Cuando un suelo es afectado por exceso de humedad, ocurre una exclusión del aire, y el beneficioso intercambio de gases del suelo a la atmósfera se ve impedido. Con este fenómeno se presenta un ambiente, en la zona de desarrollo de raíces del suelo, carente de oxígeno, y las actividades biológicas dentro del suelo quedan reducidas a aquellas que pueden obtener energía por respiración, sin la presencia de oxígeno libre. Tal proceso es conocido como anaerobiosis.
La degradación del suelo por exceso de humedad y anaerobiosis requiere de un cambio del régimen de humedad del suelo, de su estado natural a un estado más húmedo, sin importar que tan húmedo sea el estado natural. Se ha experimentado un gran progreso en el conocimiento de las capacidades y limitaciones del suelo para distintos usos, mediante la investigación y observación de suelos formados bajo diferentes regímenes de humedad, y alguna información ha sido obtenida acerca de los cambios en propiedades y procesos del suelo cuando los suelos con exceso de humedad son drenados, v.g. el régimen de humedad del suelo es alterado a un estado más seco o con una frecuencia de humedecimiento menor. Sin embargo, existe muy poco conocimiento acerca de los cambios, usualmente asumidos como degradación del potencial productivo, en suelos donde el régimen de humedad se ha vuelto más húmedo (Fausey y Lal, 1990).
Numerosas son las causas del exceso de humedad en los suelos, Fausey y Lal (1990) destacan como principales las siguientes:
(i) Exceso de humedad a corto plazo, causada por lluvia excesiva o inundación.
(ii) Elevación del nivel freático, causado por la irrigación y la filtración de canales.
(iii) Mesas de agua superficiales estancadas, causadas por la compactación del suelo.
(iv) Elevación del nivel freático, debido al manejo de la tierra en superficie (barbecho extendido, desforestación, minería, etc.)
(v) Drenaje superficial impedido, debido a la construcción de obras de infraestructura.
Con el exceso de humedad, sobreviene la pérdida de la resistencia y de la agregación del suelo, hecho que definitivamente contribuye a su degradación, previo a eventos extremos que puedan ocurrir en cada una de las condiciones, particulares arriba señaladas.
3.2.4.1 Efectos del exceso de humedad en el suelo
Diversos efectos se manifiestan en consecuencia del exceso de humedad en el suelo. Para su identificación y descripción, estos serán separados en efectos físicos, químicos y biológicos.
A. Efectos físicos del exceso de humedad y anaerobiosis en el suelo
El principal cambio físico que puede ser definido como degradación del suelo, asociado con el exceso de humedad, es la pérdida en resistencia que el suelo experimenta. Esta se expresa como una pérdida en esfuerzo de compresión no confinada en el suelo y se manifiesta en campo por el hundimiento en el suelo húmedo de las ruedas de los vehículos y de las patas de los animales. Con ello viene la pérdida de tracción y la incapacidad para la realización de las operaciones necesarias. El esfuerzo de compresión no confinada en suelos cohesivos está relacionado a la consistencia, la cual refleja el contenido de humedad. Cuando se alcanzan altos niveles de humedad en el suelo, la consistencia es descrita como “muy suave”. El impacto a largo plazo de esta degradación depende del manejo dado al suelo mientras éste se encuentra demasiado húmedo. Si no hay aplicación de energía al suelo, no ocurrirá degradación física. Pero cuando gotas de lluvia, ruedas de vehículos, patas de animales u otros instrumentos impartidores de energía son aplicados al suelo, entonces la separación de partículas y/o encharcamiento puede ocurrir. Ello representa ciertamente la degradación de la condición física del suelo (Fausey y Lal,, 1990).
La desagregación es una manifestación importante de la degradación por exceso de humedad del suelo. Con la hidratación prolongada las películas de agua que rodean las partículas minerales se hacen más y más grandes, hasta que las cargas que mantienen juntas a las partículas, en arreglos holgados, se rompen y ocurre la separación de los agregados. Sin embargo, para cada regla siempre existen excepciones. Gumbos (1982, citado por Fausey y Lal, 1990) comenta acerca de una técnica de manejo del suelo utilizada en el cultivo de caña de azúcar en Guayana denominada barbecho de inundación. Esta técnica, que provee a suelos pesados, muy arcillosos, de una estructura estable y del aprovechamiento sostenido bajo cultivo, consiste en la labranza del suelo, seguida de inundación y, entonces, de un
período de barbecho por seis a nueve meses. La preparación final de la tierra se hace luego que el agua aplicada por inundación ha sido drenada.
B. Efectos químicos y biológicos del exceso de humedad y anerobiosis del suelo
Fausey y Lal (1990) señalan dos efectos químicos principales que pueden ser asociados con el exceso de humedad y anaerobiosis del suelo. Uno es la acumulación de sales en o cerca de la superficie del suelo en regiones áridas o semiáridas bajo condiciones de alto nivel freático. La otra es el cambio en solubilidad y forma química de los nutrientes bajo condiciones anaeróbicas. La salinización degrada el suelo al hacerlo inadecuado para la producción de cultivos. Las condiciones anaeróbicas degradan el suelo al provocar la no disponibilidad de algunos nutrientes, mientras que otros nutrientes pasan a ser disponibles en concentraciones potencialmente tóxicas para la producción de cultivos. Una discusión de los problemas del exceso de sales en el suelo se presenta más adelante en esta parte del documento.
Bajo condiciones anaeróbicas el contenido de materia orgánica del suelo incrementa con el tiempo. Los suelos que se forman bajo condiciones de exceso de humedad tienen alto contenido de materia orgánica o son suelos orgánicos. Bajo ambientes anaeróbicos, cambia el balance relativo de las poblaciones biológicas en el suelo. Las condiciones de reducción que prevalecen en el suelo, dan lugar a incrementos en la desnitrificación y conversión de algunos nutrientes en formas no disponibles.
El potencial de oxidación-reducción (redox) decrece de la manera más dramática, cuantificable en el corto plazo, que puede ocurrir en un suelo como resultado del exceso de humedad. Los suelos aireados, normalmente, tienen potenciales redox en el rango de + 400 a + 700 mv. Los suelos anegados pueden tener potenciales redox tan bajos como - 300 mv. Valores por debajo de + 400 mv son característicos de suelos moderadamente reducidos; ya valores de - 100 mv se asocian con suelos altamente reducidos. Mientras haya oxígeno disponible en el suelo, otros componentes oxidados del suelo estarán relativamente a salvo de reducción inducida por procesos biológicos y químicos, pues el oxígeno gaseoso sirve como un aceptor de electrones, permitiendo el procedimiento de reacciones químicas y biológicas. Una vez que el oxígeno es desplazado y excluido del suelo por el exceso de humedad, otros componentes oxidados del suelo pasan a ser los aceptores de electrones y son entonces reducidos. Después del oxígeno uno de los compuestos más fácilmente reducido es el nitrato, la principal forma de nitrógeno disponible para las plantas en el suelo. La reducción de nitrato es denominada desnitrificación y genera la liberación muy rápida de nitrógeno del suelo en forma de gas. Ello resulta en daños tanto a la calidad ambiental, debido a la contaminación atmosférica involucrada, como a la calidad del suelo por cuanto afecta sus reservas de nitrógeno disponible para las plantas, cuyas demandas por este elemento son considerables (Fausey y Lal, 1990).
Donahue et al. (1983) señalan, en relación al efecto -sobre las plantas- del
exceso de humedad en el suelo, que los síntomas principales incluyen : caída de hojas (hojas aparentemente marchitas se curvan hacia abajo en los márgenes),
decrecimiento en la tasa de crecimiento de tallos, abscisión de las hojas (inserción débil de las hojas, a punto de caer), clorosis de las hojas (colores pálidos), formación de raíces adventicias (secundarias), disminución del crecimiento de raíces, muerte de las raíces más pequeñas, ausencia de frutos y rendimientos reducidos. Debido a que el efecto dominante del exceso de humedad es la limitada difusión de oxígeno a las raíces de las plantas, solo aquellas que son tolerantes a esta situación lograrán un buen flujo de oxígeno del follaje a las raíces a través de la planta, pero la mayoría de las plantas requiere la mayor porción de su oxígeno del aire del suelo, alrededor de las raíces. Este flujo de oxígeno, en las plantas tolerantes al exceso de humedad en el suelo, aparentemente ocurre a través de espacios de aire mayores dentro de tallos y raíces que en aquellas partes de plantas no tolerantes. Plantas que logran una adaptación a tales condiciones durante su crecimiento, lo hacen mediante la formación de mayores espacios de aire internos, aun a expensas de la destrucción de algunas células y de la disolución de algo de celulosa de las paredes celulares.
Donahue et al. (1983) también comentan que entre los numerosos procesos
responsables de los cambios que experimentan las plantas afectadas por el exceso de humedad en el suelo está la producción de algunas sustancias tóxicas en los suelos inundados: sulfuro de hidrógeno, ácido butírico y ácidos grasos volátiles de la descomposición de carbohidratos. El sistema vascular de las plantas puede también transportar hacia el follaje algunas toxinas que son producidas en las raíces bajo condiciones anaeróbicas.
3.2.4.3 Recuperación de suelos afectados por exceso de humedad
Fausey y Lal (1990) destacan el hecho de la abundante controversia surgida alrededor del tópico de discusión que trata sobre la conveniencia o no de convertir las tierras con suelos con exceso de humedad, por condición natural, en tierras de cultivos, el cual no es el sujeto de esta discusión. La degradación del suelo por exceso de humedad es considerada cuando tierras de cultivo son afectadas por excesiva humedad y anaerobiosis por cualquier causa. En tal caso, medidas de recuperación deben ser aplicadas para minimizar los impactos adversos del exceso de humedad y para mantener la base productiva del recurso suelo.
Destaca en estos casos, la importancia del drenaje, cuya protección contra la degradación del suelo como resultado del exceso de humedad varía ampliamente de un sitio a otro principalmente de acuerdo al clima, al suelo y al tipo de manejo agronómico al cual sea sometido el suelo. El drenaje no es garantía contra la degradación del suelo por exceso de humedad, pero bien utilizado puede minimizar períodos de anaerobiosis, mejorar la condición de traficabilidad, ayudar en la prevención de la salinización, y reducir la erosión del suelo (Fausey y Lal, 1990).