Los procesos químicos que afectan la sostenibilidad de los sistemas agrícolas incluyen la acidificación del suelo, la disminución de nutrimentos y la pérdida de la materia orgánica (M.O.) (Cuadro 4). La acidez del suelo está principalmente determinada por su composición mineralógica que, a su vez,
Cuadro 2. Escalas temporales para la evaluación de cambios en las propiedades y procesos inducidos por el manejo del suelo.
Propiedades y procesos Escala temporal Escala de sistemas
Procesos en el suelo
Erosión Entre 5 y 20 Ladera y cuenca
Compactación Uno a varios ciclos Parcelas de campo y fincas
Acidificación Uno a varios ciclos Asociación de suelos
Disminución de fertilidad Entre 5 y 20 años Asociación de suelos y fincas Propiedades del suelo
Físicas Uno a varios ciclos Asociación de suelos y fincas
Químicas Uno a varios ciclos Asociación de suelos y fincas
Biológicas Uno a varios ciclos Asociación de suelos y fincas
está relacionada con el grado de meteorización. Los suelos dominados por arcillas de baja actividad como la caolinita y por óxidos e hidróxidos de Fe y Al poseen baja capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.) y, a menudo, están altamente saturados con Al intercambiable. La acidez del suelo puede ser aumentada por el uso de prácticas agrícolas. La preparación de suelos promueve la oxidación de la
Cuadro 4. Propiedades químicas y nutricionales, y procesos que afectan la calidad del suelo. Atributos químicos del suelo Procesos
Suelos ácidos Acidificación
pH Meteorización mineral
Acidez total Transformación de nutrimentos
Al intercambiable Mineralización de materia orgánica
Patrones de absorción de las plantas (ácidos y alcalinos) Lixiviación
Requerimientos nutricionales Disminución de nutrimentos
C.I.C. Exportación por los cultivos
Cationes intercambiables Reciclado
Capacidad de adsorción de P Fertilización
Disponibilidad de P y S Mineralización
N, P y S orgánico e inorgánico Lixiviación Fijación
Contenido de M.O. Pérdida/retención de carbono
Contenido total de C orgánico Mineralización/oxidación ‘Pools’ de C móvil y estable Humidificación
Estabilización/fijación
Cuadro 3. Propiedades físicas e hidrológicas, y procesos que afectan la calidad del suelo.
Propiedades del suelo Procesos
Físicas Degradación estructural y erosión
Textura Compactación
Estabilidad de agregados Encostramiento y sellamiento
Densidad aparente Infiltración y lixiviación
Distribución de tamaño de poros Escorrentía
Hidrológicas
Conductividad hidráulica Retención de agua Velocidad de infiltración
M.O., proceso que va acompañado por la producción de iones hidrógeno. En forma similar, algunos fertilizantes —en particular aquellos que poseen N reducido— como la urea y el sulfato de amonio, generan iones hidrógeno durante el proceso de nitrificación. Los cultivos, como las leguminosas, que presentan patrones ácidos de absorción de nutrimentos, también producen acidez.
En suelos altamente dominados por arcillas de baja actividad, la C.I.C. ocurre en superficies de carga variable. Consecuentemente, el mayor efecto resultante del incremento de la acidez en el suelo es la pérdida de la
capacidad de retención de cationes. Bajo condiciones de lixiviación, los cationes liberados de la superficie de carga variable se mueven hacia abajo a través del perfil del suelo acompañados por aniones aplicados como
fertilizantes (NO3
-, Cl- y SO 4
-2,
principalmente) o producidos durante la mineralización de la M.O. Bajo tales condiciones, la aplicación de cal puede tener relativamente bajo valor residual, especialmente cuando está acompañada de altas dosis de fertilizantes.
Es fundamental conocer que, al menos en aquellas condiciones donde la precipitación es mayor que la
evapotranspiración, los sistemas de producción natural y agrícola
promueven el incremento de la acidez con intensidades variables, sino se toman las medidas correctivas adecuadas. Consecuentemente, los sistemas agrícolas, especialmente los desarrollados en suelos altamente meteorizados y con débil capacidad bufer, requieren del monitoreo regular de la acidez. Como indicadores de acidez se incluyen las mediciones de pH, Al intercambiable y acidez total. Diferentes cultivos y pasturas tienen, a menudo, niveles variables de tolerancia a la acidez. Esto tiene dos
consecuencias muy importantes: primero, para diferentes cultivos se requieren niveles distintos de aplicación de cal, y segundo, los sistemas de producción basados en bajos niveles de cal se verán necesariamente limitados a componentes que tengan niveles de tolerancia adecuados al nivel de acidez en el suelo.
Los suelos altamente meteorizados del ecosistema húmedo tropical de
América del Sur son bajos en nutrimentos totales y aprovechables. El mejoramiento de germoplasma basado en la tolerancia de los cultivos a la baja fertilidad en el suelo permite incrementar la explotación de tales suelos; sin embargo, para sostener una producción agrícola aceptable, son necesarias aplicaciones externas de enmiendas y fertilizantes. Sin estas aplicaciones, el germoplasma más adaptado conducirá el sistema a una mayor explotación del recurso base y a la disminución de los nutrimentos en el suelo.
Por otro lado, la habilidad de estos suelos para retener nutrimentos contra la lixiviación es muy baja, con
excepción del P, debido a su baja C.I.C. Por tanto, la aplicación de nutrimentos debe ser manejada y balanceada en forma cuidadosa, de manera que una aplicación excesiva no ocasione índices de contaminación. Una nutrición de plantas balanceada exige que las relaciones entre los requerimientos de los cultivos, los niveles nutritivos en el suelo y la aplicación de fertilizantes sea bien definida. Usualmente, estas relaciones son específicas para cada localidad y cultivo; no obstante, si se definen con cierta amplitud para asociaciones de suelo y tipo de cultivo, pueden también conducir a un mejoramiento significativo en la eficiencia de uso de nutrimentos.
En suelos con baja reserva de nutrimentos minerales, las reservas orgánicas de P, N y S adquieren una marcada importancia. Los estudios sobre fraccionamiento de P muestran incrementos significativos en las reservas de este nutrimento en forma móvil, cuando se aplica en el suelo. Los análisis convencionales para fósforo no reflejan adecuadamente el estado de este nutrimento, ni el grado de reciclaje dentro del sistema. Se requiere, en consecuencia, desarrollar y evaluar nuevos indicadores que tomen en
consideración la dinámica de las reservas orgánicas de los nutrimentos.
Los procesos de pérdida y
acumulación de M.O. son básicos para la sostenibilidad de los sistemas de producción agrícola de secano, ya que los compuestos orgánicos están estrechamente relacionados con factores de calidad del suelo —estructura, agua aprovechable, reciclado de nutrimentos y actividad biológica. Bajo condiciones de cultivo, el contenido de M.O. total disminuye. Los intentos por recuperar estas reducciones con altas aplicaciones de residuos de cultivos y otros tipos de biomasa orgánica han tenido poco éxito. Las fracciones activas o móviles de M.O. pueden ser indicadores más sensibles de la calidad del suelo, que el contenido total de M.O. Gijsman y Thomas (1995) encontraron una alta correlación entre estabilidad
estructural y C orgánico soluble en un Oxisol de Colombia.