INTRODUCCIÓN
El informe de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) «Estado Mundial del Recurso Suelo» del pasado 2016, estima que la población mundial para 2050 se acercará a los 9.000 millones de habitantes, generándose una presión extrema sobre el recurso suelo y el agua, que acarreará impactos negativos sobre el cambio climático global. Las expectativas en el sostenimiento de estos dos recursos fundamentales para la vida sobre el planeta, dependerán de un manejo adecuado de los suelos que permita mantener los rendimientos y la calidad de los alimentos, sin verse afectada la seguridad alimentaria actual y futura. Para que tales fines puedan lograrse, es necesario concebir un «suelo vivo» como la base de los sistemas edáficos, donde convivan las sustancias orgánicas e inorgánicas, con especial atención a los microorganismos y sus interrelaciones.
En este sentido, el informe destaca la Gestión Sostenible del Suelo como un concepto clave fundamental, que fue extraído de la Carta Mundial del Suelo, y que lo define así:
La Gestión del Suelo es sostenible si el apoyo, aprovisionamiento, regulación y servicios culturales proporcionados por el suelo son mantenidos o ampliados sin perjudicar de manera significativa, ya sea las funciones del suelo que permiten a dichos servicios o la biodiversidad.
Esa gestión la centra sobre diez amenazas para las funciones del suelo: erosión, pérdida del carbono orgánico, desequilibrio de nutrientes, acidificación, contaminación, anegamiento, compactación, sellado, salinización y pérdida de la biodiversidad del suelo.
Cuando hablamos de un «suelo vivo», no nos referimos exclusivamente a la parte biológica del ecosistema del suelo, aunque ésta sea sumamente importante. El suelo vivo implica a todas las partes intervinientes en la formación del mismo y su mantenimiento en condiciones de sostenibilidad, de ahí que sea fundamental intervenir en las diez amenazas descritas para asegurar las funciones del suelo. Así, un desequilibrio de nutrientes, la pérdida de carbono, la compactación o una alteración grave del pH, pueden afectar no sólo a otros parámetros del suelo sino incluso a la desaparición de la propia fauna edáfica.
Dos de esos elementos —la pérdida de carbono orgánico y la biodiversidad del suelo— se hallan vinculados muy estrechamente a la seguridad alimentaria en sus tres dimensiones: el incremento en la disponibilidad de alimentos, la restauración de los suelos degradados con fines de productividad, y la capacidad de resiliencia de los sistemas de producción de alimentos, la cual es especialmente importante cuando los suelos deben soportar la interrupción productiva debido al cambio climático inducido por la mano humana.
ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA FORMACIÓN DEL SUELO
La génesis del suelo se remonta a las eras geológicas, en que comenzó a crearse la capa más superficial de la corteza terrestre. Su evolución, que no se detuvo desde el mismo momento en que la Tierra fue un ente en el Sistema Solar, constituyó un soporte básico de la vida animal y vegetal sobre el planeta.
La roca madre
La «roca madre» es la matriz mineral de los suelos, es decir el origen de su fracción inorgánica. Ésta se ha ido formando a lo largo de cientos de millones de años mediante un proceso denominado «meteorización», consistente en la disgregación de la roca madre en fragmentos más pequeños y finalmente en una mezcla compleja de materias minerales.
La roca madre puede tener diferentes orígenes. Existen rocas sedimentarias, metamórficas e ígneas o magmáticas. Las rocas sedimentarias, como su nombre indica, se forman mediante sedimentación tras una transformación mecánica o química, por ejemplo por acción del viento, el agua o la erosión de los glaciares, o por acumulación de organismos marinos calizos microscópicos.
Las rocas metamórficas son las que sufrieron una alteración en su composición o textura original, debido al calor, la presión o fluidos en el interior de la corteza terrestre, ejemplo de las cuarcitas, pizarras, esquistos, etc.
Por su parte, las rocas ígneas o magmáticas son las que se formaron cuando los magmas o materia rocosa fundida se enfriaron y solidificaron. El enfriamiento lento de estas rocas en el interior de la corteza terrestre, dieron lugar a los granitos, dioritas, sienitas, etc; del enfriamiento rápido en la superficie, por ejemplo tras una actividad volcánica, surgieron los basaltos, siolitas, traquitas…
Aparición de los productores y consumidores
Tras los primeros vestigios de vida vegetal sobre el planeta (en ecología, productores) y la colonización de la tierra firme, los suelos comenzaron a incorporar toda esa materia orgánica, enriqueciéndolos y preparándolos para una explosión de vida a todos los niveles. La aparición de los primeros animales herbívoros y carnívoros (los consumidores primarios y secundarios) y los animales descomponedores (microorganismos, escarabajos, hormigas, lombrices…) constituyó un salto cualitativo en la formación de los suelos generándose, gracias a la radiación solar, un ciclo sostenido en el intercambio de energía entre la atmósfera, las plantas, los animales y el suelo.
El ser humano y las redes tróficas
La aparición del ser humano, no supuso al principio ningún cambio significativo en cuanto a los procesos de las cadenas tróficas y las consecuencias de sus actos sobre la evolución de los suelos, su impacto era muy pequeño como para que los ecosistemas se resintieran. Sería más tarde, cuando los humanos abandonaron sus hábitos cazadores y recolectores para establecerse en sociedades agrícolas y ganaderas, cuando el sistema natural de animales y plantas comenzó a perjudicar la capa fértil de los suelos; una de las actividades humanas más impactantes que todavía se practicaba hasta hace pocas décadas en variadas regiones del mundo, fue la quema de bosques y otras áreas selváticas para obtener nuevos suelos fértiles para la agricultura, y que más tarde serían abandonados al terminar los suelos consumidos en sus niveles de nutrientes.
Con su tecnología, el humano moderno ha influido notablemente en los suelos, especialmente con la Revolución Industrial a partir del siglo XVIII, imprimiendo sobre ellos una presión creciente con el objeto de producir las materias primas demandadas por el comercio, al tiempo que los avances científicos vino a ofrecer nuevas oportunidades en los usos y mejoras de la gestión de los suelos.
Las ciencias de estudio
En la actualidad, una gran parte de la superficie terrestre está dedicada a la agricultura, en sus diferentes formas: tradicional, intensiva, ecológica… En consecuencia, incluso practicando los métodos menos agresivos para los suelos, es inevitable que éstos sean alterados constantemente en su composición, con el objetivo de mantenerlos fértiles para la producción de vegetales. Esto ha dado lugar a ciencias específicas en el estudio de los suelos, como la edafología o disciplina que estudia la relación del suelo con las plantas y su entorno; o la agronomía, una ciencia moderna que agrupa diferentes ramas del conocimiento para aplicar a la explotación de los suelos, y en general la agricultura y la ganadería.
LA CIENCIA EDÁFICA
Introducción
La ciencia que estudia los suelos desde una perspectiva de relación con las plantas y su entorno es la edafología. Se trata de una disciplina que agrupa varias ramas tanto teóricas como aplicadas relacionadas con la química, la bioquímica y la física, encargada del estudio del suelo en todos sus aspectos: morfología, formación, evolución, propiedades físicas, químicas y biológicas, y enfocada sobre todo al aprovechamiento de los suelos con fines agronómicos. A veces, se toma la edafología como sinónimo de pedología, pero en realidad ésta es, junto a la edafología, la otra rama de las ciencias del suelo; la pedología aborda el suelo desde su génesis (pedogénesis) y clasificación, siendo a la vez una especialidad de la geografía.
En las ciencias agrarias la edafología es esencial para poder conocer la potencialidad de un suelo, sus limitantes y otros parámetros, así como las posibles técnicas que podrían mejorarlo y explotarlo.
Qué es el suelo
El suelo es un ente vivo y natural, en cambio constante, que depende de factores bióticos y abióticos para su formación y evolución. Esos factores, como los elementos meteorológicos (viento, hielo, agua, temperatura…), los efectos del clima, el relieve, los microorganismos y, sobre todo, el tiempo, actúan sobre la roca madre meteorizándola y agregando a los suelos los minerales resultantes.
Por su parte los animales y vegetales que colonizan el sustrato, además de favorecer la disgregación física de la roca madre mediante la acción de las raíces, también intervienen en la meteorización química mediante los ácidos húmicos procedentes de la descomposición de los restos orgánicos, influyendo en el grado de acidez del suelo.
El tiempo y la acción conjunta del clima y la vegetación, conduce a la mezcla de todos esos elementos minerales y orgánicos entre sí con el agua y el aire, en un proceso de cientos de años, cuya composición natural puede ser muy variada, dependiendo de la región, las materias involucradas y otros factores bióticos y abióticos.
Perfiles y horizontes del suelo
La textura de un suelo responde a la proporción en que se hallan distribuidas las partículas que lo componen. De esa textura depende su capacidad permeabilizante y de retención del agua. La fracción fina está constituida por arcillas y limos, la fracción media por arenas, y la fracción más gruesa por piedras y gravas. Cuando no predomina ninguna de las fracciones en que se dividen los elementos sólidos del suelo, se dice entonces que ese suelo está equilibrado.
Verticalmente, la estructura del suelo está compuesta por una serie de capas o estratos de anchura desigual denominadas «horizontes». A su vez, un conjunto de horizontes forman el denominado «perfil del suelo». Según sean los componentes agregados al mantillo, las estructuras presentan características diferentes, y así pueden presentarse estructuras granulares, escamosas, grumosas, laminares, poliédricas, columnares, prismáticas…, cada una de ellas con propiedades específicas en la química y biología que contiene, y que los edafólogos y agrónomos tienen muy en cuenta cuando estudian los suelos candidatos para la producción vegetal.
Estructuralmente, los horizontes del suelo entre la superficie y la roca madre (que se halla a mayor profundidad), se suelen subdividir en varias capas, y a su vez éstas en otras subcapas. Con fines productivos, se han convenido las capas A, B y C como las de principal interés en el estudio de la estructura de los suelos:
Horizonte tipo «A»
Es el horizonte llamado «de lavado», por hallarse expuesto a los efectos de las lluvias, escorrentías y la erosión. Se trata de la parte más superficial del suelo donde abundan las raíces y ejercen su mayor actividad. Su composición es rica en materia orgánica al contener vegetales y microorganismos animales.
Aunque este horizonte es de fácil estudio y de gran interés por ser la parte más aprovechable en la agricultura, debido a la complejidad de los componentes que lo integran fue necesario subdividirla en subhorizontes, los cuales no son reconocibles a simple vista. Así, tenemos el horizonte A00, A0, A1 o A2, y sus diferencias estriban en el nivel de descomposición de las materias que los integran. Por ejemplo, en el A00 se distinguen hojas, ramas, hierbas…; en el A0 ya no es fácil distinguir el origen de los restos vegetales que lo componen, y suele ser la franja en que el humus comienza su formación activa; el A1 ya presenta materias inorgánicas, con minerales arcillosos muy ligados al humus; el A2 ya está formado por el arrastre de las arcillas, con óxidos de hierro y materia orgánica humidificada. Finalmente todas esas materias en sus distintas franjas de evolución quedan depositados sobre el horizonte B.
Horizonte tipo «B»
Este horizonte es el llamado «de precipitación» o subsuelo, donde se acumulan las arcillas provenientes del arrastre del horizonte superior. Los coloides húmicos y compuestos férricos le confieren tonalidades parduzcas y rojizas. Dependiendo de la zona, en esta capa se forman corazas lateríticas (típicas en las regiones de clima tropical) o laminados calcáreos (más propias en las regiones áridas).
Horizonte tipo «C»
Esta es la capa donde se asienta la roca madre. A veces, puede denominarse «D» dependiendo de si en ella ha comenzado o no el proceso de meteorización. Normalmente, presenta en su parte superior diversos estadios en la alteración física de la mezcla de los elementos que contiene.
El papel de la fauna edáfica en la formación de los suelos
Los organismos del suelo son la fuente original que formará su fracción orgánica, la cual puede abarcar desde una cantidad ínfima o testimonial, hasta más del 15% de su composición. Esos organismos son, habitualmente, restos vegetales y animales, éstos pueden ser de los más grandes como los escarabajos estercoleros, lombrices, miriápodos…, hasta los más diminutos como las bacterias. Los organismos vivos alteran y transforman los constituyentes del suelo, extrayendo los nutrientes que precisan para completar su ciclo vital. Toda esta fauna, al morir, se deposita en el suelo y en su descomposición se transforma mediante procesos químicos, físicos y biológicos.
Además, los microorganismos como hongos, bacterias, actinomicetos, entre otros, colonizan y actúan sobre la materia orgánica descompuesta, fragmentándola aún más y acelerando su transformación al alimentarse de las proteínas y azúcares presentes en dichas materias. Al final, los restos de animales y vegetales se hallan en el suelo en forma de sustancias húmicas, los cuales pueden ser identificados en un análisis edáfico del sustrato (huminas, ácidos fúlvicos y ácidos húmicos).
En agricultura, estas sustancias forman lo que se conoce como mantillo o humus, y proporciona al suelo los elementos nitrogenados indispensables para los cultivos, de hecho el humus se puede considerar la base de la fertilidad de los suelos, ejerciendo una favorable influencia sobre su estructura, actuando como regulador de la nutrición y retención del fósforo y la potasa, y haciéndolos asimilables por los vegetales.
El papel de la fauna del suelo con su actividad biológica es de tal importancia que, si no existiera, la formación de los suelos conllevaría un tiempo extremadamente mayor, resultando en suelos inviables para la producción agrícola, debiendo ser formados artificialmente por la mano humana en las proporciones orgánicas e inorgánicas apropiadas.
LA ASOCIACIÓN SIMBIÓTICA EN LA AGRICULTURA BIOLÓGICA
Introducción
Los suelos agrícolas más saludables contienen ecosistemas complejos integrados por diferentes especies simbióticas, que trabajan diversificando las funciones de los suelos. Se sabe, que los microorganismos del suelo que se hallan en contacto con las raíces dentro del área de influencia llamada «rizósfera», contienen un alta cantidad de microorganismos, mucho mayores que en el resto a donde no llega el sistema radicular.
En la moderna agricultura biológica y extensiva se valoran las asociaciones simbióticas por varias razones: por una parte, constituyen herramientas naturales que ayudan a regenerar los suelos pobres en nutrientes, o que han sido sometidos a prácticas agrícolas intensivas. Por otra parte, los microorganismos de la rizósfera, además de favorecer la absorción de los nutrientes, ofrecen protección a determinadas inclemencias, por ejemplo la tolerancia a las heladas, además presentan una barrera de defensa contra las plagas, las enfermedades y el estrés ambiental. Constituyen las «micorrizas», una asociación entre un hongo y las raíces de las plantas que, mediante una red física de comunicación, permiten que los nutrientes circulen entre ambos y se beneficien mutuamente.
Para entender el concepto de asociación simbiótica con fines agrícolas, conviene hacer una introducción de cómo se nutren los distintos tipos de organismos que habitan los suelos:
La nutrición de los organismos
Según la forma en que los organismos del suelo obtienen la energía y el carbono para ejercer sus funciones metabólicas, pueden clasificarse en cuatro tipos principales:
- Autótrofos: son los productores. Incluye a las plantas superiores, las algas y algunos tipos de bacterias fotosintéticas. Mediante la fotosíntesis obtienen la energía a partir de la luz, y el carbono orgánico a partir del CO2 de la atmósfera.
- Quimiolitótrofos: son bacterias aerobias y anaerobias (que actúan tanto en presencia de oxígeno como sin él). Obtienen la energía a partir de reacciones químicas, fijando el carbono del CO2 atmosférico. Algunas de ellas también participan en el ciclo del nitrógeno en el suelo.
- Heterótrofos: son organismos incapaces de fabricar su propio alimento, por lo que dependen de los compuestos de otros organismos para subsistir. Heterótrofos son todos los consumidores primarios, secundarios y terciarios (excepto los productores), es decir, desde un gran depredador como es el león o la orca, hasta determinados vegetales como los hongos y también algunas bacterias no fotosintéticas. Éstos no digieren los alimentos internamente a través de un aparato digestivo como sucede con los animales, pero también necesitan procesar compuestos ya elaborados ya que son incapaces de ejercer la fotosíntesis. El ser humano y todas las especies de animales son heterótrofos.
- Simbióticos: Su forma de obtener energía es mediante la asociación simbiótica con otros organismos. Son los que nos interesa destacar en este apartado, y que ampliaremos más adelante.
Todos estos tipos de nutrición de los organismos se hallan interrelacionados en un ciclo biológico entre los productores (autótrofos) y los consumidores (heterótrofos).
Tipos de asociaciones simbióticas
Como ya se explicó, los organismos simbióticos obtienen los nutrientes y la energía mediante asociación con otros organismos, de modo que ambos salen beneficiados en la mayoría de los casos. Estas asociaciones pueden clasificarse de la siguiente forma:
Interacciones entre microorganismos
Existen determinados microorganismos que pueden aprovecharse de la presencia de otros. Esa asociación puede ser beneficiosa para ambos, pero no necesariamente, aunque lo será al menos para uno de ellos. Así, algunas bacterias utilizan para su beneficio las sustancias que otros microorganismos excretan en el medio; estas sustancias pueden ser variadas, desde vitaminas o estimulantes del crecimiento, hasta antibióticos.
Existen casos en que las bacterias actúan depredando a otras. Igualmente, determinadas especies de hongos consiguen el alimento por depredación de algunas especies de nematodos.
Interacciones entre microrganismos y la fauna edáfica
Ya desde la antigüedad son conocidos los beneficios para los suelos de algunas especies de anélidos oligoquetos, como las comúnmente conocidas como lombrices de tierra. La conciencia sobre la importancia de estos animales edáficos ha dado lugar a una especialidad de la biotecnología conocida como «lombricultura», consistente en la cría y producción de lombrices formadoras de humus (detritívoras); el abono obtenido de los residuos biológicos elaborados por estos animales es conocido como lombricompost o humus de lombriz, muy apreciado en la agricultura biológica.
En los suelos, que es su hábitat natural, las lombrices son unas trabajadoras incansables, y contribuyen no sólo a la formación y estructuración del suelo, sino también a su oxigenación y descompactación gracias a las galerías subterráneas que practican. Las lombrices digieren cualquier partícula o resto orgánico del suelo; su voracidad les lleva a ingerir hasta el 90% de su propio peso en un día; más del 50% de esa ingesta la excretan convertida en nutrientes nitrogenados de muy alta calidad.
Interacciones entre microorganismos y plantas: micorrización y fijación del nitrógeno
La micorrización es el resultado de la asociación entre hongos y raíces de las plantas. Esta asociación puede darse dentro de las raíces jóvenes (endomicorrizas) y extenderse y ramificarse, o bien formar una cubierta superficial sin penetrar en la epidermis radicular (ectomicorrizas), y en este caso actúan más bien como si las raíces se extendieran más allá.
Las micorrizas producen sustancias que ayudan al crecimiento de la planta, la protegen de enfermedades y plagas, y aumentan su resistencia a la sequía y el estrés. Además, favorecen la absorción de los nutrientes y el agua. En contrapartida, la planta cede al hongo sustancias sencillas en forma de carbohidratos y vitaminas.
La fijación del nitrógeno atmosférico es otra de las funciones de determinadas asociaciones simbióticas. Algunas plantas, muy especialmente las leguminosas (judía, guisante, haba, trébol…), tienen la capacidad de capturar el nitrógeno de la atmósfera y convertirlo en nitrógeno mineral en el suelo, un nutriente que puede ser aprovechado por la planta consumiendo muy poca energía en ese proceso.
Esto es posible gracias a unas bacterias de la familia Rhizobium, que forman nódulos en las raíces de la planta. Cuando la planta muere, esos nódulos cargados de nitrógeno terminan finalmente incorporándose al suelo, enriqueciéndolo y combinándose con el resto de nutrientes, aportando un nitrógeno de forma natural que ya no es preciso añadir artificialmente mediante abonos o fertilizantes. La simbiosis aquí consiste en que las bacterias ceden a la planta los compuestos nitrogenados, mientras que la planta le devuelve a cambio compuestos hidrocarbonados.
Una asociación simbiótica particular: los líquenes
Los líquenes son una curiosa asociación simbiótica digna de reseña. Se trata de la unión entre un alga y un hongo que no pueden vivir por separado, de hecho si se separasen ambos desaparecerían. Este es el motivo de que los líquenes hayan conseguido colonizar regiones donde un alga y un hongo jamás podrían vivir de forma independiente. Es el caso de la Antártida y otras zonas de climas donde sólo determinadas especies extremófilas han podido prosperar con éxito. Así, los líquenes a pesar de ser unos grandes desconocidos se hallan en la mayoría de ecosistemas de la Tierra, desde las zonas polares hasta los desiertos más áridos. Más aún, se sabe ahora que los líquenes fueron los primeros organismos vivos que colonizaron el medio terrestre.
Aunque estos vegetales no tienen en agricultura la profusión de otro tipo de asociaciones, si existen líquenes cuyas algas asociadas son útiles como fertilizantes de calidad para los suelos agrícolas. Además, existen determinadas especies de líquenes cuyas sustancias se han demostrado eficaces por su efecto antifúngico contra hongos de los cultivos.
LECTURAS ADICIONALES
En nuestra web de Natureduca puedes leer variados artículos sobre la formación, usos y funciones de los suelos. Pincha en los siguientes enlaces para acceder:
- ECOLOGÍA GENERAL: El suelo: formación, composición, textura, clasificación, erosión…
- AGRICULTURA – SUELOS: Química, composición, acondicionamiento, abonados, rotación…
- CONTAMINACIÓN – TERRESTRE: Contaminación de los suelos
- ACTIVIDADES ECOLÓGICAS – APROVECHAMIENTOS: Los cultivos biológicos
- GEOLOGÍA: Petrografía, mineralogía, geodinámica interna y externa…
- JARDINERÍA: Conocimientos básicos, controles, cultivos…
- EL HOMBRE Y LA TIERRA: Degradación del medio
FUENTES DE CONSULTA
- Estado Mundial del Recurso Suelo – Informes de la FAO
- Bacterias simbióticas – Sergio Calvo García
- El suelo como organismo vivo – Carlos Abecasis
- El suelo agrícola, un ser vivo – Carlos Acosta
- Edafología – Antonio Jordán López
- Agricultura biológica – César Lema Costas
- La materia orgánica en los sistemas agrícolas – Mº Agricultura, Pesca y Alimentación
- Ciencia del suelo – Daniel F. Jaramillo
- Fijación biológica de nitrógeno – Mercedes Fernández-Pascual
- Fundamentos de suelos – José Graziano da Silva
- Salud del suelo – Carmen González Toro
- Técnicas agroecológicas – Miguel Ángel Núñez