MIRANDO AL SUELO. FACTORES EDÁFICOS CONDICIONANTES DE LA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

Transcripción

1 MIRANDO AL SUELO. FACTORES EDÁFICOS CONDICIONANTES DE LA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA Ramón BIENES ALLAS Sección de Ecología Servicio de Investigación Agraria Comunidad Autónoma de Madrid 1. FACTORES EDÁFICOS QUE CONDICIONAN LA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA Básicamente se puede afirmar que la producción agrícola depende del drenaje, de la fertilidad del suelo y de la acumulación de sales. Sin embargo, estas dos características no son variables independientes sino la consecuencia de una serie de parámetros intrínsecos del suelo. Así, el drenaje va a depender fundamentalmente de la textura, la estructura, del grado de compactación y encostramiento, de la secuencia de horizontes en el perfil del suelo y del tipo de porosidad. Por el contrario, la fertilidad va a depender de la capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.), de la acidez del suelo y del grado de saturación de bases. A su vez, la C.I.C. es dependiente del tipo y contenido tanto de la arcilla como de la materia orgánica. En consecuencia, es lícito afirmar que los principales factores edáficos que condicionan la producción vegetal son la textura, la estructura, la porosidad, la C.I.C., el grado de saturación de bases, el tipo de arcilla y su proporción respecto al total del suelo, de la composición de la materia orgánica y de la cantidad en que está presente Influencia de la secuencia de horizontes dentro del suelo Dado que todo suelo está constituído por horizontes, es de suma importancia el conocimiento de todos y cada uno de sus horizontes. Basta con que uno sólo de ellos presente una permeabilidad baja para que todo el suelo que de condicionado por él. Los horizontes de arcilla iluvial presentan una densidad aparente mayor como consecuencia de haberse rellenado parcialmente muchos de sus poros. Si el salto en la densidad aparente es grande, puede provocar un desarrollo horizontal de las raíces. En ocasiones estos horizontes iluviales pueden presentar los límites bruscos como consecuencia de cambios texturales bruscos. Cuando esto sucede el drenaje se ve afectado severamente y se produce una capa colgada de agua. En cualquier caso, esta secuencia de horizontes condiciona la fertilidad del suelo Influencia de la textura y de la porosidad No es fácil hablar de la textura como condicionante del rendimiento sin hacer alusión a la porosidad, por lo que trataremos ambos parámetros conjuntamente. La textura es la proporción relativa de arena, limo y arcilla. Ante todo conviene dejar bien claro que el concepto de textura es puramente granulométrico, y no hace alusión al tipo de material, composición química, peso, color u otras propiedades. Así, no debemos 1

2 confundir el término arcilla con minerales de arcilla, ya que algunos de estos presentan un tamaño superior a 0,002 mm. Análogamente, si bien la arena y el limo están formados principalmente por partículas que resultan de la disgregación física de las rocas y minerales, podemos encontrarnos con que algunas sales minerales (caso del yeso y de la caliza), pueden presentar tamaños incluso del limo o arena. Con frecuencia se ha considerado el porcentaje de arcilla como limitante principal limitante del drenaje, cuando en realidad toda partícula de tamaño igual o inferior a 0,1 mm de diámetro (arena muy fina USDA) colabora a impermeabilizar fuertemente el suelo. En primer lugar la textura va a condicionar en gran medida el tamaño de los poros y, lo que es más importante, la interconexión vertical entre ellos ya que si esta es deficiente, el agua de lluvia tendrá serias dificultades para infiltrarse. Este problema se agudiza en superficies topográficas llanas, en donde el agua no puede evacuarse por escorrentía. El espacio total de poros de las arenas de granos individuales es bajo y tiene una relación estrecha con la textura. La interconexión entre poros, también conocida como capilaridad, se ve interrumpida con la presencia de partículas de tamaño superior al de la tierra fina (2 mm). Respecto al tamaño de los poros, cuando predominan los diámetros superiores a 12 μ el agua circula libremente y apenas es retenida por el suelo. Es decir, se trataría de agua de gravedad. Por el contrario, en los poros cuyo diámetro sea inferior a 0,2 μ el agua se halla retenida con tal fuerza que las raíces no son capaces de tomarla. Entre estos dos valores extremos, el agua retenida en el suelo se halla a disposición de las raíces (agua útil), si bien la fuerza de succión que habrán de hacer será inversamente proporcional al tamaño de los poros. En consecuencia, estos tamaños máximo y mínimo de los poros definen los conceptos de capacidad de campo y de punto de marchitez. Así pues, vemos como a través de la porosidad la textura de un horizonte va a ser la que marque la capacidad de retención de la humedad de esa capa del suelo. La capacidad de un suelo para almacenar agua entre lluvias determina la provisión estacional de humedad del suelo y, en consecuencia, determina el tipo de especies que pueden desarrollarse en él Influencia de la estructura Recibe el nombre de estructura la ordenación de sus partículas minerales individuales (arena, limo y arcilla) para formar otras unidades de mayor tamaño, que son los agregados. En estos agregados, las partículas se hallan enlazadas o cementadas por materia orgánica y compuestos minerales. La estructura modifica la influencia de la textura respecto a las relaciones de humedad y aireación, disponibilidad de los nutrientes de las plantas, acción de los microorganismos y desarrollo de las raíces. A la porosidad debida a la textura, hay que sumar los espacios entre agregados que suelen ser grandes. Un buen ejemplo lo constituyen los vertisoles de la campiña de Carmona, en donde el contenido de arcilla altamente plástica alcanza cifras tan altas como 55% en todos sus horizontes. Estos suelos tendrían poco valor agronómico si sus horizontes no presentaran una buena estructuración que facilite la aireación y el movimiento del agua. Ahora bien, no todos los tipos de estructura presentan las mismas ventajas o son igualmente eficaces. Así, mientras la estructura granular, y más aún la grumosa o migajosa, otorga al suelo unas buenas propiedades de cara a la infiltración, la estructura de tipo laminar 2

3 dificulta seriamente la penetración del agua. La estructura en bloques angulares presenta características intermedias entre las citadas anteriormente, y dentro de este grupo, la prismática y la columnar dificultan más el drenaje, puesto que tanto el agua como las raíces se extienden por las fisuras que definen las caras de los agregados, sin apenas penetrar en ellos. Cuando la agregación de partículas minerales no tiene lugar, se dice que el horizonte no presenta estructura. En este caso se habla de dos tipos de horizontes sin estructura, que son el de granos individuales o de grano fino, y la masiva. En el primer caso, cada partícula funciona como un individuo y en consecuencia, el drenaje vendrá condicionado por el tamaño predominante de las partículas. En el caso de estructura masiva, esta tiene lugar cuando parte del material coloidal, fundamentalmente de arcilla, ha rellenado los poros, con lo que el drenaje se ve seriamente dificultado Materia orgánica La materia orgánica modifica muchas propiedades tanto físicas y químicas como biológicas. La materia orgánica tiene un fuerte efecto positivo sobre la estructura, haciendo más mullidos y esponjosos a los horizontes de textura fina y dando cuerpo (compacidad) a los sumamente arenosos. Tan importante o más que un horizonte tenga estructura es que sea capaz de conservarla, y en ello interviene muy eficazmente la materia orgánica. El humus absorbe grandes cantidades de agua y muestran las propiedades de expansión y contracción. No presenta propiedades tan marcadas de cohesión y adhesión como los coloides minerales y es menos estable que ellos, dado que se halla sujeto a la descomposición microbiana. Otra propiedad importante de la materia orgánica humificada es su elevada capacidad de intercambio de cationes, que según sea su composición, oscila entre 100 y 300 meq/100 g. Esta C.I.C. que presenta el humus puede ser muchas veces mayor que aquella que presentaban los residuos orgánicos a partir de los cuales se deriva. Así pues, el humus, al retener cationes tales como Ca, Mg, Na y K, actúa de forma similar a como lo hace la arcilla, evitando pérdidas de nutrientes por lixiviación a la vez que los mantiene a disposición de las plantas. Además, los ácidos húmicos estimulan el desarrollo del sistema radicular y con ello se hace más efectiva la asimilación de nutrientes. Por otra parte, la materia orgánica juega un papel importante en la degradación de sustancias indeseables, como son los plaguicidas. Cuando las condiciones de humedad, temperatura y aireación son adecuadas, la materia orgánica del suelo favorece la proliferación de los microorganismos del suelo, puesto que aporta el carbono necesario para la formación de sus estructuras orgánicas, nitrógeno para la síntesis de sus proteínas y otros elementos nutritivos esenciales para la vida. Pero de esta liberación paulatina de nutrientes no sólo se ven favorecidos los microorganismos, sino también las plantas superiores. El resultado inmediato de la mineralización es la pérdida de materia orgánica, cuyas consecuencias principales son un aumento de la compactación, la pérdida de nutrientes y un aumento de la escorrentía que acelera el proceso de la erosión hídrica. 3

4 1.5. Influencia del complejo de cambio La arcilla y el humus son de extrema importancia en los suelos y constituyen el complejo arcillo-húmico o complejo adsorbente. Debido a que se encuentran en estado coloidal, exponen un área superficial relativamente grande para la absorción de agua y de iones. Los nutrientes que se liberan en la solución del suelo durante la intemperización o los procedentes del abonado tienden a ser adsorbidos en las superficies del humus y de las arcillas. La importancia que tiene este complejo coloidal reside en que él es el responsable de retener los cationes que van a ser necesarios para el desarrollo de la vegetación. Se produce un intercambio constante de nutrientes entre la fase sólida y la solución del suelo, que es de donde las plantas los toman. La capacidad de este complejo coloidal para adsorber cationes es lo que se denomina capacidad de intercambio catiónico (CIC), y está fuertemente condicionada no sólo por el contenido tanto de arcilla como de humus, sino del tipo de arcilla dominante y de la composición del humus. Así, entre las arcillas, el grupo de las esmectitas (montmorillonita y otras afines) presentan unas capacidades de intercambio catiónico muy elevadas. En el extremo opuesto se encontraría el grupo de la caolinita. El resto de los minerales de arcilla presentan CIC intermedias entre estas dos. Respecto a la composición del humus, la CIC es mayor cuando predominan los ácidos húmicos frente a los ácidos fúlvicos. Sin embargo, más que conocer la capacidad de intercambio catiónico de un horizonte del suelo, desde el punto de vista agrológico es mucho más importante conocer el porcentaje de saturación de bases, es decir, el porcentaje de la CIC saturado por Ca, Mg, K y Na. Este porcentaje indica la cantidad de bases que el suelo tiene en reserva capaces de pasar a la solución del suelo y ponerlos al alcance de las raíces. Cuando el porcentaje de saturación de bases es pequeño, nos encontramos ante un horizonte desaturado en el que las bases de cambio han sido sustituidas por hidrógeno. Este hidrógeno intercambiable aporta al suelo acidez, y el Ph será tanto más bajo cuanto menor sea el porcentaje de saturación de bases. La mayoría de las plantas presentan un desarrollo óptimo para porcentajes de saturación de bases superiores al 80%, lo que se corresponde con un Ph de 7 o superior Influencia de la acidez Bajo climas húmedos, tiene lugar el proceso de la lixiviación de bases, a través del cual estas son arrastradas por el agua de lavado hasta ponerlas lejos del alcance de las raíces. Una primera consecuencia de la lixiviación de bases es el aumento de la acidez, la cual se hace más patente en los horizontes superiores, es decir, los que más incidencia van a tener sobre el desarrollo de una cubierta vegetal ya sea cultivada o natural. Esta disminución de la fertilidad puede llegar a incapacitar al suelo para mantener una cubierta vegetal. Esta pérdida de bases por lixiviación provoca una reacción más ácida que incluso puede originar toxicidad por la presencia de aluminio libre de cambio. La acidez del suelo ejerce un efecto sobre la asimilabilidad de los diferentes nutrientes de la planta. Desde el punto de vista topográfico, son las formaciones llanas las que aumentan el riesgo de lixiviación, puesto que al ser la escorrentía pequeña, el drenaje interno (agua de 4

5 lavado) es máximo. La práctica de la quema del rastrojo, puede acelerar considerablemente el proceso de lixiviación, puesto que las bases contenidas en las cenizas pueden ser arrastradas por el agua, no reintegrando al suelo parte de las extracciones que realizó el cultivo. Igualmente, el empleo sistematizado de fertilizantes con una elevada acidez equivalente, caso de los amoniacales, contribuyen a la lixiviación y acidificación, especialmente en los suelos de textura ligera con baja capacidad de amortiguación. Por último, cabe decir que los cultivos llamados esquilmantes (aquellos que extraen gran cantidad de bases), así como el riego excesivo, son otras causas del aumento de la degradación química Influencia del encostramiento y de la compactación Los bajos contenidos en materia orgánica, así como elevados porcentajes de limo ISSS, favorecen el apelmazamiento. En cuanto al encostramiento, éste será mayor cuanto menor sea la relación limo USDA/arcilla. En este sentido, puesto que una de las características de nuestros suelos agrícolas es el escaso contenido en materia orgánica que presentan sus horizontes superficiales, nos encontramos ante un material de partida muy susceptible a presentar compactación y encostramiento, así como una reducción de la permeabilidad. Los bajos contenidos de materia orgánica conducen a una pérdida de estructura que se manifiesta en una disminución del espacio ocupado por poros y, por lo tanto, en un aumento de la compactación y pérdida de fertilidad. En consecuencia, la escorrentía aumentará, lo que se traducirá en una mayor tasa de pérdida de suelo por erosión hídrica. Cuando en un suelo se forma costra superficial, generalmente por la acción de la lluvia, muchas de las plántulas no son capaces de romperla y la nascencia fracasa. Este es un problema muy grande algunas zonas agrícolas españolas como es el caso de los Monegros Acumulación de sales solubles: salinización Se dice que un suelo es salino cuando contiene un exceso de sales más solubles que el yeso. Las sales más solubles forman soluciones salinas muy concentradas, mientras que las menos solubles precipitan antes de alcanzar un límite peligroso. Al aumentar la concentración de sales en la solución del suelo, la presión osmótica sufre un fuerte aumento. La primera consecuencia es que las plantas necesitan realizar una succión mucho más fuerte, lo cual significa la elevación del punto de marchitez, y consecuentemente, una disminución del agua útil. Otras veces, la acumulación de determinados iones interfiere la absorción de otros nutrientes que se encuentran en menor concentración en la solución del suelo, o bien, puede provocar alteraciones en el metabolismo de las plantas, las cuales originan la acumulación de sustancias tóxicas que terminan provocando la muerte del vegetal. Además, la salinidad tiene otro efecto negativo muy marcado sobre el suelo, ya que la fijación de Na en el complejo coloidal sustituyendo a los demás cationes, principalmente a los bivalentes, provoca la disgregación de las partículas de arcilla y, en consecuencia, la destrucción de la estructura. Cuando esto sucede, la permeabilidad del suelo se ve seriamente afectada. 5

6 Con frecuencia, el hombre ha inducido la salinidad mediante el empleo de aguas de riego no aptas para tal fin. El proceso es como sigue. Las sales que contiene el agua de riego, aun en pequeña cantidad, cuando no son absorbidas por la planta se acumulan en el suelo hasta que la cantidad acumulada llega a ser peligrosa. En regiones de inviernos lluviosos, este agua de lluvia lava el suelo con lo que el riesgo de salinización desaparece. Por el contrario, en zonas áridas o semiáridas el riego puede ocasionar una concentración peligrosa de sales, debido a la fuerte evaporación y a que las escasas lluvias son incapaces de lavar todas las sales acumuladas. Otras veces, cuando se pone en regadío un área determinada resulta inevitable que una parte del agua de riego pase a las capas profundas del suelo. Si estas contienen alguna capa salina y, además, no es suficientemente permeable, se formará una capa de agua de salina subterránea cuyo nivel irá subiendo con el tiempo, hasta que llega un momento en que se pone en comunicación con los horizontes superficiales. De esta forma, el agua retenida en las capas profundas arrastra las sales hacia la superficie. Posteriormente, este agua se evapora y produce un depósito de sal en superficie. BIBLIOGRAFÍA ARNOLD,R.W. (1983) "Concepts of soils and pedology". In WILDING et al. (Ed),1-21. BRADY,N.C. (1984). "The nature and properties of soils". McMillan Pub.Co.New York. 750 pp. BUCKMAN,H. and BRADY,N. (1970). "Naturaleza y propiedades de los suelos". Ed Omega,Barcelona. BUOL,S.W.,HOLE,F.D. and McCRACKEN,R.J. (1973). "Soil Genesis and Classification". Ames,Iowa (360 pp). DEMOLÓN,A. (1965). "Principios de Agronomía:I.Dinámica del suelo. Ed. Omega,Barcelona. DUCHAUFOUR,PH. (1975). "Manual de Edafología". Ed. Toray Masson, Barcelona. FAIRBRIDGE,R.W. and FINKL,Ch.W. (1979). "The Encyclopedia of Soil Science". Hutchinson-Ross. 646 pp. FITZPATRICK,E.A. (1977). "Soil Description". Univ.of Aberdeen. 66 pp. FITZPATRICK,E.A. (1984). "Suelos: su formación, clasificación y distribución". Traducido por Compañía Editorial Continental, S.A. de C.V.; México. 430 pp. FITZPATRICK,E.A. (1986). "An introduction to soil science". 2 nd ed. Longman,Hong-Kong. 6

7 FOTH,H.D. (1986). "Fundamentos de la Ciencia del Suelo". Ed. Compañia Editorial Continental, México. 433 pp. PORTA I CASANELLAS,J. et al (1985)."Introducció al coneixement del sòl. Sòls dels països catalans". Associació d'enginyers Agrónoms de Catalunya. 166 pp. STEILA,D. (1976). "The geography of soils". Prentice-Hall,Inc.,Englewood Cliffs, New Jersey. 222 pp. WHITE,R.E. (1987). "Introduction to the principles and practices of Soil Science". Blackwell Scientific Pub. Oxford. 243 pp. 7