertura o pasto entre los árboles) o forraje perenne para animales, causan de manera significativa menos perturbación al suelo que los cultivos anuales. La perturbación disminuida, como también las mayores cantidades de residuos y biomasa viviente sobre la superficie del suelo dado por cultivos de cobertura o cultivos de pasto, disminuirán la pérdida de materia orgánica del suelo al reducir la tasa de descomposición y al disminuir la erosión de la superficie del suelo, rica en materia orgánica.

Un tercer problema relacionado con las rotaciones es que los distintos cultivos adicionarán nuevamente diferentes cantidades de residuos al suelo. Los cultivos de forraje perenne tienden a añadir muchos residuos por medio del vuelco de las raíces. Los restos de hojas y tallos de muchos cultivos de granos pueden además proporcionar un suministro abundante de residuos orgánicos.

Uso de Cultivos de cobertura

Desde mediados de la década de 1980. ha habido un creciente interés en el uso de cultivos de cobertura. Esto es de hecho el renacimiento del interés en una práctica que se usaba en la antigua Roma, hace unos 2,000 años e incluso antes, en China. Es importante poner énfasis en la importancia de los cultivos de cobertura desde el punto de vista de la calidad del suelo. Los cultivos de cobertura pueden añadir materia orgánica a un suelo cuando se les permite morir o incorporarse al suelo. Los cultivos de cobertura, al mantener cubierto el suelo e interceptar las gotas de lluvia, disminuyen la descomposición de los agregados superficiales y de este modo promueven la infiltración del agua en el suelo disminuyendo el escurrimiento y la erosión. Algunos cultivos de cobertura, como el trébol dulce, pueden fomentar el desarrollo de una mejor estructura del suelo a través del crecimiento de sus largas raíces que son capaces de penetrar en subsuelos densos.

Integración de Animales a los Sistemas de Cultivo

Uso de Abono
Cuando los animales forman parte del sistema de cultivo, se generan numerosas ventajas para mantener la calidad del suelo mediante el manejo de materia orgánica. Una razón es que habrá abono animal disponible para aplicarlo a los suelos. El abono animal puede desempeñar un papel muy importante al proporcionar nutrientes disponibles para los cultivos y en la constitución de la materia orgánica del suelo. Otra razón es que habrá una rentabilidad económica proveniente de la incorporación de cultivos de forraje, como alfalfa o combinaciones de trébol - pasto, a la rotación. Estos cultivos ayudan a construir la materia orgánica del suelo, a formar su estructura y a la incorporación del nitrógeno para ser usado por cultivos sucesivos. Los animales también pueden, al pastar, arrancar los residuos de los cultivos que podrán albergar agentes patógenos durante el invierno, mientras van dejando atrás el abono.

Labranza Reducida
En general mientras mayor sea la perturbación del suelo durante su preparación para el establecimiento del cultivo, mayor será la tasa de descomposición de la materia orgánica (Reicosky y Lindstrom, 1994). Aunque esto puede proporcionar algunos beneficios al hacer que los nutrientes estén a disposición de las plantas más rápidamente, resulta más difícil mantener niveles altos de materia orgánica en la labranza tradicional (arado con vertedera seguido por discado superficial), lo que causa una mayor perturbación al suelo que en los sistemas de labranza reducidos. Además, el uso de la labranza tradicional tiende a promover la erosión al dejar algunos residuos para proteger la superficie y por tanto disminuye la agregación natural.

La gravedad de la perturbación del suelo se puede disminuir en gran parte al usar sistemas de labranza reducidos para la preparación y la siembra. El sistema de labranza reducida más nuevo es el de labranza cero, cuando sólo se perturba una estrecha franja donde se habrá de sembrar la semilla. Esto deja la cantidad máxima de residuos cubriendo el suelo. Otros tipos de sistemas de labranza reducida, como el arado de cincel, están también disponibles.

Control de la Erosión
Debido a que los materiales erosionados de los suelos generalmente se remueven del mantillo y son ricos en materia orgánica con respecto al resto del suelo, la erosión es un gran problema de calidad del suelo. El principal problema de sembrar cultivos en suelos erosionados, es que generalmente no existe un mantillo suficiente para una mejor nutrición y las propiedades de almacenamiento del agua. Algunos suelos están particularmente propensos a la erosión eólica y del agua. Los suelos derivados de "loess" y que contienen grandes cantidades de sedimento y arenas muy finas, como aquellos en el medioeste norteamericano y en la planicie central del norte de China, son sensibles a la erosión causada por el agua y requieren precauciones extras. Las tasas de pérdida del suelo en un agroecosistema erosionado, en esta región de China, son enormes, con 100 a 200 ó más toneladas removidas por Há (Hamilton y Luk, 1993). Mientras que los suelos con gran cantidad de materia orgánica son menos propensos a la erosión, el control de ésta también ayuda a mantener los niveles de materia orgánica del suelo. El uso mulch, cultivos de cobertura, cultivos con pasto y labranza reducida (tratadas anteriormente) ayudan a reducir la tasa de erosión del suelo, pero se pueden requerir además otras prácticas especificas de control de la erosión. Para los suelos propensos a la erosión la labranza y la siembra deberían realizarse en contorno. Además sería necesario establecer vías de agua que tengan pasto para ayudar a que el agua abandone el campo sin horadar canales profundos, además se debe nivelar la tierra para ayudar a que el agua superficial fluya hacia las vías de agua. La construcción de terrazas a nivel del suelo para la siembra es otra práctica de control de la erosión que puede ayudar a estabilizar el suelo.

Mejor uso de los Ciclos de Nutrientes
Depender de fuentes locales y biológicas de nutrientes es un objetivo en el cual se deberían centrar todos los esfuerzos, puesto que alcanzable en muchos fincas. Esto se puede lograr maximizando el uso de nutrientes a medida que se ciclan en el predio. El uso de rotaciones que incluyen los cultivos de pastos con una gran porcentaje de composición de leguminosas puede proporcionar una cantidad sustancial de nitrógeno para los cultivos que no son de leguminosas durante los siguientes dos años. Reducir las pérdidas por lixiviación y escurrimiento de los nutrientes, estructurando la materia orgánica del suelo y el luso de los cultivos de cobertura, ayudará a cerrar el ciclo de nutrientes y promoverá el uso nuevamente de los nutrientes en el campo. Hacer pruebas de suelo regularmente también ayudará a asegurar que no se acumulen niveles excesivos de los nutrientes disponibles.