¿Qué es el suelo?
El suelo es la capa superior de tierra compuesta de sólidos, líquidos y gases en donde se desarrollarán las raíces de las plantas, al tomar de ahí los nutrientes necesarios para crecer. Se ha formado lentamente, con la desintegración de las rocas superficiales por la acción del clima, el pasar del tiempo, el efecto del relieve y el accionar de organismos.
El suelo está compuesto por minerales, materia orgánica, organismos, aire y agua (Figura 1).
Figura 1. Componentes del suelo y sus proporciones.
El componente mineral proviene de la roca madre (material parental), que se deshace o meteoriza lentamente. También aportados por el viento, erupciones volcánicas o por el agua, que los arrastra desde otras zonas erosionadas.
La materia orgánica o es el producto de la descomposición de vegetales y animales muertos. Pueden almacenar gran cantidad de agua y es rica en minerales.
El agua y aire ocupan los poros, espacios entre las partículas de suelo que se producen por las irregularidades en su forma y tamaño. Un exceso del agua desplaza el aire del suelo, el cual es importante porque aporta oxígeno para la respiración de las raíces.
¿Cómo se forma el suelo?
Es un proceso lento que requiere cientos de años para que un suelo alcance su espesor mínimo necesario para la mayoría de los cultivos. Se dice que se requieren al menos 100 años para forma 1 cm de suelo. El desarrollo de un suelo depende de cinco factores (Figura 2): el material originario o también llamado material parental, el paso del tiempo, el clima, el relieve y el accionar de los organismos. A continuación, se describe el proceso de formación:
- Al principio, los cambios de temperatura y el agua comienzan a romper las rocas, el calor del sol las agrieta. Poco a poco se pulverizan y son arrastradas por las lluvias y el viento, cuando la superficie es en pendiente, este sedimento se deposita en las zonas bajas.
- Luego aparecen las pequeñas plantas y musgos que crecen metiendo sus raíces entre las grietas. Cuando mueren y se pudren incorporan al suelo materia orgánica que es algo ácida y ayuda a corroer las piedras.
- Se multiplican pequeños organismos como lombrices, insectos, hongos y bacterias que despedazan y transforman la vegetación y los animales que mueren, recuperando minerales que enriquecen al suelo.
- Con el paso del tiempo, este suelo enriquecido, tiene mejor estructura y mayor porosidad, permitiendo que crezcan plantas más grandes, que producen sombra y dan protección y alimento a una variedad mayor de plantas y animales.
Figura 2. Factores formadores del suelo.
¿Cuáles son las propiedades del suelo?
Físicas
Textura
La textura del suelo se refiere a la proporción de componentes minerales de diferentes formas y tamaños como arena, limo y arcilla. La textura es una propiedad importante ya que influye como factor de fertilidad y en la habilidad de retener agua, aireación, drenaje, contenido de materia orgánica y otras propiedades.
Estructura
La estructura del suelo se define por la forma en que se agrupan las partículas individuales de arena, limo y arcilla. Cuando las partículas individuales se agrupan, toman el aspecto de partículas mayores y se denominan agregados.
Color
El color del suelo depende de sus componentes y varía con el contenido de humedad, materia orgánica presente y grado de oxidación de minerales presentes. Se usa para distinguir las secuencias en un perfil del suelo, determinar el origen de materia parental, presencia de materia orgánica, estado de drenaje y la presencia de sales y carbonato.
Porosidad
El espacio poroso del suelo se refiere al porcentaje del volumen del suelo no ocupado por sólidos. En general el volumen del suelo tiene un 50% de espacio poroso. Dentro del espacio poroso se pueden distinguir macro poros y micro poros donde agua, nutrientes, aire y gases pueden circular o retenerse. Los macro poros no retienen agua contra la fuerza de la gravedad, son responsables del drenaje, aireación del suelo y constituyen el espacio donde se forman las raíces. Los micro poros retienen agua y parte de la cual es disponible para las plantas.
Densidad
La densidad aparente o densidad volumétrica de suelo es la relación entre la masa del suelo seco y el volumen total (aparente) del mismo. Aquí incluye tanto el volumen del sólido como el espacio poroso entre partículas. Es una medida del grado de empaquetamiento o compactación del suelo.
Infiltración
El agua fluye a través del suelo debido a varios tipos de fuerzas como de gravedad, ascenso capilar y osmosis. La infiltración del suelo depende de varias condiciones como la textura, estructura, la porosidad y densidad del suelo.
Químicas
Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC)
Esta es una medida de cantidad de cargas negativas presentes en las superficies de los minerales y componentes orgánicos del suelo como la arcilla, materia orgánica o sustancias húmicas y representa la cantidad de cationes que las superficies pueden retener. Estos serán intercambiados por otros cationes o iones de hidrogeno presentes en la solución del suelo y liberados por las raíces. Entre más alta sea la CIC es un mejor suelo.}
Potencial del hidrógeno (pH)
Determina el grado de adsorción de iones (H+) por las partículas del suelo e indica si un suelo está acido o alcalino. Es el indicador principal en la disponibilidad de nutrientes para las plantas. El valor del pH en el suelo oscila entre 3,5 (muy ácido) a 9,5 (muy alcalino). Los suelos muy ácidos (<5,5) tienden presentar cantidades elevadas y tóxicas de aluminio y manganeso. Los suelos muy alcalinos (>8,5) tienden a dispersarse. Para los cultivos agrícolas el valor del pH ideal se encuentra entre 5,5 y 6,5.
Porcentaje de saturación de bases
En el suelo se encuentran los cationes ácidos (hidrógeno y aluminio) y los cationes básicos (calcio, magnesio, potasio y sodio). La fracción de los cationes básicos que ocupan posiciones en los coloides del suelo de refiere al porcentaje de saturación de bases. La saturación de bases se relaciona con el pH del suelo. Se utiliza para calcular la cantidad de cal requerida en un suelo acido para neutralizarlo.
Contenido de nutrientes
La cantidad de nutrientes presente en el suelo determina su potencial para alimentar organismos vivos. Los 16 nutrientes esenciales para el desarrollo y crecimiento de las plantas se suelen clasificar entre macro y micro nutrientes dependiendo de su requerimiento para el desarrollo de las plantas. Los macronutrientes se requieren en grandes cantidades e incluyen Carbono(C), Hidrógeno (H), Nitrógeno(N), Fósforo (P), Potasio (K), Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Azufre(S). Los micronutrientes por otro lado se requieren en pequeñas, su insuficiencia puede dar lugar a carencia y su exceso a toxicidad, se refieren a Hierro (Fe), Zinc (Zn), Manganeso (Mn), Boro (B), Cobre (Cu), Molibdeno (Mo), Cloro (Cl).
Materia Orgánica del Suelo (MOS)
Mejora las propiedades físicas del suelo, aumenta la Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC), la retención de humedad y contribuye con estabilidad de suelos arcillosos al ayudar a unir las partículas para formar agregados. La MOS está compuesta en mayoría de carbono, tiene una capacidad de retener una gran proporción de nutrientes, cationes y oligoelementos esenciales para el crecimiento de las plantas.
Nitrógeno del suelo
El nitrógeno del suelo es uno de los elementos de mayor importancia para la nutrición de las plantas y más ampliamente distribuido en la naturaleza. Se asimila por las plantas en forma catiónica de amonio NH4+ o aniónica de nitrato NO3-.
Biológicas
Las propiedades biológicas del suelo están basadas en los procesos que desarrollan los microorganismos en base al ciclo del nitrógeno y al ciclo del carbono en el suelo.
El ciclo del nitrógeno del suelo se relaciona con la actividad microbiana y fauna del suelo como las lombrices, nematodos, protozoarios, hongos, bacterias y artrópodos. La biología del suelo juega un papel fundamental en la composición del suelo y sus características. Los organismos del suelo descomponen la materia orgánica preveniente de restos vegetales y animales liberando a su vez nutrientes para ser asimilados por las plantas. Los nutrientes que se encuentran almacenados dentro de los organismos del suelo impiden su pérdida por lixiviación. Los microorganismos del suelo mantienen la estructura mientras las lombrices remueven el suelo. Las bacterias juegan un papel crucial para la el Ciclo del Nitrógeno mediante los siguientes procesos:
- La mineralización. Cuando una planta o animal muere o en los excrementos animales, el nitrógeno se encuentra en forma inorgánica. Las bacterias, o en algunos casos los hongos, transforman el nitrógeno orgánico en los restos de vuelta a amonio, un proceso denominado la mineralización o amonificación.
- La nitrificación incluye un proceso en que se divide en tres etapas. En la primera etapa las bacterias transforman el nitrógeno en forma de amonio (NH4+) por lo que pueden ser absorbidos por las raíces de las plantas. En la segunda etapa el amonio se oxida y se forma nitrito NO2. En la tercera etapa mediante oxidación se forma nitrato, NO3.
- La fijación de nitrógeno ocurre con bacterias en el suelo o algas capaces de fijar el nitrógeno atmosférico incorporándolo a su organismo y depositado al suelo una vez muertos. Las bacterias Azobacter y Clostridium se nombran como las fijadoras de nitrógeno en manera no simbiótica. Las bacterias que llevan a cabo fijación simbiótica incluyen Rhizobia. Su hábitat se encuentra alrededor de las raíces leguminosas formando nódulos en las células corticales habitadas por las bacterias.
- La desnitrificación devuelve el nitrógeno a la atmósfera. Las bacterias anaeróbicas Achromobacter and Pseudomonas llevan al proceso la conversión de nitratos y nitritos como óxido de nitrógeno N2O o N molecular N2. En exceso el proceso tiende a conducir a pérdidas totales de nitrógeno disponible en el suelo y en consecuencia su fertilidad.
El ciclo del carbono designa como el proceso más importante del planeta al reciclar y reutilizar el elemento más abundante del planeta. Los flujos anuales del carbono y sus intercambios entre las distintas reservas ocurren debido a los procesos químicos, físicos, geológicos y biológicos. Los organismos que viven en el suelo son factores determinantes para la circulación de nutrientes y del carbono en el suelo. Una gran parte de la materia orgánica originada por la descomposición anual de los residuos vegetales se acumula en la superficie del suelo o en la zona radicular y se consume casi por completo por los organismos del suelo creando así una reserva de carbono con una rápida tasa de renovación, en muchos casos, entre 1 a 3 años. Los subproductos de este consumo microbiano resultan en emisiones de dióxido de carbono, CO2, y agua, H2O y una variedad de compuestos orgánicos designados como humus. El humus está compuesto por substancias difíciles de degradar y por ello resulta lenta su descomposición.
¿Cuáles son las principales funciones del suelo?
Alimento
Se estima que el 95% de nuestros alimentos se producen directa o indirectamente en nuestros suelos. Nuestros suelos son la base en la que se practican actividades económicas vitales, como la agricultura y la ganadería, para producir alimento para los animales y el ser humano.
Vivienda
Los suelos albergan recursos naturales y materiales que son usados por el ser humano para la construcción de edificaciones. Además, permite el sostén de las edificaciones
Agua
Un suelo sano realiza una filtración del agua, capturando impurezas y contaminantes. Esto permite un adecuado abastenciendo fuentes de agua limpia y potable.
Retención de carbono
El suelo tiene altas capacidades de retener carbono por medio de la incorporación de restos vegetales, los cuales han pasado un proceso de fotosíntesis y fijación de carbono.
¿Cuáles son las principales amenazas del suelo?
Erosión
Es la eliminación del suelo superficial por agua, viento o labranza. El 10% de los suelos de Costa Rica padecen serios problemas de erosión.
Deforestación
La deforestación tiene un impacto grave en el ambiente y puede contribuir a la desertificación, inundaciones, deslizamientos, sedimentación en ríos y la pérdida de la biodiversidad
Cambio climático
La alteración de los patrones climáticos afectará indudablemente la producción y la productividad agropecuaria de distintas maneras, dependiendo de los tipos de prácticas agropecuarias, sistemas y periodos de producción, cultivos, variedades y zonas de impacto.
Malas prácticas de manejo
El manejo no sostenible del suelo, tales como el uso no conforme del suelo de acuerdo a sus capacidades, no uso de coberturas para protegerlo de la erosión, deforestación y quemas, provocan grandes daños a los suelos.
Desequilibrio de nutrientes
El mal uso y gestión de las tierras puede resultar en deficiencia o exceso de nutrientes, causando la contaminación del suelo y contribuyendo al deterioro de la calidad del agua y la emisión de gases de efecto invernadero. Por otro lado, la falta de nutrientes puede dar lugar a baja fertilidad del suelo.
Pérdida de la biodiversidad
La disminución en la biodiversidad de organismos presentes en el suelo, afectan a múltiples funciones ecosistémicas, incluyendo diversidad vegetal, descomposición, retención y ciclo de nutrientes, salud animal y vegetal, secuestro de carbono orgánico y emisiones de gases de efecto invernadero.
Compactación
El incremento en la densidad y disminución de los macroporos en el suelo, perjudica las funciones de este al impedir la penetración de las raíces, infiltración del agua y el intercambio gaseoso. La compactación del suelo puede reducir el rendimiento agrícola hasta un 60%. La mala gestión agrícola un 80% y el sobrepastoreo un 16%, siendo las dos principales causas antrópicas de compactación.
Acidificación
Es la disminución del pH del suelo debido a la acumulación de iones de H+ y Al3+ y la pérdida de cationes básicos tales como Ca2+, Mg2+, K+ y Na+. Las principales causad de la acidificación del suelo los largos eventos de precipitación, drenaje de suelo potencialmente ácidos, deposición ácida, aplicación excesiva de fertilizantes a base de amonio, deforestación y prácticas de uso del suelo quitando los restos de cosecha.
