Modulo Suelos

Tomado de los escritos de:
Fabio Garavito Neira
Ingeniero Agrónomo.

1. INTRODUCCIÓN


El conocimiento del suelo y su manejo constituyen herramientas básicas para aumentar la producción de alimentos de modo sostenible. El mal uso del recurso suelo deja como saldo cada año miles de hectáreas improductivas, debido a la erosión, a la aplicación incorrecta de riego y al mal uso de fertilizantes y enmiendas Este módulo pretende reunir conceptos fundamentales sobre algunas propiedades relacionadas con el manejo de los suelos, en busca de la conservación de sus características y productividad. Solo el manejo adecuado de los suelos garantiza el desarrollo sostenible.

A lo largo de la historia el suelo ha sido uno de los elementos más familiares al hombre. Del suelo siempre ha dependido para satisfacer sus necesidades de alimento, abrigo y locomoción.

Mientras el hombre fue nómada, preocupado solo por recoger alimentos, poco se interesó en la naturaleza del suelo; posiblemente solo aprendió que algunas áreas tenían mayor capacidad que otras para proveer alimentos. Pero cuando se convirtió en cultivador, el conocimiento de la naturaleza del suelo fue adquiriendo cada vez mayor importancia. Aprendió que la capa superficial del suelo era "el medio para el desarrollo de las plantas"; era el sitio donde las semillas podían ser enterradas para reproducir las plantas que lo alimentaban.

Solo hasta hace algo más de 100 años (1880) en la Unión Soviética, Dokuchaiev, formuló el concepto de los suelos "como cuerpos naturales organizados" con naturalezas propias, y que evolucionan a través de estados de génesis, maduración y degradación. Estableció que los suelos son el resultado de la degradación de las rocas a través del tiempo, por la acción del clima, los organismos y la topografía.
Actualmente se define el suelo como "Una colección de cuerpos naturales sobre la superficie terrestre, que contienen materia viviente y que soportan o son capaces de soportar plantas".


2. ORIGEN Y COMPOSICIÓN DE LOS SUELOS

2.1 ORIGEN

Los suelos se forman como resultado de la interacción del clima, organismos y relieve sobre la roca, a través del tiempo. Estos cinco elementos son llamados los "factores de formación del suelo". Desde el inicio de la formación ocurren una serie de "procesos de formación", que se pueden agrupar en las palabras: pérdidas, ganancias, transformaciones y translocaciones.

Si se parte de una roca original, sea cual fuere su composición, puede imaginarse fácilmente que al inicio este material sufre una desintegración o meteorización física como resultado de las continuas dilataciones y contracciones que le ocurren debido al calentamiento y enfriamiento entre el día y la noche y/o entre las épocas de invierno y verano. El resultado es que la roca se fractura.

Simultáneamente los minerales constituyentes de la roca son atacados por otros agentes del clima especialmente por el agua lluvia, que produce disolución, hidrólisis, hidratación y lixiviación de sus elementos químicos constitutivos. El agua cargada de gas carbónico forma ácido carbónico:
( H2O + CO2 = H2CO3 ), que ataca los minerales formando carbonatos con elementos como calcio, magnesio, potasio y sodio.

A su vez el oxígeno atmosférico provoca la oxidación de algunos elementos como hierro y manganeso, haciéndolos aumentar su carga eléctrica positiva (al pasar de +2 a +3 o +4), hecho que causa desbalance eléctrico dentro de la estructura de los minerales, se forman óxidos de hierro y manganeso, y los minerales se alteran.

Otros agentes meteorológicos como el viento y la humedad relativa, aunque en menor grado, también tienen importancia en la desintegración y transformación de las rocas.

Mientras los agentes del clima están actuando, la roca es poblada por organismos vivos. Inicialmente son sin duda los microorganismos (hongos, bacterias, etc.) los primeros seres que habitan la roca para nutrirse de los elementos químicos que contiene; posteriormente se asentarán organismos mayores como líquenes y musgos; y por último plantas superiores. Los vegetales contribuyen a la alteración de rocas y minerales no solo porque extraen de éstos los elementos químicos que necesitan en su nutrición, sino por las presiones que ejercen al desarrollar su sistema radicular, y porque al morir, sus residuos sufren descomposición, liberando ácidos orgánicos que a su vez atacan rocas y minerales.

Por otro lado, los organismos del reino animal, entre estos el hombre, contribuyen decisivamente en los procesos de transformación por su gran actividad sobre el medio. Son importantes los efectos de lombrices, cucarrones, hormigas, topos y demás animales que habitan en el suelo, construyendo agujeros y cavernas, removiendo y mezclando gran cantidad de materiales y facilitando la entrada del agua y del aire.

Por último, el relieve contribuye en la formación del suelo porque determina las condiciones que facilitan la pérdida y la acumulación de elementos o materiales. En las partes altas predominan las pérdidas, mientras que las ganancias y la acumulación de materiales se presenta en las partes bajas del terreno, siendo por esto generalmente más fértiles los suelos en estos sitios. Las zonas altas son en general mejor drenadas y aireadas, pero a la vez las más secas y erosionadas.

Durante todo el tiempo de formación del suelo ocurren transformaciones de minerales primarios en minerales secundarios; se forman óxidos, carbonatos, arcillas y muchos minerales más. Estos minerales formados, así como los componentes orgánicos que aparecen por la descomposición de organismos, pueden sufrir translocaciones que los llevan de la parte superior hacia zonas mas profundas dentro del mismo suelo. Por otro lado ocurren pérdidas de elementos químicos o de partículas debido a la lixiviación (lavado) o erosión causada principalmente por el agua con ayuda de la fuerza de gravedad; mientras que, de otra parte se presenta ganancia de materiales o elementos, por acumulación de aquellos que se perdieron de otros lugares, o como resultado de la muerte de organismos (residuos orgánicos), o por aportes a través del agua lluvia, o por la incorporación a partir de la atmósfera efectuada por algunos microorganismos ( nitrógeno ).

Todos estos procesos llevan necesariamente a que en el suelo en formación se origine una diferenciación de capas u horizontes, paralelos a la superficie. El conjunto o sucesión de horizontes formados se denomina perfil.








La parte superior del perfil es generalmente de color oscuro debido a su mayor contenido de materia orgánica, ya que es allí donde se realiza la mayor actividad biológica Estos horizontes se denominan con la letra "A" (ver figura 1).

2.2 COMPOSICIÓN DE LOS SUELOS

En la figura 2 se muestra la composición porcentual en volumen de un suelo normal. Obsérvese que el 50% del volumen del suelo corresponde a espacios vacíos (poros), de los cuales la mitad son micro poros encargados de almacenar agua y la otra mitad son poros grandes (> 60 micras), responsables de la aireación. El otro 50% del volumen corresponde a la parte sólida, dominada por los minerales (45%) y en menor proporción se encuentra la

materia orgánica (5%).



Figura 2. Composición media de un suelo normal

La figura 2 muestra la composición media de un suelo normal, pero en la naturaleza se presentan amplias variaciones. Existen suelos casi desprovistos por completo de materia orgánica, tal como ocurre en zonas áridas y desérticas; mientras que en los páramos y las zonas pantanosas pueden presentarse suelos en que la mayor parte de los sólidos son orgánicos. De otro lado, en suelos donde predominan las arcillas se presenta alta proporción de micro poros, que les confieren alta retención de agua pero pobre aireación; mientras que si el predominio es de arena, habrá alta macro porosidad, con buena aireación, pero pobre retención de agua.
2.2.1 Los Minerales del Suelo

Los minerales representan aproximadamente el 90% del peso de la parte sólida del suelo (45% del volumen). En la constitución de los minerales los elementos más abundantes son en primer lugar el oxígeno, seguido por el silicio y el aluminio y en menor proporción por hierro, calcio, magnesio, sodio y potasio. Los demás elementos químicos se encuentran presentes en los minerales en cantidades insignificantes.

En la corteza terrestre, de cada 100 átomos, más de 60 son de oxígeno, más de 20 de silicio, de 6 a 7 de aluminio y 2 de cada uno de los elementos hierro, calcio, magnesio, sodio y potasio. Puede imaginarse la corteza terrestre como un armazón de átomos de oxígeno unidos en configuraciones de mayor a menor complejidad por átomos de silicio y aluminio, más pequeños y con elevadas cargas. Los intersticios de esta red (Si-Al-O) están ocupados por átomos de hierro, calcio, magnesio, sodio y potasio. De este modo, los minerales más abundantes en la corteza son los silicatos y alumino-silicatos.

Los minerales se pueden dividir en dos grandes grupos: primarios y secundarios. Los minerales primarios son aquellos originados a partir del enfriamiento y cristalización del magma; mientras que los secundarios son el producto de la alteración y transformación de los primeros. Los minerales primarios sólo son abundantes en suelos que se encuentran en sus primeros estados de formación, y constituyen la fuente inicial de los nutrientes para las plantas y para la síntesis de los minerales secundarios formados a partir de su descomposición. Los principales minerales primarios que se encuentran en el suelo son: Olivinos, Piroxenos, Anfiboles, micas, feldespatos y cuarzo.

En los suelos, en general, el predominio es de los minerales secundarios. Estos se pueden dividir en tres grupos: Arcillas, Óxidos e hidróxidos, y Sales.

Arcillas.- Las arcillas revisten la mayor importancia entre los minerales secundarios. Son silicatos laminares, formados por capas de tetraedros de silicio y octaedros de aluminio o magnesio (ver figura 3). Si una capa de tetraedros está unida a una capa de octaedros, la arcilla es de relación 1:1 (ejemplo: caolinita ). Cuando se presentan dos capas de tetraedros con una capa de octaedros en el centro, la arcilla es de relación 2:1 (ejemplo: esmectita).

TETRAEDROS
OCTAEDROS
PUENTES DE HIDROGENO
CAOLINITA (1:1)
ESMECTITA (2:1)
Figura 3. Estructura de las arcillas

Los puentes de hidrógeno presentes en la caolinita ejercen fuerza de atracción entre las láminas, manteniéndolas unidas y determinando que se comporten como paquetes de láminas, más que como partículas individuales; el espacio interlaminar queda reducido al mínimo y el agua no puede penetrar dentro de éste. En la esmectita, por el contrario, no existe ninguna fuerza que una las láminas, las partículas se comportan como individuos y el agua puede penetrar en los espacios interlaminares, causando un hinchamiento en época húmeda y fuerte contracción en tiempo seco. Estas diferencias entre estos dos tipos de arcilla determinan un comportamiento muy diferente frente a retención de humedad, aireación, drenaje, velocidad de infiltración, condiciones de labranza, erosión, aptitud para obras civiles y desarrollo agropecuario, como se mencionará mas adelante.
Óxidos e Hidróxidos.- Los más importantes son los de hierro y aluminio. Estos compuestos son los productos finales de la alteración de minerales primarios y de arcillas, y por lo tanto abundan en los suelos más evolucionados, tales como los de los Llanos Orientales y la Amazonía.

Los óxidos más importantes son la goetita (Fe2O3.H2O), la limonita (Fe2O3XH2O) y la gibsita (Al2O3.3H2O). Los compuestos más comunes en suelos tropicales altamente evolucionados como los de los Llanos Orientales y la Amazonía son los sesquióxidos de fórmula general M6(OH)18; en que M representa hierro (Fe+++ ) o aluminio (Al+++ ).

Sales.- En algunas regiones, principalmente en climas áridos, se encuentra en el suelo gran cantidad de sales, entre las que se destacan: carbonatos de calcio (Ca), magnesio (Mg) y sodio (Na), sulfatos de calcio; y fosfatos de calcio.

2.2.1.1. Relaciones entre Mineralogía y otras Características de los Suelos

Los minerales representan no solamente la fuente de nutrientes para las plantas, sino que controlan su disponibilidad y determinan la mayoría de los procesos físico - químicos que se llevan a cabo en el suelo. Así mismo la mineralogía es el reflejo de el grado evolutivo de los suelos y por lo tanto de su clasificación. Además, las especies minerales regulan características físicas relacionadas con porosidad y aireación, erosión, riegos y drenajes, obras de ingeniería, uso de maquinaria, etc.

Fertilidad y Propiedades Químicas Excepto para el nitrógeno y en alguna extensión para el azufre y el fósforo, la fuente de los nutrientes indispensables para el normal desarrollo de los cultivos la constituyen los minerales del suelo, principalmente los primarios, y en menor extensión, algunas sales y minerales arcillosos. Por otra parte, las arcillas poseen cargas eléctricas negativas capaces de retener los nutrientes contra la acción del lavado, pero los ceden a las plantas para su nutrición. En otras palabras, las arcillas controlan en gran medida la disponibilidad de nutrientes.

Algunas arcillas como la caolinita y los óxidos, en medio ácido, poseen cargas eléctricas positivas con gran capacidad para retener fosfatos (H2PO4-), sulfatos (SO4=) y molibdatos (MoO4=) en forma no disponible. Estos minerales a su vez, en medio ácido, son poco hábiles para retener nutrientes metálicos como calcio (Ca++), magnesio (Mg++) y potasio (K+), y por lo tanto estos elementos están expuestos a pérdidas por lavado.

El contenido de arcilla y las especies mineralógicas presentes, regulan en buena parte las condiciones de oxidación y reducción. Suelos con arcillas de relación 1:1 y óxidos de hierro y aluminio son por lo general mejor aireados que aquellos con arcillas 2:1, que son expansivas y retienen mucha humedad.

La disponibilidad de varios elementos como nitrógeno, azufre, fósforo, hierro y manganeso, está controlada en el suelo por procesos de oxidación y reducción. Se necesitan buenas condiciones de oxidación para que ocurra mineralización de la materia orgánica y se liberen formas aprovechables de fosfatos (H2PO4-), sulfatos (SO4=) y nitratos (NO3-); mientras que las formas disponibles de hierro (Fe++) y manganeso (Mn++) son favorecidas por condiciones reductoras.

Facilidades de labranza.- Las arcillas son materiales duros cuando están secos y plásticos y pegajosos cuando mojados. Estas características se deben a fuerzas de cohesión en estado seco y adhesión en húmedo. La primera de las fuerzas (cohesión) depende del grado de contacto entre partículas y la segunda está relacionada con la cantidad de agua retenida por las mismas. Los dos fenómenos se manifiestan en menor grado en la caolinita, porque los puentes de hidrógeno los impiden. De este modo, las esmectitas (arcillas 2:1) son más plásticas y pegajosas en estado húmedo y más duras cuando secas
.
Esta característica tiene importancia en las labores agrícolas, ya que los suelos con arcillas expansivas (esmectitas) presentan mayores dificultades para la realización de labores tales como arada y rastrillada. Cuando las labores se realizan en suelos húmedos hay tendencia al amasado y el suelo se adhiere a los implementos; en estado seco el suelo presenta gran resistencia al corte y a la penetración.

Riego y drenaje: La cantidad de agua que se aplica al terreno durante un riego está en función de la capacidad que tenga el suelo para almacenar agua, que a su vez determina la frecuencia del riego; pero el tiempo de riego depende de la velocidad de infiltración. De acuerdo a esto, en suelos donde predominan las esmectitas (arcillas 2:1) se requieren mayores láminas de riego, pero la frecuencia con que se riega será menor; y se requiere mayor tiempo para aplicar el riego. La caolinita, por su menor capacidad para almacenar agua y a su mejor permeabilidad, requiere menores láminas, aplicadas en menor tiempo, pero con mayor frecuencia.

En cuanto al drenaje, debido a su baja permeabilidad, los suelos con arcillas expansivas requieren más obras de drenaje que aquellos con arcillas no expansivas.

Erosión: debido a la poca infiltración que permiten las arcillas expansivas, el agua de lluvia se elimina principalmente por drenaje superficial, presentándose alta escorrentía y por lo tanto mayor erosión que en suelos con arcillas no expansivas y óxidos, que en general son permeables.

Por otra parte, a medida que las partículas son más finas serán mas fácilmente transportadas. En este sentido también son mayores las pérdidas en suelos con arcillas expansivas, ya que al no existir atracción entre las láminas, estas se comportan como individuos, mientras que las arcillas 1:1 funcionan como paquetes amarrándose unas a otras.
Otro aspecto importante relacionado con la erosión, es el hecho de que al comienzo de la lluvia el suelo puede encontrarse agrietado, presentándose rápida infiltración por entre las grietas antes que estas se cierren. En esta forma el agua puede llegar a saturar horizontes profundos y se presentan deslizamientos.

En conclusión, son más difíciles y costosas las obras de control de erosión en suelos con arcillas expansivas que en suelos con caolinita u óxidos de hierro y aluminio.

Obras de Ingeniería: Los suelos con arcillas expansivas son inadecuados para la construcción de obras civiles. La fuerte expansión y contracción daña vías, líneas eléctricas, acueductos, alcantarillados y paredes de edificaciones.

Desarrollo Agropecuario: La expansión y contracción se convierte en limitante al desarrollo radicular, ya sea por el daño directo a las raíces o por impedimento mecánico a su penetración. Las grandes grietas que se presentan en suelos con arcillas expansivas en épocas secas son un peligro para la vida de los animales.

2.2.2 La Materia Orgánica del Suelo

Fundamentalmente el origen de la materia orgánica del suelo reside en los restos orgánicos de todo tipo, pero en especial de la acumulación de residuos vegetales. Al alterarse los residuos orgánicos se obtiene, por una parte, una gran variedad de productos de mineralización que influyen sobre la fertilidad del suelo, y por otra, compuestos húmicos que intervienen en las características físicas y químicas del suelo.

Los agentes biológicos son los encargados de destruir, descomponer y sintetizar (mineralizar y humificar respectivamente) dichos materiales, dando diferentes tipos de compuestos. Es importante la influencia de enzimas en estos procesos; El esquema de la figura 4 resume los procesos de mineralización y humificación:

La producción y liberación de formas elementales útiles en la nutrición vegetal es factor importante ya que controla la disponibilidad de varios nutrientes, principalmente nitrógeno, fósforo y azufre, mientras que la síntesis coloidal del material húmico es responsable de muchas características físico-químicas como retención de nutrientes, poder buffer, estructura, porosidad, retención de humedad, etc.

RESTOS ANIMALES Y VEGETALES
(Estructura Organizada)
Alteración lenta
Alteración rápida

Síntesis de compuestos humicos coloidales


Liberación de moléculas y iones inorgánicos
CO2 – H2O – NH3 – NO3 – PO4 – Ca –Mg – K

Reorganización
Alteración lenta
(Mineralización)
HUMIFICACION
MINERALIZACIÓN








Figura 4. Procesos de mineralización y humificación

La velocidad de descomposición de los residuos orgánicos está condicionada por los siguientes factores:

1.- Naturaleza de los constituyentes.- Los materiales altos en ligninas y ceras, y bajos en nitrógeno son de lenta descomposición.

2.- Cantidad de agua y oxígeno disponibles.- Bajo condiciones de anaerobiosis hay baja descomposición y mayor acumulación de humus.

3.- pH.- En medios ácidos la descomposición es llevada a cabo principalmente por hongos, mientras que en medios alcalinos predomina la acción de bacterias y actinomicetos.

4.- Relación C/N.- Para que la materia orgánica logre una completa descomposición debe contener un mínimo de 1,5% de nitrógeno. Un material tierno tiene una relación C/N pequeña, siendo además pobre en ligninas y ceras, características que favorecen su rápida descomposición. Un material viejo tiene una amplia relación C/N y es rico en celulosa, lignina y ceras, y por lo tanto su descomposición es lenta. De acuerdo a esto, la adición de materiales tiernos, con baja C/N puede no incrementar el contenido de humus del suelo, ya que su descomposición es total. Si se desea aumentar el contenido de humus del suelo deberán adicionarse materiales con C/N alta, ricos en ligninas, celulosas y ceras, como aserrín, cascarilla y tamo de cereales.

5.- Estado físico de la materia incorporada.- La velocidad de descomposición depende de la superficie de exposición; por lo tanto un material finamente picado se altera más rápido.

6.- Temperatura.- Los óptimos están entre 30 y 45°C. Bajas temperaturas inhiben la actividad biológica y por tanto la velocidad de descomposición.

7.- Aireación.- En condiciones de anaerobiosis (falta de oxígeno) la descomposición es lenta.

2.2.2 Relaciones entre Materia Orgánica y otras Propiedades del Suelo

La materia orgánica es el componente más dinámico de los suelos. Confiere a éstos una serie de condiciones y propiedades relacionadas tanto con la nutrición de las plantas como con la conservación del agua y del propio suelo. El desarrollo de una agricultura sostenible sólo es posible si se manejan adecuadamente los contenidos de materia orgánica del suelo. En la medida que este componente se pierde, las propiedades del suelo se degradan y la productividad se acaba.

Las principales propiedades del suelo derivadas del contenido orgánico se comentan a continuación:

Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC). Esta propiedad se refiere a las cargas eléctricas presentes en el suelo, responsables de la retención de nutrientes contra las pérdidas por lavado, pero cediéndolos a las plantas para su nutrición. El suelo es como un almacén de nutrientes, y éste es más grande en la medida que tenga más cargas eléctricas. De estas cargas son responsables las arcillas y el humus; éste último tiene entre 4 y 7 veces mayor capacidad de retención de nutrientes que las arcillas.

Poder Quelatante. El humus tiene un alto poder quelatante sobre algunos elementos como cobre, zinc, hierro y manganeso, protegiéndolos contra su insolubilización cuando el pH es elevado. Los metales quelatados permanecen solubles en pH más alto que las formas libres. De esta manera la materia orgánica contribuye a aumentar la disponibilidad de estos nutrientes.

Poder Buffer. Es la resistencia a los cambios del pH. El poder buffer de los suelos varía directamente con su CIC; siendo por tanto mayor en la medida en que aumenta el contenido de humus.

Fuente de Nutrientes. La materia orgánica es prácticamente la única fuente de nitrógeno disponible para las plantas, y contribuye en muy alta proporción en el suministro de fósforo y azufre disponibles. La mineralización de los residuos orgánicos aporta además altas cantidades de potasio, calcio, magnesio y micro elementos.

Estructura del suelo. El humus actúa como agente cementante de las partículas del suelo formando agregados. Un suelo arcilloso o arenoso posee malas características en cuanto a retención de humedad, aireación y drenaje, pero la acción cementante del humus mejora dichas propiedades al formar agregados.

Densidad y Porosidad. En la medida que aumenta el contenido de materia orgánica del suelo, éste presenta mayor porosidad y por lo tanto su densidad aparente disminuye.

Retención de Humedad. La fracción orgánica es altamente hidrófila, es capaz de retener entre 4 y 6 veces más agua que su propio peso, garantizando por tanto un buen almacenamiento de humedad aprovechable para las plantas. Esta característica tiene también mucha importancia en la erodabilidad de los suelos; un 2% de humus en los primeros 20 centímetros del suelo, puede almacenar unos 200.000 litros/Ha de agua (200 m3/Ha), que equivalen a un aguacero de 20 mm que si no son retenidos corren sobre la superficie causando erosión.

Plasticidad Y Pegajosidad. Estas propiedades, que les confieren a los suelos arcillosos dificultad para la realización de labores agrícolas cuando están húmedos o mojados, son atenuadas por la materia orgánica, haciéndolos mas fáciles de manejar y disminuyendo su tendencia a adherirse a los implementos agrícolas.

Color- La materia orgánica le confiere a los suelos colores oscuros. Los suelos oscuros a su vez absorben mayor energía que los de colores claros, hecho que representa una mayor conservación del calor.

Erosión. En la medida que aumenta la materia orgánica los suelos tienen mejor estructura y por lo tanto son más porosos y presentan mayor infiltración, hecho que disminuye el volumen del agua de escorrentía y por lo mismo el grado de erosión. De otro lado, el agua almacenada por el humus disminuye también considerablemente el volumen de escorrentía.

3. PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO

No obstante habérsele dado mayor atención al estudio de la química y de la fertilidad de los suelos, quizá las propiedades físicas son las que más determinan el desarrollo de las plantas. Las propiedades físicas regulan las relaciones aire-agua-planta; se puede afirmar que no existe una sola propiedad física que no afecte el desarrollo vegetal, siendo por lo tanto prioritario considerar a éstas en todo programa de manejo y conservación de suelos.

Entre las propiedades físicas más importantes del suelo están: textura, estructura, densidad, porosidad, consistencia, aire, agua y color. A continuación se trata cada una de éstas, asociándolas con el uso, manejo y conservación de los suelos.

3.1 TEXTURA

La textura hace relación a la distribución de las partículas del suelo de acuerdo a su tamaño. Se define como el porcentaje de arcilla, limo y arena en la fracción mineral del suelo. En la tabla 1 se presenta la denominación de las partículas de acuerdo a su tamaño.

Tabla 1. Nomenclatura de partículas por tamaño
ESCUELA
Arcillas
Limos
Arenas
Americana
<2µ y ="S,"> 10 mm
Blocosa
Prismática
Columnar

<> 50 mm

Tabla 3. Calificación del grado de agregación del suelo.
Grados de agregación

Características de diferenciación

Sin estructura
No se observa ninguna agregación.
(Puede ser masiva y de grano simple)


Débil
Escasamente observable. Cuando se altera el suelo, la mayor parte del material se presenta en forma no agregada.


Moderada
Agregados bien formados y moderadamente evidentes, pero no distinguibles en suelos no alterados. Cuando se altera el suelo se presenta en su mayoría en forma de agregados.

Fuerte
Agregados absolutamente evidentes aún en suelos no alterados. Cuando se altera el suelo, el material se presenta casi exclusivamente en forma de agregados.




Numerosos factores actúan directa o indirectamente sobre la formación de agregados:

1. Presencia de elementos floculantes. Los metales polivalentes, principalmente calcio, son los responsables de la atracción entre partículas, constituyendo el primer paso en la formación de la estructura. En suelos tropicales la floculación se atribuye principalmente al hierro y al aluminio.

2. Contenido de arcilla y materia orgánica. Como la formación de agregados es el resultado de la interacción arcilla-materia orgánica, éstos constituyentes deben estar presentes para que la estructura se forme. Se dice que la relación ideal arcilla: materia orgánica es 10:1.

3. Organismos. Es muy conocido el efecto benéfico de la lombriz de tierra al formar agregados granulares a través del paso de la tierra por su tracto digestivo. Los microorganismos también actúan, a través de los productos de su actividad metabólica y por acción directa de las células de su cuerpo. La vegetación favorece la agregación por la clase y cantidad de residuos vegetales y por las presiones ejercidas por el sistema radicular.

4. Abonos orgánicos. Los abonos orgánicos favorecen la formación de agregados porque: Aumentan la materia orgánica del suelo, suministran nutrientes que favorecen un mejor desarrollo vegetal y aumentan la actividad biológica.

5. Rotación de cultivos. Se ha comprobado que unos cultivos degradan la estructura del suelo, mientras que otros la mejoran. Una buena rotación de cultivos, especialmente cuando en esta se incluyen leguminosas y pastos, tiende a producir buena agregación del suelo.

6. Fertilización y encalado. Mejora la estructura especialmente a través de un mejor desarrollo vegetal que se traduce en más aportes de materia orgánica al suelo y mayores efectos del sistema radicular.

7. Labores Agrícolas. Estas tienden a degradar la estructura especialmente cuando no se realizan a contenidos adecuados de humedad. En general las rastrilladas son más perjudiciales que las aradas.

3.3.1 Relaciones entre La Estructura y otras Características

La estructura actúa como corrector de una mala textura. Esta propiedad física regula la aireación, infiltración, retención de humedad, temperatura, penetración radicular, erodabilidad y fertilidad del suelo. Mientras el suelo esté más estructurado y su estructura sea más estable, mejores serán las condiciones para su uso y manejo. Algunas de las relaciones de la estructura con otras propiedades y con el manejo del suelo son las siguientes:

Textura. Suelos con texturas desfavorables, como arcillosas y arenosas, solamente podrán mejorarse mediante la acción cementante de la materia orgánica; es decir mediante la agregación. Los suelos mal estructurados de partículas finas, presentan alta micro porosidad y baja proporción de macro poros, por lo cual tanto la aireación como la velocidad de infiltración se ven disminuidas. Un suelo debe tener aproximadamente el 50% de su volumen formado por poros, de los cuales la mitad deben ser macro y la mitad micro poros para que exista una buena relación aire-agua en el mismo. Suelos de partículas gruesas y mal estructuradas presentan buena aireación, pero la velocidad de infiltración del agua es tan rápida que ningún sistema de riego es eficiente. Además, al agua lixivia los nutrientes.

Densidad. Suelos con baja proporción de macro poros tiene densidad aparente alta. Se ha comprobado que densidades aparentes altas limitan el desarrollo de muchos cultivos por impedimento mecánico a la penetración radicular. Se ha encontrado que un valor de densidad aparente mayor de 1.4 g/cc en suelos arcillosos y 1.7 g/cc en arenosos limita seriamente el desarrollo de las raíces.

Condiciones de oxido-reducción. En el suelo deben existir condiciones oxidantes que garanticen la mineralización de la materia orgánica, la nitrificación y producción de nitratos así como la formación de sulfatos, pero a la vez condiciones reductoras que favorezcan la disponibilidad de elementos como hierro y manganeso. Las dos condiciones simultáneas (oxidantes y reductoras) se consiguen manteniendo un buen desarrollo estructural; los poros grandes entre los agregados son los responsables de la aireación, mientras que los micros poros presentes dentro de los agregados responden por la retención del agua, asegurando condiciones reductoras.

Labores Agrícolas Cuando el suelo no posee estructura o su estabilidad estructural es baja, será preferible no efectuar labores de arado o rastrillado o hacerlas con una intensidad mínima y utilizando maquinaria liviana. El grado de estabilidad de la estructura del suelo debe dar idea sobre el número de labores de cultivo a efectuar. En general las labores deben realizarse a un contenido de humedad del suelo tal que no se cause degradación de la estructura. El suelo es más propenso a dejarse degradar a medida que la estabilidad de los agregados se reduce. Algunas investigaciones han demostrado que un suelo puede ararse y rastrillarse hasta que el tamaño promedio de partículas esté entre 2 y 5 mm. Con estos tamaños se han obtenido los mejores rendimientos. Esto puede variar con las especies.

Cultivos. El efecto que tiene la estructura y su estabilidad sobre los cultivos se relaciona más con los requerimientos de aire de las diversas especies en la zona radicular. El arroz por ejemplo tiene bajos requerimientos de aire. Los pastos son por lo general poco exigentes; les siguen la avena, el trigo y la cebada. Entre los cultivos más exigentes están la papa y la remolacha, los cuales reducen sus rendimientos por baja aireación.

Erosión. Un método eficiente de controlar la erosión, ya sea hídrica o eólica es mantener un buen estado de agregación del terreno. Partículas individuales del suelo son arrastradas por aire y agua, mientras que si se encuentran agregadas en bloques estables, estos por su mayor peso y tamaño ofrecen mayor resistencia al acarreo.

La erosión hídrica está en función del volumen de agua, de la velocidad (pendiente del terreno) y de la rata de infiltración. Un suelo bien estructurado presenta mayor resistencia al agua disminuyendo su velocidad; su alta proporción de macro poros proporciona una fácil infiltración disminuyendo el volumen de agua que corre superficialmente. Los suelos que presentan mayor peligro de erosión son aquellos que poseen estructuras inestables o carecen de éstas, ya sea en superficie o en el subsuelo.

3.4 POROSIDAD DEL SUELO

Los poros del suelo representan aproximadamente el 50% del volumen del mismo y son los responsables del movimiento del agua y aire dentro de éste, así como de la retención de humedad.

Los poros mayores de 60 micras se denominan macro poros, y son responsables del drenaje y aireación de los suelos. Los micro poros (menores de 60 micras), se encargan de la retención de agua y movimiento capilar de la misma.

Suelos con alta proporción de micro poros presentan alta retención de humedad, pero a la vez mal drenaje y pobre aireación, mientras que cuando la macro porosidad es alta hay buena aireación y drenaje pero baja retención de agua. Una proporción adecuada es 50% de micro y 50% de macro poros.

El mantenimiento de una relación adecuada entre macro y micro poros se logra mediante el manejo de la estructura. Cuando la estructura se degrada por efectos del mal manejo (exceso de labores agrícolas, monocultivo, etc.) disminuye la proporción de macro poros a la vez que aumenta la micro porosidad. Prácticas tendientes a mejorar la agregación mejoran a la vez el equilibrio entre macro y micro poros y por lo tanto el balance entre aireación y retención de humedad por el suelo.

3.5 EL AGUA DEL SUELO

El agua adherida (adsorbida) a su superficie de las partículas se denomina "agua higroscópica". El agua retenida en los micro poros se llama "capilar" y la de los macro poros "gravitacional". El agua "aprovechable" por las plantas es aquella que se encuentra en los micro poros y algo de agua adsorbida.

Los suelos varían ampliamente en su capacidad para almacenar agua aprovechable según varíe la micro porosidad y el tamaño de las partículas, y estas características cambian con la textura, la estructura y cantidad de materia orgánica.

El contenido de agua (%) que tiene un suelo después de haber sido saturado (por riego o por lluvia) y cuando ha actuado sobre él completamente la fuerza de gravedad, recibe el nombre de "Capacidad de Campo" (CC). A partir de la CC el suelo comienza a perder humedad a causa de los fenómenos de evapotranspiración, llegando a un estado en que la humedad que aún conserva está tan fuertemente retenida que las plantas son incapaces de absorberla y mueren. El contenido de agua (%) de un suelo en el punto en que las plantas se marchitan recibe el nombre de "punto de marchitamiento permanente" (P.M.P.).

El agua aprovechable por las plantas está comprendida entre capacidad de campo y punto de marchitamiento (CC - PMP), la cual se encuentra retenida por el suelo con una energía entre 0.3 y 15 atmósferas respectivamente.

El agua se mueve a través de los micro poros por acción de las fuerzas capilares y a través de los macro poros debido a la fuerza de gravedad. Infiltración es la velocidad con la cual el agua penetra en el suelo; esta característica sirve para el diseño de los sistemas de riego. La conductividad hidráulica es la velocidad con que el agua se mueve a través del suelo; su conocimiento es útil para el diseño de sistemas de drenaje.

3.6 EL AIRE DEL SUELO

La atmósfera interna del suelo es factor básico en relación con el crecimiento de las plantas y tiene relación íntima con textura y estructura. Determina la penetración y extensión del sistema radicar, y el flujo de humedad y con ella los cambios que la acompañan. La atmósfera del suelo tiene efectos sobre la actividad microbiológica, influyendo también en la capacidad térmica y en el flujo de calor en el suelo.

Capacidad de aire del suelo se define como el contenido que presenta un suelo en aire después que se ha saturado con agua y dejando drenar durante 24 horas. Puede relacionarse con la capacidad de campo ya que en este punto la gravedad ha obrado sobre los macro poros disminuyendo su contenido de humedad, mientras que en los micro poros ésta continúa almacenada.

La capacidad de aire está íntimamente asociada con la macro porosidad, de la cual depende la aireación del suelo. Se presenta entonces una relación de textura y estructura con la capacidad de aire del suelo. Por lo general texturas gruesas (arena) tienen alta macro porosidad y en consecuencia alta capacidad de aire. Texturas finas retienen humedad en mayor proporción pero la capacidad de aire es reducida. Debido a esta relación, problemas de aireación son los más comunes en suelos arcillosos, mientras que problemas asociados con falta de retención de humedad se presentan en suelos de texturas gruesas.

La compactación es otro de los factores que influyen sobre la capacidad de aire, dado que afecta al volumen de poros del suelo (macro poros). Experimentalmente se ha visto que a mayor compactación menor capacidad de aire, independientemente de la textura.

El factor más importante en relación con la capacidad de aire es la clase (tamaño) de la estructura. El tamaño ideal, en cuanto a capacidad de aire, está dado por agregados comprendidos entre 3 y 6 mm. La capacidad de aire puede incrementarse por diferentes medios. El incremento de M. O. y residuos de cosechas ayudan a favorecer el intercambio gaseoso.

A medida que se aumenta el contenido de M.O. la capacidad de aire va aumentando. Se ha comprobado que el incremento en la práctica llega al máximo cuando se aplican 10 Ton/Ha de estiércol, y que adiciones posteriores, hasta 20 Ton, no tienen repercusión en la capacidad de aire.

En general las labores de preparación para la siembra tienen por objetivo preparar un medio adecuado para el desarrollo de la semilla. Estas labores fomentan el aumento de la capacidad de aire si se realizan adecuadamente. La realización de un número extremo de labores de cultivo pulverizan el suelo y pueden disminuir su macro porosidad. De modo similar, la capacidad de aire varía cuando las labores de cultivo se realizan con contenidos de humedad muy altos o muy bajos.

Un medio natural para mejorar la capacidad de aire se relaciona con el crecimiento de raíces (praderas) y por efecto de la lombriz de tierra. Estos dos factores aumentan la proporción de poros de gran tamaño en el suelo.

Se ha visto que diferentes cultivos tienen preferencia por mayor o menor necesidad de aireación[ACCS1] . La literatura presenta valores entre 6 y 10% para la capacidad de aire de los pastos. Siguen después los cereales en especial trigo, maíz , avena y cebada con valores entre 10 y 15%, posteriormente se tienen cultivos como papa, tomate, remolacha, los cuales necesitan valores mas altos de capacidad de aire (20%), el algodón necesita valores aún mayores (30%).

3.7 EL COLOR DEL SUELO

Esta característica guarda relación tanto con la composición de los suelos como con la evolución y los procesos que se han llevado a cabo en el mismo. Por esto, el color es un buen índice de la fertilidad y requerimientos de manejo de los suelos.

El color negro guarda relación con el contenido de materia orgánica y por lo tanto es indicativo de reservas de elementos como nitrógeno, fósforo y azufre; su disponibilidad depende de las condiciones que favorezcan su mineralización.

El color pardo se debe a la mezcla de óxidos férricos con la materia orgánica. Se presenta en horizontes superficiales de suelos bien drenados.

Colores rojos se deben a óxidos de hierro en condiciones de oxidación, debido a que son bien drenados y aireados; los suelos rojos generalmente tienen un alto grado de evolución, siendo ácidos y pobres en la mayoría de nutrientes.

El color amarillo está relacionado también con buen drenaje y aireación, pero en general a condiciones más húmedas que en los suelos de color rojo. Este color se debe a óxidos férricos hidratados.

Colores claros (gris, azul, verde) indican condiciones reductoras (falta de oxígeno ). En suelos con estos colores se presentan altas concentraciones de Fe++ , Mn++ y S=, que en ocasiones es posible que alcancen niveles tóxicos. El elemento más deficiente en suelos reducidos es el Nitrógeno, el cual sufre desnitrificación, pasando a formas gaseosas que se pierden a la atmósfera.

Los colores moteados (con manchas) indican ciclos alternos de oxidación y recucción, ya sea como resultado de inundaciones temporales o por fluctuaciones del nivel freático. Tanto estos suelos como los de colores grises requieren de obras de drenaje para incorporarlos a la producción; pueden adaptarse bien al cultivo de arroz de riego y algunas especies de pastos.

El color blanco se presenta en horizontes arenosos en que predomina el cuarzo, o a presencia de sales como carbonatos y sulfatos, caolín, o colores heredados del material parental.

4. PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS

La mayoría de las propiedades físico-químicas tienen estrecha relación con el uso y manejo de los suelos; no obstante algunas como el intercambio iónico y la reacción del suelo tienen especial importancia.

4.1 INTERCAMBIO CATIONICO

El suelo debe suministrar a las plantas una serie de elementos químicos que éstas requieren para su normal crecimiento y producción de cosechas. Para esto, poseen mecanismos mediante los cuales retienen (guardan, almacenan) dichos nutrientes contra la acción de las aguas lluvias; de otro modo los nutrientes se perderían fácilmente y las plantas morirían de hambre.

Los nutrientes que las plantas necesitan son átomos o moléculas cargadas eléctricamente. Por ejemplo, el calcio se encuentra en el suelo en forma de átomos de calcio con dos cargas positivas (se expresa Ca++), el magnesio (Mg++), el potasio (K+) etc. Estos elementos y otros más, son almacenados en el suelo para que las plantas puedan disponer de ellos, gracias a que el humus y las arcillas de éste poseen cargas eléctricas negativas que los atraen y retienen.

La capacidad de intercambio de cationes (CIC) es la "medida de la cantidad de cargas negativas" en el suelo, y se expresa en meq / 100 gramos. El cambio catiónico puede ser considerado como el mas importante de los fenómenos que tienen lugar en el suelo.

Existen varios mecanismos mediante los cuales se puede explicar el origen de las cargas negativas presentes en el humus y las arcillas:

El humus es un coloide orgánico heterogéneo constituido por un sin número de grupos orgánicos como ácidos, alcoholes, fenoles, etc, que se cargan negativamente con facilidad, sobre todo cuando el medio no es ácido:



La materia orgánica es responsable de gran parte de la CIC del suelo. Suelos orgánicos tienen mayor CIC que suelos minerales, y en estos últimos la CIC aumenta con el contenido orgánico en condiciones de no-acidez en el suelo.




Las arcillas poseen dos tipos de caras negativas; unas, propias de la misma naturaleza del mineral y que están presentes permanentemente sobre las superficies de las partículas arcillosas, y otras que se manifiestan solamente en condiciones no ácidas del suelo:

4.1.1 Relaciones entre la CIC y otras Características del Suelo

Aunque la CIC se relaciona principalmente con la retención de nutrientes y agua, tiene efecto sobre otras características tales como la cantidad y frecuencia de fertilización y encalado, regula la toma de nutrientes y amortigua fenómenos de sodización y salinización de los suelos.

Retención de nutrientes.- Cationes tales como Ca++, Mg++, K+ y NH+4, indispensables para el desarrollo de las plantas, permanecen en el suelo gracias a que son retenidos por las cargas negativas. A medida que las cargas (CIC) aumentan, disminuye el peligro de la pérdida de nutrientes por lixiviación y por lo tanto son mayores los contenidos en el suelo.

Fertilización y encalado.- Algunos suelos ácidos poseen CIC tan baja que prácticamente ningún catión es retenido. Estos suelos requieren prácticas especiales de fertilización y encalado; responden en general a la aplicación de la mayoría de nutrientes. El encalado suministra calcio y magnesio, neutraliza el aluminio, eleva el pH y aumenta la retención de cationes, por incrementar la CIC. Con el fin de evitar pérdidas de nutrientes por lixiviación es preferible hacer aplicaciones periódicas de fertilizantes, a medida que el cultivo los necesite, en vez de una sola aplicación al comienzo del cultivo. Es posible que dé buen resultado la aplicación localizada de los fertilizantes. En estos suelos, sin duda, la aplicación de abonos orgánicos da excelentes resultados.

Los suelos con alta CIC requieren en general menores aplicaciones de fertilizantes porque normalmente son ricos en nutrientes. Sin embargo, sí poseen bajas cantidades de elementos nutritivos, requieren mayores dosis de fertilización porque se necesita satisfacer un mayor número de cargas eléctricas antes que los elementos queden en forma disponible.

En cuanto a encalado, los suelos ácidos casi siempre requieren cal; sin embargo, suelos ácidos con alta CIC necesitan dosis mayores porque contienen gran cantidad de acidez intercambiable que debe ser neutralizada.

4.2 REACCIÓN DEL SUELO

La reacción se refiere al carácter ácido, neutro o alcalino que se pueden presentar en el suelo; es decir, a su pH. La escala de valores para el pH va de 0 a 14, pero en los suelos los valores encontrados están entre 4,5 y 10.0 aproximadamente. En la tabla 4 se da la calificación para distintos valores de pH hallados en el suelo.











Tabla 4. Calificación de la reacción del suelo
Valor de pH del Suelo
Calificación
<> 9.0
Muy fuertemente alcalino

4.2.1 Relaciones entre el pH y otras Propiedades del Suelo

El pH es una de las propiedades físico-químicas mas importantes de los suelos; del pH depende en gran parte la disponibilidad de nutrientes, porque determina su solubilidad y porque controla la clase y tipo de actividad microbiológica y por lo tanto la mineralización de la materia orgánica. También tiene efecto directo sobre la concentración de iones y sustancias tóxicas, la CIC de suelos y raíces, enfermedades de las plantas y otras propiedades importantes.

Nitrógeno. La disponibilidad del nitrógeno depende de la actividad microbiológica. Esta actividad es mayor a pH cercano a la neutralidad; Por lo tanto, la mayor disponibilidad de nitrógeno estará alrededor de pH 7, donde las bacterias pueden desarrollarse mejor.

Fósforo.- La mayor disponibilidad del fósforo ocurre a pH cercano a 7 (de 6.5 a 7.5), valor en que también se presenta la mayor mineralización de fósforo orgánico llevada a cabo por microorganismos. A valores bajos de pH el fósforo es poco disponible porque se encuentra insolubilizado como fosfatos de hierro y aluminio; otro tanto ocurre a pH muy alto, por su insolubilización como fosfato de calcio.
Calcio, magnesio y potasio. En general no hay relación directa entre la disponibilidad de estos nutrientes y el pH, pero la acidez de los suelos se debe principalmente a una intensa lixiviación de estos elementos causada por las lluvias. Es de esperar que suelos ácidos altamente lavados contengan bajas cantidades de Ca++, Mg++ y K+.

Azufre.- La alta cantidad de hierro y aluminio, presentes en la mayoría de suelos ácidos, retienen los sulfatos, haciéndolos no aprovechables por las plantas. La elevación del pH aumenta la liberación de azufre de dichos compuestos, así como de la materia orgánica por reacciones biológicas, similar a como ocurre con el nitrógeno y el fósforo.

Hierro, manganeso, cobre, zinc y boro. Estos elementos son insolubles en pH alto. Su mayor disponibilidad se encuentra en suelos ácidos.

Molibdeno.- Es el único micro nutriente que aumenta su disponibilidad con aumentos del pH. Los óxidos de hierro y aluminio, presentes en los suelos ácidos, adsorben molibdeno en forma no disponible.

Concentración de iones tóxicos.- El pH óptimo para el normal desarrollo de las plantas está aproximadamente entre 6 y 7. A valores de pH menores de 5,5 se presentan altas cantidades de aluminio, toxico para la mayoría de las especies; y a pH por encima de 8,5 muchos suelos presentan niveles tóxicos de sodio.

4.2.2 Acidez de los Suelos

Un medio es ácido cuando la concentración de hidrógeno (H+) en solución es mayor de 10-7 o, lo que es lo mismo, pH menor que 7. Sin embargo, la escala de pH para su aplicación en el suelo se ha subdividido, para indicar que existe una escala que va desde ligeramente ácido hasta muy fuertemente ácido ( tabla 4).
Cuando se mide el pH de un suelo ácido, el valor hallado corresponde a la cantidad de hidrógeno (H+) presente; sin embargo, el principal responsable de la presencia de H+ en esta medida es el elemento aluminio (Al+++) presente, que al hidrolizarse libera iones H+, tal como se indica en seguida:


El aluminio (Al+++) es el mayor responsable de la acidez del suelo, y se encuentra presente en éste cuando el pH es inferior a 5,5. Este elemento es tóxico para la mayoría de las especies cultivadas, inhibe la división celular e impide la toma de fósforo, calcio y magnesio por las plantas.

El origen de la acidez de los suelos puede ser atribuida a varias causas, entre las cuales la primera sería la alteración de las rocas. Sin embargo, si estos productos de la alteración se acumularan en el suelo, éste tendría carácter alcalino; pero si son eliminados del perfil a una velocidad mayor a la de su formación, se originan suelos ácidos. Esta eliminación es llevada a cabo por la abundante agua que lava el perfil en las regiones húmedas. De hecho los suelos ácidos son propios de estas regiones.

Se pueden enunciar cinco procesos por los cuales un suelo se acidifica:

· Intemperismo de minerales, con el consiguiente lavado de los productos liberados.
· Oxidaciones biológicas de compuestos nitrogenados, con la formación de ácido nítrico.
· Oxidación biológica de compuestos reducidos de azufre, con producción de ácido sulfúrico libre que puede hacer bajar el pH a valores tan bajos como 2.
· Descomposición de la materia orgánica en condiciones anaeróbicas y liberación de ácidos orgánicos.
· Extracción de calcio, magnesio y potasio por las plantas.

Neutralización de la Acidez - La práctica agrícola consistente en agregar materiales al suelo con el objeto de neutralizar la acidez se llama encalado. Por lo tanto cal es todo material que se agrega al suelo con este propósito.

El método que más se usa para recomendar cal se basa en el conocimiento del aluminio intercambiable. Teóricamente un m.e. de Al+++ / 100 g de suelo se neutraliza con 1 Tn/ Ha de CaCO3 100% puro (suponiendo un peso para la capa arable de 2 millones de kilogramos). En la práctica, para cales agrícolas comerciales, se multiplica por un factor de corrección de 1,5 :



La fórmula permite hallar la cantidad de CaCO3 , pero cuando se utilicen otros productos deben hacerse las conversiones necesarias.

La escogencia de la clase de material depende de varios factores, entre estos, la velocidad con que se desea neutralizar la acidez. Los óxidos (cal viva) e hidróxidos (cal apagada) son más efectivos por su mayor solubilidad. Por otra parte, para una neutralización rápida se deben escoger cales finamente molidas.

La Relación Ca: Mg del suelo también tiene importancia en la selección del tipo de cal. Una relación adecuada para la toma normal de calcio y magnesio por las plantas está entre 2:1 y 5:1 (dependiendo del cultivo). Cuando el suelo tiene una relación Ca: Mg muy amplia es necesario aplicar cales dolomíticas porque de lo contrario se presentarán deficiencias de magnesio. Para relaciones estrechas o invertidas, se escogerán cales cálcicas.

Hay que tener presente que las cales son materiales muy insolubles y por lo tanto su efectividad en neutralizar la acidez depende del grado de contacto que se establezca entre las partículas de suelo y las de cal. Esto se consigue mezclando íntimamente la cal con el suelo.

En cultivos semestrales mecanizados es fácil obtener una mezcla íntima aplicando el 50% de la cal antes de arar y el otro 50% antes de rastrillar; en estos casos se logra una alta eficiencia. Otra cosa ocurre en cultivos permanentes y en praderas, en donde mezclar la cal con el suelo es imposible. En los primeros se acostumbra aplicar la cal en corona, en la gotera del árbol o donde tenga la mayor densidad radicular, y en las praderas la única opción es aplicarla al voleo sobre los pastos.

Debido a la insolubilidad de los materiales utilizados, la cal debe aplicarse con suficiente anticipación a la época de siembra; por lo menos 30 días antes de ésta. Se considera que el cultivo más beneficiado con el encalado es el que se siembra en el semestre que le sigue a aquel en que se aplicó. Sin embargo, la velocidad de reacción depende del tipo de material, del grado de molido, del grado de mezcla con el suelo y de la humedad del suelo.

4.2.3 Alcalinidad del Suelo

Dentro del grupo de los suelos alcalinos están todos aquellos que contienen sales solubles, sodio intercambiable o ambas características, en tal concentración que afectan severamente el desarrollo de las plantas.

Los suelos alcalinos son propios de regiones áridas, donde la precipitación es menor que la evapotranspiración. En estas condiciones las sales no solamente permanecen en el perfil del suelo sino que tienden a aumentar como resultado del intemperismo de minerales y/o por ascenso capilar del agua freática transportando las sales hasta los horizontes superficiales. Excepciones a esta regla general se presentan en zonas salinizadas como resultado del mal uso del riego, en regiones costeras y en suelos desarrollados sobre depósitos marinos.
Los cultivos responden diferencialmente a altas concentraciones de sal y sodio en el suelo; el fríjol por ejemplo, es muy sensible, mientras que el algodón puede rendir satisfactoriamente aún a altas concentraciones de sl en el suelo. Muchas plantas son más sensibles en el estado de plántula que después.

Las sales presentes en el suelo se eliminan mediante lavado, mientras que cuando se trata de recuperar suelos salino-sódicos y sódicos, antes de efectuar el lavado de las sales, deben aplicarse enmiendas químicas como azufre o sulfato de calcio (yeso).

5. ELEMENTOS ESENCIALES

Los elementos que tienen una influencia directa en la nutrición y fisiología de las plantas, que no pueden ser íntegramente sustituidos por otros y que sin su presencia las plantas no pueden completar su ciclo vegetativo, reciben la denominación de "elementos esenciales".

Se conocen dieciséis elementos esenciales para la vida de las plantas, que se pueden clasificar en dos grupos:

· Elementos Mayores: Carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio y azufre. Los tres primeros (C, O, H, ) son tomados por las platas del gas carbónico (CO2) atmosférico en el proceso de fotosíntesis y del H2O del suelo absorbida por las raíces. Los siguientes tres (N, P, K) son conocidos como primarios, ya que su deficiencia es común en muchos suelos, siendo necesario aplicarlos artificialmente. Los siguientes tres (Ca, Mg, S) se conocen como secundarios, ya que generalmente se aplican como iones acompañantes o como impurezas en los fertilizantes usuales, o como correctivos en suelos ácidos (cal) y suelos alcalinos ( yeso y azufre).

Elementos Menores: Hierro (Fe), Manganeso (Mn), cobre (Cu), zinc (Zn), boro (B), molibdeno (Mo) y cloro (Cl). Este grupo de elementos esenciales son requeridos por las plantas en muy pequeñas cantidades, hecho al cual se debe su denominación. También se les llama micro elementos u oligoelementos.

5.1 NITRÓGENO

Después del carbono, el hidrógeno y el oxígeno, el nitrógeno es el elemento más abundante en los seres vivos, en los cuales forma parte de compuestos de gran importancia biológica. Se encuentra en metabolitos esenciales como aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos, vitaminas, reguladores de crecimiento, fosfolípidos y clorofila. Está involucrado en la mayoría de reacciones biológicas que determinan la vida, debido principalmente a la importancia de las proteínas en los procesos fisiológicos dentro de la célula.

Los contenidos de nitrógeno en plantas y suelos son muy variables, dependiendo de la especie vegetal y de las condiciones ecológicas. Los vegetales tienen entre 0.5 y 3% de N, pero en algunas plantas el contenido es tan bajo como 0.2%, mientras que en otras sobrepasa el 5%.

Los suelos tienen en promedio un 0.14% de N, variando ampliamente de acuerdo principalmente al clima. El contenido de N en el suelo guarda estrecha relación con el porcentaje de materia orgánica; por otra parte, la acumulación de ésta se favorece a medida que disminuye la temperatura y aumenta la humedad. De este modo, los suelos con mayores contenidos en N se encuentran en regiones frías y húmedas mientras que los más pobres corresponden a zonas cálidas y áridas.

La mayor parte, aproximadamente entre el 90 y 95% del nitrógeno total del suelo, corresponde a formas orgánicas Proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos, etc) y solo una pequeña porción se encuentra como nitrógeno inorgánico (NO3-, NH4+ ).

El nitrógeno nítrico (NO3-) se encuentra en el suelo adsorbido sobre los coloides o en solución formando sales. Esta forma es más abundante en suelos de pH neutro y bien aireados y está ausente en medios reducidos (suelos mal drenados). El nitrógeno amoniacal (NH4+) puede encontrarse en la solución del suelo, en forma intercambiable y entre las láminas de arcillas 2:1 (amonio fijado). Esta forma no supera el 2% del N total, los mayores contenidos se encuentran en suelos arcillosos de alta capacidad de intercambio de cationes; el mal drenaje favorece su acumulación.

5.1.1 Ciclo del Nitrógeno

El ciclo del nitrógeno es la serie de procesos que llevan el N desde la atmósfera al suelo y lo regresan nuevamente a ésta, pasando por una serie de etapas que incluyen desde formas complejas ligadas al humus hasta formas simples de nitrógeno inorgánico (ver figura 6).

Entre las fases del ciclo del nitrógeno son de gran importancia práctica la mineralización, la fijación de nitrógeno y la desnitrificación; por lo cual, a continuación se trata cada uno de estos procesos.













Figura 6. Ciclo del nitrógeno

5.1.1.1 Mineralización: Se entiende por mineralización al conjunto de reacciones biológicas por las cuales el nitrógeno orgánico se transforma en compuestos inorgánicos (NH4+, N02-, NO3-). La mineralización completa, hasta la formación de nitratos, involucra varias etapas: aminización, amonificación y nitrificación.

· Aminización: Se llama así a la degradación hidrolítica de las proteínas y otros compuestos nitrogenados, Ilevada a cabo por digestión enzimática de microorganismos heterotróficos, con la producción de aminas y aminoácidos simples. Las reacciones que tienen lugar pueden representarse por la siguiente ecuación:





· Amonificación: Las aminas y los aminoácidos liberados durante la aminización son utilizados por otros grupos de microorganismos heterotróficos con la liberación de compuestos amoniacales. Los organismos involucrados en este proceso pueden ser bacterias (géneros Bacillus, Pseudomonas y Clostridium), hongos (Aspergillus) y actinomicetos. La siguiente ecuación ilustra el proceso:


El NH4+ formado sigue los siguientes caminos: reincorporado a los tejidos microbianos; absorbido por las plantas superiores; retenido por el complejo de intercambio de cationes; fijado entre las láminas de minerales arcillosos de relación 2:1; oxidado y transforma en formas nítricas.

La amonificación se realiza en un amplio rango de condiciones de pH, temperatura, humedad y aireación del suelo, dada la diversidad de microorganismos involucrados en este proceso. Depende más de la cantidad de materia orgánica y residuos orgánicos frescos. Residuos tiernos, ricos en proteínas y azúcares sufren una rápida descomposición, mientras que los tejidos leñosos, con alto contenido de lignina tienen una relación C/N alta y son muy resistentes a la acción microbiológica. La relación C/N necesaria para que ocurra mineralización neta debe ser menor de 20; valores más altos favorecen la humificación, con la consecuente inmovilización del nitrógeno.


· Nitrificación. La oxidación enzimática del NH4+ y su transformación en NO3-, llevada a cabo por la actividad de ciertas bacterias autotróficas, se conoce como "nitrificación".

El primer paso es la conversión de NH4+ en N02-, en que intervienen las Nitrosomonas y el segundo paso es la transformación de los NO2- en NO3- Ilevada a cabo por Nitrobacter. En conjunto, los dos grupos de microorganismos se conocen como Nitrobacterias. Las siguientes reacciones tienen lugar:



Los nitratos formados por la nitrificación pueden: ser absorbidos por plantas, ser utilizados por microorganismos para la constitución de sus tejidos, perderse por lixiviación o convertirse en formas gaseosas de nitrógeno (desnitrificación).

Condiciones de pH ácido y falta de aireación en el suelo son los factores que más limitan la producción de nitratos, ya que las bacterias involucradas son neutrófilas y aeróbicas obligadas. Los excesos de humedad inhiben el proceso, así como la extrema sequía. La temperatura óptima está alrededor de 30°C.

5.1.1.2 Fijación biológica del Nitrógeno

Recibe este nombre el fenómeno por el cual ciertos microorganismos del suelo asimilan N2 atmosférico, incorporándolo a su cuerpo como nitrógeno orgánico y liberándolo después para la nutrición de las plantas superiores.

Existen dos tipos de fijación: a) La simbiótica, llevada a cabo por organismos que viven en simbiosis, principalmente en las raíces de ciertas especies de plantas, especialmente leguminosas, y b) La no simbiótica, que llevan a cabo organismos de vida libre.

· Fijación simbiótica. Este fenómeno es el resultado de la asociación de dos organismos, uno de ellos una planta que normalmente es leguminosa, y el otro generalmente una bacteria del género Rhizobium, que funcionan juntas para obtener nitrógeno para sus propios procesos fisiológicos. Las bacterias se localizan en el parénquima radical de la planta, donde producen una división celular acelerada, originando nódulos radiculares.







Figura 7. Planta nodulada y nódulo ampliado.

Existe especificidad de las especies de Rhizobium de asociarse solo con determinados grupos de leguminosas; seis especies de género Rhizobium (R. meliloti, R. trifolii, R. leguminosarum, R. phaseoli, R. lupini y R. japonicum) son los mas conocidos.

Numerosos factores del suelo y del ambiente controlan tanto la infectividad (capacidad de producción de nódulos) como la efectividad (capacidad de fijación de nitrógeno dentro del nódulo) en este proceso. Los rhizobium son aeróbicos, por lo cual requieren suelos bien aireados, el pH óptimo está alrededor de 6 – 7; exceso de humedad o extrema sequía inhiben el proceso de fijación; la temperatura óptima para la fijación está entre 18 y 22°C, pero los rhizobium pueden soportar temperaturas entre 0 y 47°C; una baja relación C/N es desfavorable a la fijación y a la nodulación; la fijación es máxima solo cuando el nivel de nitrógeno disponible del suelo alcanza un mínimo.

Tanto las leguminosas como los rhizobium son exigentes en nutrientes, por lo cual la fijación ocurre mejor en suelos fértiles. Las cantidades de nitrógeno fijado varía considerablemente dependiendo de la especie vegetal, de las condiciones del suelo y del ambiente; en algunos cultivos como alfalfa se han hallado valores hasta de 300 Kg/Ha.

Además de la asociación Rhizobium-leguminosa, se conocen asociaciones simbióticas de plantas no leguminosas con actinomicetos y otros grupos de bacterias y algas, que forman nódulos principalmente en las raíces, pero algunas de ellas pueden estar localizadas en tallos u hojas.

· Fijación no Simbiótica. Algunas bacterias y algas azul-verdes, todas de vida libre, son capaces de asimilar N2 atmosférico transformándolo en nitrógeno orgánico dentro de su organismo y cediéndolo al suelo, donde se transforma en formas asimilables por procesos de mineralización cuando estos organismos mueren.

La fijación es llevada a cabo tanto por bacterias aeróbicas como anaeróbicas, que se adaptan tanto a pH alcalinos como ácidos, por lo cual el proceso se realiza en una gran variedad de condiciones. Es indispensable sin embargo que en el suelo existan bajos contenidos de nitrógeno asimilable (NH4+,NO3-), ya que estos organismos consumen de preferencia dichas formas antes que realizar la fijación de N2.

Los principales organismos responsables de este tipo de fijación son:

Azotobacter. Bacteria aeróbica que se adapta a pH cercanos a la neutralidad.

Beijerinckia. Bacteria aeróbica, acidófila (pH óptimo 5.5 - 6) soporta pH hasta de 3.5 y se adapta bien en suelos ferruginosos.

Clostridium. Bacteria anaeróbica estricta que se desarrolla bien en suelos de cualquier pH (4 a 8).

Algas azul-verdes. Existen varias especies entre las cuales las más importantes son Nostoc y Anabaena. Estos organismos se adaptan principalmente en suelos anegados (suelos arroceros). Son organismos autotróficos, por lo cual requieren luz, CO2 y nutrientes en forma similar a los vegetales superiores. Su adaptación es mejor a pH cercanos a la neutralidad (pH óptimo 6.8 a 8.5).

Las cantidades de nitrógeno fijado por los organismos no simbióticos no son tan altas como la fijación simbiótica: pero en algunas zonas tropicales pueden sobrepasar los 100 Kg/Ha por año.

5.1.1.3 Desnitrificación.

Es la conversión de nitratos (NO3- ) a formas gaseosas de nitrógeno (NO, N20 y N2) que escapan a la atmósfera en forma de burbujas. El proceso es llevado a cabo en ausencia de O2 por microorganismos anaeróbicos y facultativos que utilizan de los oxígenos de los grupos NO3- para su respiración. El fenómeno ocurre por lo tanto en suelos encharcados.

La desnitrificación es favorecida por ausencia de oxígeno, presencia de materia orgánica, pH cercano a la neutralidad y temperatura alrededor de 30°C. Los microorganismos involucrados son bacterias de los géneros Pseudomonas, Achromobacter, Bacillus y Micrococcus .

También existe la desnitrificación no enzimática, mediante la cual las formas amínicas (NH2), nitrosas (NO2-) y amoniacales (NH4+) son convertidas a formas gaseosas (N2 y NH3):

R - NH2 + HN02 ¾¾¾® N2­ + R-OH + H20

NH4+ + H2O + OH- ¾¾¾® NH3­ + 2 H2O

La primera reacción ocurre en suelos ácidos (pH menor de 5.0) y la segunda en medio alcalino y alta temperatura.

5.2 FÓSFORO

Entre los tres elementos principales ( N-P-K ), el fósforo es requerido por las plantas generalmente en menores cantidades; sin embargo, a su estudio se le ha dado gran importancia a causa de la baja disponibilidad de este elemento en la mayoría de los suelos agrícolas del mundo, debido no solo a su contenido total bajo, sino a las múltiples reacciones que ocurren en el suelo, que lo llevan a formas no asimilables.

El fósforo tiene un papel fundamental en la vida de las plantas; es constituyente de ácidos nucleicos, enzimas, vitaminas, fosfolípidos, fitina y además es indispensable en procesos donde hay transformaciones de energía.

La cantidad total de fósforo en la capa arable varía ampliamente, dependiendo sobre todo del tipo de roca madre y del contenido de materia orgánica; generalmente es más alto en suelos calcáreos y bajo en suelos altamente intemperizados provenientes de rocas ácidas. Las cantidades van de 0.01 0.15% (200-3.000 Kg/Ha), con promedio de cerca de 0.06% (1.200 Kg/Ha).

El fósforo total del suelo se puede dividir en formas inorgánicas y orgánicas. El fósforo inorgánico corresponde principalmente a fosfatos de hierro y aluminio en suelos ácidos y fosfatos de calcio en suelos alcalinos.

Los fosfatos orgánicos representan una fracción importante del fósforo total en el suelo; en algunos casos puede alcanzar hasta el 85% del fósforo total. Los compuestos orgánicos que contienen fósforo no han sido bien identificados; sin embargo, se conocen sustancias importantes como: Fitina, ácidos nucleicos, fosfolípidos y fosfoproteínas.

Para que las plantas puedan aprovechar el fósforo orgánico, los compuestos que lo contienen deben sufrir antes una mineralización que lo convierta en fosfatos inorgánicos (H2PO4-). La mineralización del fósforo orgánico es un proceso enzimático llevado a cabo por un buen número de microorganismos, similar a como ocurre con la mineralización del nitrógeno. Algunos de los microorganismos reportados como responsables de mineralización del fósforo son:

· Bacterias: Serratia carollera, var. Phosphaticum, Bacillus megatherium, B. mesentericus, B. vulgatus, B. subtilis.

· Hongos: Saccharomyces ellipsoideus, Aspergillus sp, Pennicilium sp.





5.3 POTASIO

Después del nitrógeno y el calcio, el potasio (K+) es el elemento absorbido en mayores cantidades por las plantas; se sabe que desempeña papel importante en el metabolismo de carbohidratos y proteínas, regula la transpiración y el contenido de agua de las células, es cofactor enzimático e interviene en fotosíntesis. El contenido en la planta varía de 0.6 a 6%.

El contenido de potasio en el suelo varía ampliamente de acuerdo con el tipo de roca madre y grado de intemperismo y con el clima. En general, suelos derivados de rocas básicas, suelos muy intemperizados y suelos ácidos de climas húmedos son los que tienen menores contenidos. Las cantidades encontradas van de 1 a 3%, del cual entre el 90-98% forma parte de minerales primarios (difícilmente aprovechable), de 1 a 10% se encuentra fijado entre las láminas de arcillas 2:1 (moderadamente aprovechable) y de 1 a 2% corresponde a las formas intercambiables y solubles (rápidamente aprovechable.

Los minerales primarios que actúan como fuente de potasio en el suelo son los feldespatos potásicos (KAISi308) ortosa y microclina, las micas biotita [(H,K)2 (Mg,Fe)2 Al2 (SiO4)3 ] y moscovita KH2 Al3(SiO4)3.

5.4 CALCIO Y MAGNESIO

El calcio (Ca++) y el magnesio (Mg++), junto con el potasio (K+) son los elementos más importantes en el complejo de intercambio del suelo. Son llamados también, junto con el sodio (Na+), las bases de intercambio del suelo. Las cantidades de calcio y magnesio en el suelo pueden llegar a ser extremadamente bajas en los suelos ácidos de los climas húmedos tropicales, debido a la continua pérdida por lavado; mientras que los contenidos son altos en zonas secas y cálidas, donde el pH del suelo es elevado.
Tabla 5. Algunas características de calcio y magnesio.
CARACTERÍSTICAS
CALCIO
MAGNESIO
Fuentes
Plagioclasas, piroxenos, anfiboles, calcita, dolomita, apatitas, yeso.
Olivinos, piroxenos, anfiboles,
biotita, dolomita.

Formas en el suelo

1- soluble
2- intercambiable
3- en enrejado de minerales

1- soluble
2- intercambiable
3- en enrejado de minerales

Formas asimilables

Ca++ soluble e intercambiable

Mg++ soluble e intercambiable

Contenido en la corteza

3,6%

2,1%

Contenido en el suelo

0.1 - 20%

0.1 - 5%

Contenido en la planta

0.1 - 3,5%

0.05 - 0.7%

Funciones en la planta

Constituyente de la pared celular (pectato de calcio); importante en el metabolismo de N y B

Activador enzimático,
Constituyente de la clorofila.

El calcio y el magnesio interaccionan entre sí y con el potasio, compitiendo en los sitios de absorción de las raíces de las plantas. Para una absorción equilibrada, el calcio, el magnesio y el potasio deben estar en el suelo en una proporción aproximada de 2:1:0.25. En la Tabla 5 se dan las funciones, origen, cantidades y formas de calcio y magnesio en el suelo.

5.5 AZUFRE

El azufre es tomado del suelo por las plantas en forma de =SO4, que en el metabolismo vegetal es convertido a S= y HS-; formas estas integrantes de aminoácidos (cistina, cisteina, metionina) y proteínas. También es constituyente de la tiamina (vitamina B1), la biotina, coenzima A y aceites aromáticos. Las cantidades en la planta varían entre 0.05 y 1.5%.

El azufre en el suelo se encuentra en forma orgánica (aminoácidos y proteínas) y mineral (sulfuros y sulfatos) en cantidades variables, correspondiendo las mayores cantidades a las regiones áridas. La proporción relativa de estas formas depende del clima y de las propiedades de los suelos; en zonas áridas predominan los sulfatos, mientras que en climas húmedos el azufre orgánico adquiere mayor importancia.

Las reacciones del azufre son complejas debido a sus varios estados de oxidación y a que existe tanto en forma orgánica como inorgánica. En la Figura 8 se esquematiza el "Ciclo del azufre" en el cual se aprecia el gran número de transformaciones que sufre este elemento.

Formas orgánicas. Las transformaciones orgánicas del azufre son similares a las del nitrógeno. Cuando los residuos vegetales y animales se incorporan al suelo se inicia inmediatamente su descomposición, especialmente por acción de los microorganismos, los cuales efectúan la mineralización del azufre orgánico o lo convierten a otras formas inorgánicas. En la Figura 5.5 aparecen las principales transformaciones biológicas del azufre.


Figura 8. "Ciclo del azufre".
En el suelo se han identificados muchos compuestos orgánicos de azufre pero los más importantes son algunas proteínas y los aminoácidos: cistina, cisteina y metionina. El producto final de la mineralización de estos compuestos depende de las condiciones del suelo, siendo el drenaje el factor más importante. En medios encharcados, por acción de bacterias anaeróbias, se acumulan altas concentraciones de sulfuros y ácido sulfhídrico mientras que en suelos bien aireados el producto final son los sulfatos (=SO4), originados por la acción de organismos aeróbicos.

5.6 Elementos Menores

Elementos menores, micro elementos u oligoelementos se llama a un grupo de elementos esenciales que las plantas requieren en muy pequeñas cantidades. Estos elementos son: Hierro (Fe), manganeso (Mn), cobre (Cu), zinc (Zn), boro (B), molibdeno (Mo) y cloro (Cl).

Tabla 6: Forma asimilable, contenido en plantas y funciones de los micro elementos.

Elemento
Forma
asimilable
Contenido en plantas (ppm)

Funciones en las plantas
Hierro
Fe++
10 - 1.500
Producción de clorofila, activador enzimático, citocromos.
Manganeso
Mn++
5 - 1.500
Importante en fotosíntesis,
Activador enzimático.
Cobre
Cu++
2 - 75
Activador enzimático.
Zinc
Zn++
3 - 150
En formación de clorofila
Activador enzimático.
Boro
H3BO3
10 - 150
División celular, transformación de azúcares, constituyente de la pared celular.
Molibdeno
MoO4=
0.01 - 100
Metabolismo del nitrógeno.




5.6.1 Reacciones que controlan la disponibilidad de micro elementos

La solubilidad de los micro elementos está controlada por un gran número de reacciones, las cuales describen el comportamiento de todos o algunos de éstos. Las más importantes son: a) reacciones redox; b) formación de complejos orgánicos; c) precipitación; d) adsorción superficial y, e) reacciones biológicas.
Reacciones redox.- La disponibilidad de algunos micro elementos, especialmente hierro y manganeso, está controlada en gran parte por las reacciones de óxido-reducción. Las formas solubles y a la vez disponibles de estos elementos son las reducidas (Fe+2 y Mn+2 ); mientras que las formas óxidadas (Fe+3, Mn+3 y Mn+4) son insolubles. De esta manera los procesos que causan oxidación, disminuyen la disponibilidad del hierro y manganeso, mientras que la reducción la aumenta.

En el suelo, la óxido-reducción está controlada por la humedad y la aireación. Cuando la aireación es buena, la descomposición de materia orgánica es llevada a cabo por organismos aeróbicos. En suelos mal aireados (mal drenados), a falta de O2, los microorganismos anaeróbicos utilizan en su metabolismo y degradación de la materia orgánica el oxígeno presente en compuestos oxidados, tales como óxidos e hidróxidos férricos y mangánicos, convirtiéndolos en formas más solubles (reducidas) Las siguientes reacciones ilustran este hecho:

Complejos orgánicos.- La materia orgánica tiene habilidad para formar combinaciones estables con iones metálicos. Numerosos Compuestos forman parte en estas reacciones, como los ácidos húmicos y fúlvicos y sustancias bioquímicas individuales. Los micro elementos involucrados son principalmente Cu, Zn, Fe y Mn. El boro, forma boratos complejos con azúcares simples. Los complejos formados son más estables en la medida en que el pH del suelo es mayor. El siguiente esquema muestra el enlace del cobre (Cu++) con moléculas orgánicas:


Reacciones de precipitación.- La formación de precipitados insolubles es uno de los fenómenos que más afecta la disponibilidad de los micro nutrientes. Estos precipitados incluyen óxidos, hidróxidos, carbonatos, fosfatos, molibdatos y boratos.

Los micro elementos más afectados por la formación de compuestos insolubles son el hierro, el manganeso, el cobre y el zinc. Los aumentos del pH favorecen la formación de compuestos insolubles de estos nutrientes:



Adsorción Superficial.- Se refiere a la retención de nutrientes sobre las superficies de algunos materiales coloidales de los suelos, ya sean éstos orgánicos o inorgánicos. El humus, la arcilla caolinita y los óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio son los materiales más comprometidos.

Las cargas eléctricas presentes sobre las superficies coloidales son las responsables de la adsorción de micro nutrientes. En suelos muy ácidos los coloides pueden estar cargados positivamente (+), por lo cual retienen micro nutrientes como molibdeno en forma de molibdato (=MoO4); mientras que a pH alto los coloides se cargan negativamente (-) y retienen hierro (Fe++), manganeso (Mn++), cobre (Cu++) y zinc (Zn++).

Otro micro nutriente, el boro, es retenido por arcillas y sesquióxidos de hierro y aluminio, en forma de -B(OH)4.La retención aumenta a medida que el pH es más alto. El mecanismo se ilustra enseguida:


Reacciones biológicas

Los microorganismos desempeñan un papel fundamental en la disponibilidad de los micro nutrientes, ya que gran parte de las reacciones de precipitación, óxido-reducción y complejamiento son llevadas a cabo a través de procesos microbiológicos.

Los microorganismos afectan la disponibilidad de los micro nutrientes por:
a)Liberación de iones inorgánicos durante la descomposición de la materia orgánica; b) Inmovilización consecuente a la incorporación en las estructuras microbianas; c) Oxidación, casi siempre hasta formas menos aprovechables; d) Reducción de las formas oxidadas cuando la difusión de oxígeno es limitada; y e) Cambios en el valor del pH y/o potencial de óxido-reducción, afectando la forma y solubilidad de los micro elementos.

De lo expuesto hasta aquí se puede concluir que muchas reacciones controlan la disponibilidad de los micro elementos (ver Figura 9). La disponibilidad de hierro y manganeso está afectada ante todo por reacciones de precipitación, reacciones redox y en menor grado por formación de complejos; mientras que éstos últimos controlan principalmente la disponibilidad de cobre y zinc. La adsorción superficial es un fenómeno que afecta a todos los micro elementos, pero las disponibilidades del boro y del molibdeno son las más controladas por este fenómeno. Los factores discutidos tienden a disminuir la disponibilidad de Fe, Mn, Cu, Zn y B a medida que el pH sube, mientras que la disponibilidad de Mo se comporta en sentido contrario.













6. ABONOS ORGÁNICOS

Para comprender la importancia de los abonos orgánicos sobre las propiedades dinámicas de los suelos vasta con repasar los diferentes capítulos vistos en este módulo. Desde la misma formación de los suelos los primeros microorganismos que se asientan sobre las rocas, a su muerte, van dejando residuos orgánicos que sirven de sustento a otros organismos y se producen sustancias orgánicas que contribuyen a la alteración de los minerales, con la consecuente liberación de nutrientes que a su vez le dan la oportunidad a más organismos de establecerse, multiplicarse y morir para continuar el ciclo de enriquecimiento en humus, alteración de rocas y mejoramiento de condiciones para más organismos y, en últimas, formación del suelo con su horizonte A de color oscuro y rico en humus.

El humus es el componente más dinámico de los suelos. Confiere a éstos una serie de condiciones y propiedades relacionadas tanto con la nutrición de las plantas como con la conservación del agua y del propio suelo. Un suelo sin materia orgánica en realidad no puede cumplir con ser un medio para el desarrollo de las plantas, pero si contiene materia orgánica sí lo es. Puede afirmarse aquí, que el desarrollo de una agricultura sostenible sólo es posible si se manejan adecuadamente los contenidos de materia orgánica del suelo. En la medida que este componente se pierde, las propiedades del suelo se degradan y la productividad se acaba.

En el mejoramiento de los suelos agrícolas la incorporación de residuos orgánicos juega un papel preponderante. Su adición estimula la población y actividad biológica (microorganismos, lombrices, etc.), incrementa los contenidos de nutrientes, mejora las propiedades físicas del suelo relacionadas con el desarrollo vegetal, con las facilidades de labranza y con el control de la erosión. Adicionalmente mejora las características del suelo relacionadas con su capacidad para retener nutrientes y agua para las plantas.

Las bondades del humus sobre la fertilidad de los suelos se conocen desde la antigüedad; los primeros informes corresponden a los Griegos. Homero en la Odisea ( 900 – 700 A. C.) menciona el abonado de la viña por parte de Ulises. Jenofonte (430 – 335 A. C.) observó que “El país se había ido a la ruina a causa de que nadie sabía que era bueno el abonado de la tierra” y menciona enterrar las plantas verdes para enriquecer el suelo. El valor del estiércol por su contenido en nutrientes para las plantas se menciona en la Biblia y aún antes Teofrasto ( 372 – 287 A. C.) recomendaba su uso en los cultivos e hizo una clasificación de calidad del estiércol de acuerdo a los animales de donde procediera. Comenta que los huertos y olivares de los alrededores de Atenas se enriquecían con las aguas residuales de la ciudad.

Así pues, hace por lo menos tres mil años que se utiliza la práctica de enterrar abonos orgánicos al suelo para mejorar su fertilidad. Su empleo vino en desuso con la caída del Imperio Romano. Modernamente, el desarrollo industrial trajo consigo la fabricación de fertilizantes químicos que compitieron con los abonos orgánicos. Sin embargo, en la actualidad, con las nuevas políticas mundiales sobre la protección del medio ambiente y el desarrollo sostenible, se presentan circunstancias que comprometen al hombre a pensar nuevamente en los abonos orgánicos. El temor de que el uso masivo de fertilizantes químicos degrada y contamina el medio, la nueva cultura del reciclaje de desperdicios y la necesidad de evitar la contaminación del ambiente con las basuras, son los principales factores que han obligado a pensar en el uso de éstas como elemento mejorador de los suelos.

6.1. Métodos para Incrementar el Contenido de Humus

Dado que el humus es el resultado de la alteración y transformación de restos vegetales y animales, la incorporación al suelo de estos materiales debe dar como resultado un aumento en las cantidades de humus. Sin embargo esta afirmación no es siempre cierta por cuanto los residuos pueden sufrir el proceso de mineralización total, no presentándose ningún incremento de humus. Los residuos orgánicos adicionados al suelo toman dos rutas, mineralización y humificación. El predominio de cualquiera de estos dos procesos depende de la relación C/N de los residuos; cuando esta relación es mayor de 30 predomina la humificación, mientras que con relación C/N menor de 15 ocurre principalmente la mineralización.

A pesar de que existe un sin número de oportunidades para lograr que el suelo gane residuos orgánicos y por ende se incremente su contenido de humus, y no obstante que desde la antigüedad ya se conocían muchas de las técnicas, solo en los años recientes científicos y técnicos estudiosos del suelo y del medio ambiente se han interesado por esta práctica. La incorporación de residuos orgánicos al suelo no solo mejora sus condiciones biológicas, físico-químicas y su fertilidad, sino que es un medio adecuado y práctico de controlar la contaminación del medio ambiente.

Entre los métodos más conocidos para el mejoramiento de los suelos mediante la incorporación de abonos orgánicos se pueden citar: la adición de estiércoles, la incorporación de residuos de cosechas, el compostaje, la lombricultura, los abonos verdes y la incorporación de residuos orgánicos urbanos. En los párrafos siguientes se comentarán en forma resumida estas técnicas.
6.1.1. El Estiércol

La utilización del estiércol como abono no tiene la acogida que debiera, frente a los fertilizantes químicos corrientes, debido a su baja concentración de nutrientes. La composición del estiércol en nitrógeno, fósforo y potasio es en promedio de solo 0.5 : 0.25 : 0.5 (N : P2O5 : K2O), por lo cual, a pesar de que se apliquen dosis de 10 o 20 Ton/Ha, no alcanzan a suplir las necesidades de un cultivo comercial. Sin embargo, los nutrientes contenidos en el estiércol son más aprovechables por las plantas que los contenidos en las sales solubles de los fertilizantes químicos. De otro lado, en el estiércol están presentes todos los elementos que la planta necesita para su nutrición (macro y micro elementos). Pero además, las principales bondades del estiércol están representadas en el aumento de la actividad biológica y mejoramiento de las propiedades físicas y químicas del suelo; en este sentido sí, los fertilizantes químicos no pueden competir con los estiércoles.

La composición del estiércol depende varios factores: Especie animal, edad, tipo de alimentación, tipo de cama, manejo y almacenamiento. En la tabla 7 se dan las concentraciones de N-P-K del estiércol de algunas especies.

Tabla 7: Composición del estiércol total (líquido + sólido) de varias especies.
Especie
N%
P2O5 %
K2O%
Cabalgar
0.70
0.25
0.55
Vacuno
0.60
0.15
0.45
Ovino
0.95
0.35
1.00
Porcino
0.50
0.35
0.40
Aves
1.00
0.80
0.40

La composición del estiércol varía, dependiendo de la proporción sólidos – líquidos que tenga. Aproximadamente esta relación es de 3:1, con una variación de 60 a 80% de sólidos y 20 a 40% de líquidos. La composición de estos dos componentes, respecto a los contenidos totales, se da en la tabla 8

Tabla 8: Composición de las fracciones sólida y líquida del estiércol.
Fracción
%
N%
P2O5 %
K2O%
Sólidos
60 a 80
57
95
40
Líquidos
20 a 40
43
5
60

La producción de estiércol varía con la especie animal, como se muestra en la tabla 9 Obsérvese que una vaca lechera, por ejemplo, con 500 Kg de peso, manejada en establo, produce 15 toneladas de estiércol/año. Si una hectárea de pasto de corte puede alimentar 10 vacas, éstas a su vez producen anualmente 150 toneladas de estiércol que, bien manejado e incorporado al suelo, representan el mejoramiento de aproximadamente 8 hectáreas de terreno, aprovechables para la producción agrícola.

Tabla 9: Producción anual de estiércol/ 500 Kg de peso animal.
Especie
Estiércol
Cama
Total
Cabalgar
9,00
3,00
12,00
Vacas de leche
13,50
1,50
15,00
Ganado engorde
7,50
1,50
9,00
Porcinos
15,00
3,00
18,00
Ovinos
6,25
3,50
9,75
Gallinas
4,25
--
4,25

Para un buen aprovechamiento del estiércol debe tenerse cuidado en su almacenamiento con el fin de evitar la pérdida de nutrientes, principalmente de nitrógeno, ya sea por volatilización o lixiviación. Las pérdidas de nitrógeno se incrementan por la desecación, la incidencia de viento seco, el pH alcalino y alta temperatura. La volatilización de nitrógeno en forma de amoniaco (NH3) se evita manteniéndolo húmedo para propiciar la formación de hidróxido de amonio (NH4OH), no volátil.

Para evitar las pérdidas de estiércol líquido se deben usar camas de materiales absorbentes como aserrín, tamo de cereales, cascarilla, etc. Otro método es la utilización de pisos impermeables y tanques de almacenamiento.

En el almacenamiento de estiércol en motones se evitan las pérdidas: compactando la masa; manteniendo suficiente humedad, sin llegar a exceso; y evitando mover la masa. Es preferible que los montones tengan forma cúbica y que se mantengan bajo techo. Un método de manejo del estiércol es la recolección diaria y aplicación directa al terreno, pero debe ser incorporado de inmediato para evitar pérdidas.

Para la conservación y mejora del estiércol se pueden usar preservativos: La cal apagada evita la hidrólisis biológica de la urea, pero el efecto es de solo dos semanas; la adición de fosfatos convierte las formas amoniacales en fosfatos de amonio, estables. Se requieren aproximadamente 30 Kg de fosfato por tonelada de estiércol fresco.

Los residuos de cosechas.- Una de las prácticas más desafortunadas utilizada por muchos productores agrícolas es la quema de los residuos de las cosechas y de los rastrojos. Es desafortunada porque se desaprovecha la posibilidad de enriquecer el suelo con estos residuos, con el consiguiente mejoramiento de sus propiedades físico-químicas y de su fertilidad. Con la quema se pierden varios de los nutrientes, se desaprovecha la posibilidad de aumentar el humus del suelo y se causa la muerte de la población microbiológica, al negarle el alimento que necesita y/o por la alta temperatura que se causa.

Los cultivos corrientes producen, además de la cosecha que se extrae, una buena cantidad de toneladas por hectárea de residuos de hojas, tallos y raíces que, si se incorporan o se dejan sobre el suelo convenientemente triturados y esparcidos, causan un mejoramiento considerable de casi todas las características del suelo.

En los últimos años, en varios países, ha venido implantándose el método de la “no labranza”, consistente en dejar los residuos de las cosechas sobre el suelo, bien triturados y distribuidos; por entre estos residuos se abren pequeños surcos en donde se siembran las semillas para el siguiente cultivo. Con esta técnica se ha logrado en pocos años un mejoramiento extraordinario de los suelos. Los residuos esparcidos no solo aportan los nutrientes y el humus al suelo, sino que lo protegen contra la acción erosiva del agua y del viento; además, conservan la humedad para el cultivo que está creciendo.
Los Abonos Verdes.- La práctica agrícola de establecer cultivos con el exclusivo propósito de incorporarlos al suelo cuando alcanzan su completo desarrollo se conoce como “abonado verde”.

Las especies más utilizadas como abono verde son las leguminosas porque, además de aportar altas cantidades de materia orgánica, suministran al suelo abundantes contenidos de nitrógeno, siempre que exista una efectiva fijación de este elemento por parte de las bacterias simbióticas (Rhyzobium). Sin embargo, otras especies y hasta las hierbas comunes pueden ser utilizadas como abono verde.

Las características más deseables en una especie utilizada como abono verde son: Adaptabilidad a suelos pobres, alta producción de follaje y rápido crecimiento. Algunas de las especies de leguminosas comunes en Colombia, que pueden ser utilizadas como cultivo para abono verde, son: Kudzú, fríjol terciopelo, estilosantes, centrosema, desmodium o pega-pega, clitoria o campanita, crotalaria, trebol rojo.

El aumento en la cantidad de humus del suelo al incorporar el abono verde depende de la relación carbono/nitrógeno (C/N) del follaje incorporado. La relación C/N varía con la edad de las plantas y con las especies. Las leguminosas tiernas, antes de la floración, tienen relación C/N baja (10/1 aproximadamente) que favorece la descomposición (mineralización), no siendo importante el incremento del humus en el suelo. En la medida en que las plantas se envejecen, los tallos se van lignificando y la relación C/N se hace más alta, produciendo mayor cantidad de humus cuando se incorporan.

Ha sido costumbre recomendar la incorporación de los abonos verdes inmediatamente antes de la floración del cultivo, pero parece que un mejor momento es cuando las primeras vainas se sequen. En este estado se logra un buen aporte de nutrientes al suelo, a la vez que se incrementa el contenido de humus.

Compostaje.- El compostaje o producción de compost es un proceso de fermentación mediante el cual microorganismos aeróbicos degradan la materia orgánica y la transforman en abono (humus). El proceso origina humus, agua, gas carbónico, amoniaco, sulfatos, fosfatos y demás elementos constitutivos de la materia orgánica. La siguiente reacción ilustra:


Para pequeños volúmenes de residuos, tal como ocurre en las explotaciones agropecuarias, es común realizar el compostaje en cajones de guadua o madera, en fosos y hasta en canecas, que se van llenando con los residuos. Se aconseja intercalar capas de residuos vegetales con capas de estiércol y capas de cal, tal como se muestra en la figura 10:



El grosor de las capas puede variar, pero puede ser por ejemplo: una capa de 20 cm de residuos vegetales, sobre ésta una capa de 7 cm de estiércol (vacuno, cabalgar, porcino, etc.) y por último una capa de 1 cm de cal agrícola. Luego se inicia nuevamente la sucesión de capas (vegetales – estiércol – cal) hasta completar la altura deseada (1 a 2 metros).
Con el fin de enriquecer el producto final pueden adicionarse roca fosfórica, calfos, dolomita, harina de huesos, etc. La adición de cascarilla de arroz (entera o quemada) mejora la aireación, la eficiencia del proceso y las características del producto final. Se aconseja también humedecer inicialmente los componentes orgánicos de la pila con agua-melaza para estimular el crecimiento de la población microbiológica al suministrarle una fuente de energía fácilmente aprovechable.

El estiércol propicia alta población microbiológica. En el comercio se ofrecen productos que contienen cepas de microorganismos para ser inoculados sobre los residuos, disminuyendo considerablemente el tiempo de descomposición.

La pila se cubre con un material estabilizador como tierra o compost estabilizado, con el fin de evitar malos olores. Se mantiene con un adecuado contenido de humedad (50-60%) y se voltea cada veinte días, para lo cual es necesario tener otro cajón libre.
La frecuencia del volteado es clave para mejorar la aireación y la velocidad del proceso. Algunas metodologías aconsejan voltear la pila hasta dos veces/día (mañana y tarde) hasta el quinto día; del sexto día en adelante se voltea diariamente hasta el día quince, en que el proceso está terminado, el abono ha logrado su maduración y la temperatura desciende hasta igualarse con la del ambiente. Es obvio que con este grado de volteo es preferible trabajar en montones o pilas, ya que los cajones hacen difícil las labores.

Con el fin de evitar los excesos de agua, condiciones anaeróbicas y malos olores, se aconseja construir los cajones en pisos con ligera pendiente para que los lixiviados drenen en forma natural. Sin embargo esto causa pérdida de nutrientes y contaminación. Se debe trabajar bajo techo sobre piso ligeramente inclinado que conduzca los lixiviados que se presenten hacia un tanque de concreto, donde se recogen y se reciclan a la pila.

Lombricultura.- Las bondades de la lombriz de tierra en el mejoramiento de las características de los suelos fueron reconocidas desde la antigüedad. Aristóteles la llamó “el arado” o “intestino de la tierra”; la reina Cleopatra le confirió el rango de “animal sagrado; Darwin (1881) estudió la lombriz y escribió un libro titulado “La formación de la tierra vegetal por la acción de las lombrices”.

Sin embargo, el cultivo y explotación comercial de lombrices de tierra sólo inició en 1954 en California, al hallar, entre unas 8.000 especies que existen, una (la lombriz roja Californiana) con características especiales de tamaño, color, adaptabilidad a un gran número de condiciones, voracidad por todos los residuos orgánicos, alta proliferación, longevidad y fácil domesticación.

Inicialmente el cultivo de lombrices se hizo casi con el único propósito de obtener una carnada ideal para la pesca; pero este objetivo pronto pasó a un plano secundario al encontrar que esta lombriz es el animal con mas alto contenido de proteínas que se conoce (64,16%), convirtiéndose en fuente de alimento para animales (aves, peces, cerdos, etc) y humanos, así como en la fabricación de drogas y cosméticos. No obstante, su mejor bondad desde el punto de vista ecológico es su gran voracidad y capacidad para tragar todo tipo de residuos orgánicos y convertirlos en humus (lombricompuesto); convirtiéndose en el mejor amigo del medio ambiente.

El alimento consiste en todo tipo de residuos orgánicos parcialmente descompuestos, estiércoles, residuos vegetales y hasta papel. La materia orgánica fresca debe someterse a un compostaje previo, antes de ser suministrada a las lombrices.

No existe ningún requisito especial para la construcción de las camas. Las lombrices pueden criarse en canecas, zanjas, cajas de madera o cartón, pilas de compost, etc. Sin embargo, es preferible construir las camas o eras con pisos y paredes de ladrillo o cemento de 1 a 1,5 metros de ancho, 0.5 metros de alto y longitud variable (hasta 100 m). Deben dejarse drenajes adecuados para evitar encharcamientos.





Figura 11: Cajón para establecer el lombricero

Como sustrato para formar el contenido de la cama, al realizar la siembra, se pueden usar muchos materiales como estiércol, residuos orgánicos, tierra, etc., que sean buenos retenedores de humedad y que no se compacten.
El suministro de alimento puede hacerse diario o hasta semanalmente, de acuerdo al consumo que se observe. Los residuos deben agregarse sobre la cama en estado semi-descompuesto, lo mas triturados posible, para facilitar su ingestión por las lombrices. Cualquier residuo orgánico, incluido cartón, papel y viruta, es bueno para alimentar a las lombrices.

La cosecha consiste en la extracción de humus y lombrices de las camas. Normalmente debe cosecharse después de 9-12 meses de permanencia de las lombrices en la cama. La forma mas práctica de cosechar es permitiendo que la luz solar incida directamente sobre la cama, lo cual hace que las lombrices se profundicen, permitiendo la extracción de lombricompuesto de la parte superior, hasta que las lombrices quedan amontonadas en el fondo, pudiendo retirarlas fácilmente.

El humus es una tierra ligera, oscura, suelta, porosa, suave e inodora. Para su venta o almacenamiento debe secarse hasta un 30% de humedad. En estas condiciones se puede almacenar por tiempo indefinido.

Residuos Orgánicos Urbanos.- Los conglomerados urbanos producen una gran cantidad de residuos orgánicos que deben ser aprovechados en el mejoramiento de los suelos. Se pueden utilizar directamente, siempre que estén bien seleccionados y triturados, esparciéndolos sobre el suelo e incorporándolos con rastra, pero es preferible someterlos antes a procesos de compostaje o lombricultura, para ser aplicados como humus.

Otra fuente de abono orgánico originado en los centros urbanos son los lodos de los tanques de tratamiento de aguas residuales. Estos lodos tienen unas bondades semejantes a otros tipos de humus, pero se aconseja someterlos antes a procesos de compostaje para eliminar gérmenes peligrosos.

Cobertura vegetal.- Un método bueno para aumentar el contenido de humus en el suelo es la cobertura vegetal. Las hierbas, además de proteger el suelo contra la erosión, aportan importantes cantidades de residuos orgánicos al suelo y conservan la humedad. En los tiempos recientes ha tomado fuerza la práctica de realizar cultivos entre la “maleza” (ahora llamada bueneza), obteniéndose excelentes resultados.

7. EROSIÓN

La erosión se define como el proceso de desprendimiento y arrastre acelerado de las partículas del suelo, causado por el agua y el viento.

La erosión de los suelos puede ser geológica y antrópica. La primera es la que se presenta en forma natural y que ha ocurrido siempre en todo el planeta, sin que tenga nada que ver la acción humana, mientras que la erosión antrópica es causada por el mal uso que ha dado el hombre a los suelos.

Los principales agentes causantes de la erosión son el agua (erosión hídrica) y el viento (erosión eólica). Ambos tipos de erosión se presentan con mayor severidad en zonas áridas, debido a que la escasa vegetación en las mismas no ofrece protección contra el impacto del agua y/o el viento sobre el suelo.

La tala de bosques, la eliminación de la cobertura vegetal, las quemas, el laboreo de los suelos, el establecimiento de cultivos limpios y la realización de los surcos de siembra siguiendo el sentido de la pendiente del terreno son los principales factores que aceleran los procesos erosivos.
La eliminación del bosque y de la cobertura vegetal permite el impacto directo de las gotas de lluvia sobre el suelo, desprendiendo partículas que son arrastradas por el agua que corre sobre la superficie (escorrentía). A falta de cobertura los rayos solares inciden directamente sobre el suelo, aumentando la temperatura y causando una acelerada descomposición de la materia orgánica.


Por otra parte, al eliminar la cobertura desaparece el aporte de residuos orgánicos al suelo y por lo tanto el alimento de los organismos que viven en éste, obligándolos a consumir el humus del suelo. En la medida en que se agota el humus la estructura del suelo se degrada y la cantidad de macro poros disminuye. Al disminuir la macro porosidad baja la infiltración del agua lluvia y se incrementa el volumen de agua de escorrentía, con el consecuente incremento del desprendimiento y arrastre de las partículas del suelo, especialmente cuando éste tiene baja estabilidad estructural.

Las quemas incrementan la erosión especialmente porque: impiden que los residuos orgánicos se conviertan en humus y eliminan de la superficie la capa de residuos muertos que sirven de protección contra el impacto de la lluvia, disminuyen la velocidad de la escorrentía y protegen del calentamiento del suelo por el sol, evitando que se reseque.

El establecimiento de cultivos limpios, especialmente cuando los surcos se hacen en el mismo sentido de la pendiente, propician la escorrentía, facilitando que el agua adquiera mayor velocidad y capacidad de arrastre de materiales.

7.1. CLASES DE EROSIÓN

Según lA forma como el agua actúa sobre el suelo se presentan tres clases de erosión:

7.1.1. Erosión Pluvial.- Se debe al golpe de las gotas de lluvia sobre el suelo desnudo, causando una especie de salpicadura. Las gotas desprenden partículas, las dispersan y las dejan en suspensión para que el agua superficial las arrastre.

7.1.2. Erosión por escurrimiento.- Cuando la velocidad de infiltración del agua en el suelo es menor que la intensidad del aguacero, ésta fluye sobre la superficie arrastrando el suelo desprendido. Según sea la pendiente del terreno, la cantidad de precipitación y las características del suelo, se presentan distintas formas de esta clase de erosión:

Escurrimiento difuso.- Consiste en desplazamientos cortos de pequeñas partículas, o en la formación de surquillos temporables.

Erosión Laminar.- Es el arrastre uniforme y casi imperceptible de delgadas capas de suelo. A veces se forman redes de pequeños surquillos por las rugosidades de la superficie, que cambian su curso y forma durante el aguacero. Este tipo de erosión es muy peligrosa, porque solo se advierte cuando las capas del subsuelo afloran a la superficie.

Erosión en Surcos.- Es causada por el escurrimiento concentrado del agua en surcos más o menos paralelos, independientes y durables. Esta clase de erosión es favorecida por el cultivo en el sentido de la pendiente; y es común en suelos medianamente susceptibles a la erosión.

Erosión en Cárcavas.- Al presentarse mayor concentración de escurrimiento, varios surcos se unen y forman zanjas de gran tamaño, conocidas como cárcavas. Este tipo es común en suelos susceptibles a la erosión.

Erosión en Terracetas (Patas de Vaca).- Son los caminos en zig-zag dejados en los potreros por el paso continuo del ganado (sobrepastoreo). El peso de los animales compacta el suelo, destruye la cobertura vegetal y origina calvas, surcos y cárcavas.

7.1.3. Remoción en Masa.- Es el movimiento en masa del suelo, causado por la saturación del agua y ayudado por la fuerza de gravedad. El movimiento del suelo puede ser lento y se le llama solifluxión (reptación) o rápido como los deslizamientos, derrumbes y coladas de barro, hundimientos, desprendimientos y desplomes.

7.2. GRADOS DE EROSIÓN

Según la intensidad de los daños causados, la erosión puede ser evaluada y calificada en distintos grados:

Sin erosión.- No se aprecia pérdida de suelo.

Erosión Ligera.- La capa arable se adelgaza uniformemente. No se aprecian huellas visibles de erosión. Se presenta en menos del 25% del área del lote.

Erosión Moderada.- La capa arable ha perdido espesor y se aprecian surquillos. Se presenta entre el 25 y 75% del área.

Erosión Severa.- Se presenta pérdida casi total de la capa vegetal (horizonte A). Se observan surcos frecuentes y cárcavas aisladas. Ocurre en más del 75% del área del lote.

Erosión Muy Severa.- Se observan cárcavas en una red densa. Paisaje sin vegetación, derrumbes, deslizamientos, coladas de barro, frecuentes y grandes.
7.3. FACTORES QUE FAVORECEN LA EROSIÓN

La erosión de los suelos es favorecida por varios factores, entre los cuales se destacan: la acción antrópica, la lluvia, la pendiente del terreno y las características del suelo.

7.3.1 Acción antrópica.- El hombre, por ignorancia, capricho o costumbres ancestrales usa y maneja los suelos de modo irracional. Las prácticas de tala, quema, uso de maquinaria, desyerbas con azadón, establecimiento de cultivos limpios, cultivos en surcos siguiendo la pendiente del terreno, uso de herbicidas y sobre pastoreo, desprotegen el suelo, lo degradan y lo exponen a la acción de los agentes de erosión.

7.3.2. La lluvia.- La cantidad de agua que cae sobre el terreno por año no es tan importante como su intensidad, frecuencia y distribución. Un aguacero torrencial de unos pocos minutos puede causar más daño que una llovizna de varios días. Si el tiempo entre un aguacero y otro (frecuencia) es muy corto hay mas peligro de erosión que si los aguaceros son espaciados, ya que en este último caso el suelo está más seco y absorbe gran parte de la lluvia. En cuanto a la distribución, no es lo mismo si una determinada precipitación se presenta uniformemente distribuida en todos los meses del año, que cuando cae en dos o tres meses.

7.3.3. La Pendiente del terreno. La erosión es proporcional a la cantidad de agua de escorrentía y a su velocidad. La velocidad aumenta con el grado de pendiente y con su longitud. Pendientes largas y fuertes son las que representan mayor peligro de pérdida del suelo. En la medida en que la pendiente es menor más oportunidad tiene el agua de infiltrarse y menor será el caudal superficial.

7.3.4. Características del suelo.- En suelos bien estructurados con abundante contenido de materia orgánica el agua tiende a infiltrarse y a almacenarse, antes que correr sobre la superficie. La textura del suelo también tiene importancia, ya que determina la rata de infiltración. En suelos de texturas muy finas la penetración del agua en el suelo es muy lenta, presentándose mayor caudal de escorrentía.

7.4. PRACTICAS DE CONSERVACIÓN DE SUELOS

Las prácticas de control de erosión deben estar encaminadas al control de los factores que la favorecen. Dentro de estos factores, algunos no son modificables por el hombre, tal como ocurre con la cantidad, intensidad, frecuencia y distribución de las lluvias; otro tanto sucede con el grado de pendiente y su longitud, aunque ésta última puede ser en parte modificada; lo mismo sucede con algunas propiedades de los suelos como textura y composición mineralógica. Estas características son pues intocables en un programa de conservación de suelos.

La conservación de los suelos depende básicamente del adecuado uso y manejo que se de a este recurso natural, aplicando las prácticas culturales y mecánicas necesarias para asegurar su sostenibilidad. Dado que la erosión depende del volumen de agua que corre superficialmente (escorrentía) y de su velocidad, cualquier práctica que minimice estos dos factores resultará en una menor erosión del suelo. La prácticas de conservación más importantes son:

Usos del suelo.- La medida más importante en conservación es darle al suelo el uso apropiado. Cuando se quiera definir el uso que ha de dársele a un lote, debe ante todo establecerse la necesidad que éste tiene de aplicar prácticas conservacionistas, esto es, su susceptibilidad a la erosión; algunos ejemplos ilustran: Los terrenos de mayor grado de pendiente deben destinarse de preferencia a los bosques o plantaciones densas que ofrezcan cobertura total; mientras que si se desea establecer cultivos que requieran mantener las calles libres de hierbas, éstos solo podrán ubicarse en terrenos planos sin peligro de erosión. Los cultivos que requieran labores de maquinaria agrícola no deben establecerse en suelos con pobre estructura y propiedades físicas degradadas. Los pastos, debido a que ofrecen buena cobertura, parecen adecuados para terrenos con algún grado de pendiente; sin embargo el peligro lo representa el sobre pastoreo; en estos casos, es más recomendable el pasto de corte y la estabulación.

Curvas a nivel.- En terrenos con algún grado de pendiente los surcos deben hacerse siguiendo las curvas de nivel, de tal manera que la dirección del flujo del agua de escorrentía sea perpendicular al surco. De esta manera se le resta velocidad al agua y se obliga a infiltrarse en el terreno.


Cultivo en Fajas.- Consiste en alternar cultivos que requieran labores de limpieza como desyerbas o aporques, con calles de coberturas densas. Las fajas de los dos tipos de plantaciones se alternan siguiendo las curvas de nivel.

Cobertura Vegetal.- Mantener el suelo cubierto de vegetación es una de las prácticas más eficientes en el control de erosión. Muchas especies de hábito rastrero como el kudzú, el trébol forrajero y otras leguminosas, establecidas entre las calles del cultivo, protegen contra la erosión y enriquecen el suelo en humus y nitrógeno. Las hiervas comunes que crecen espontáneamente, son un buen control para la erosión, aportan materia orgánica y conservan la humedad del suelo. Mantener el suelo con las hierbas y establecer los cultivos por transplante dentro de éstas, es una práctica que se está implantando en la actualidad, logrando excelentes resultados.

Coberturas Muertas.- La cobertura del suelo con materiales muertos como cascarilla, tamo de cereales, residuos de cosechas, etc., protege el suelo del impacto de la lluvia, evita la resequedad, aumenta el contenido de humus mejora la estructura y porosidad del suelo y aumenta la infiltración.

Barreras Vivas.- El establecimiento de barreras de plantas de un desarrollo denso, formando barreras que siguen las curvas de nivel, es una práctica muy eficiente contra la erosión. La barrera retiene los sedimentos arrastrados por el agua, le resta velocidad al agua y la obliga a infiltrarse.

BARRERA VIVA DE VETIVER EN CURVAS DE NIVEL Y PLANTA INDIVIDUAL INDICANDO LA FORMA DE RETENCIÓN DEL SUELO

Es espaciamiento entre barreras depende de la pendiente del terreno; a mayor pendiente menos distancia entre barreras. Muchas especies son adecuadas para barreras vivas, como los pastos de corte (Imperial, por ejemplo). El la zona cafetera se ha experimentado con barreras vivas de limonaria, con buenos resultados. En muchos países se utiliza una gramínea llamada “Vetiver”, considerada como la planta campeona en el control de la erosión.

Abonos Orgánicos.- El mejoramiento de las propiedades físicas del suelo es uno de los métodos más eficaces contra la erosión.

Los abonos orgánicos son alimento para micro organismos y lombrices que mejoran la estructura y la porosidad del suelo, causando un aumento de la rata de infiltración y una mayor resistencia del suelo al desprendimiento y arrastre de partículas. De otro lado, a mayor cantidad de humus en el suelo mayor será la cantidad de agua retenida, disminuyendo el volumen de escorrentía.

Prácticas Mecánicas.- En la conservación de los suelos pueden realizarse también una serie de prácticas mecánicas, cuyos objetivos son: 1) cortar la longitud de la pendiente; 2) propiciar la infiltración; y 3) evacuar el agua del terreno. Las principales prácticas mecánicas son: zanjillas de absorción, zanjillas de desviación, acequias de ladera, banquetas, terrazas, trinchos y gaviones. Los dos últimos se utilizan en zonas muy erosionadas con el fin de estabilizar cárcavas. Las otras son prácticas utilizadas en terrenos de ladera, pero su construcción requiere cálculos especiales y uso de maquinaria, por lo que resultan muy costosas. Por otro lado, cualquier falla en el diseño y construcción puede ser más perjudicial que benéfico, ya que implica el movimiento de tierras que deben ser muy bien estabilizadas y protegidas. De no ser así, los problemas erosivos aumentan en vez de disminuir.

8. CAPACIDAD DE USO DE LAS TIERRAS

Se utiliza un sistema mediante el cual las tierras se clasifican según el uso más sostenido que pueda hacerse de ellas, dándoles una adecuada protección contra la erosión y otros medios de deterioro. El sistema requiere que cada hectárea sea usada en consonancia con su capacidad y limitaciones. Se establecen ocho clases de aptitudes de la tierra, denominadas también “Clases Agrológicas”, que se numeran del I al VIII.

Corresponden a la Clase I todas aquellas tierras planas o casi planas, de excelentes condiciones, prácticamente sin limitaciones y aptas para todo tipo de explotaciones agropecuarias. En la Clase VIII se ubican aquellas tierras con menos aptitudes y mayores limitaciones, que las hace útiles sólo para el desarrollo de la vida salvaje o la recreación, como por ejemplo los eriales, los terrenos muy escarpados, los nevados, las playas, etc. Las clases II a VII tienen litaciones que las ubican entre la Clase I y la Clase VIII


Tabla 10 Uso y Manejo más recomendados para cada una de las Clases Agrológicas.
CLASE

APTITUD DE USO Y MANEJO DE LOS SUELOS

I
Pueden ser cultivados intensamente, usados para pastos, cultivos, bosques e incluso jardines. Requiere sólo de prácticas corrientes de laboreo, rotación de cultivos y abonado, con el fin de mantener su productividad.

II
Pueden ser usados en los mismos cultivos de la Clase I, pero con menos intensidad y utilizando prácticas de conservación como terrazas, curvas de nivel, rotación de cultivos, abonos orgánicos, coberturas vegetales.

III
Pueden ser usados en los mismos cultivos de las Clases I y II, pero realizando prácticas más intensivas de conservación. La limpieza está restriñida a la zona cultivada y puede ser necesario escoger un cultivo en particular, que provea máxima cobertura. Requiere las prácticas recomendadas en la Clase II, pero haciendo más énfasis en las plantas de cobertura.

IV
Los suelos de esta clase pueden usarse para cultivos pero con medidas muy restrictivas para la selección de los mismos. Los cultivos seleccionados deben ofrecer una completa cobertura, y combinarlos con otras prácticas culturales adecuadas de conservación.

V
Los suelos de esta clase no son convenientes para cultivos. Están limitados a la salvaguarda de otros factores (humedales por ejemplo) o pueden presentar gran peligro de erosión. A veces, pueden improvisarse pastos en esta clase de tierra.

VI
Los suelos de esta clase tienen grandes restricciones y son utilizables sólo para pastos, bosques o vegetación natural.

VII
Estos suelos tienen limitaciones más severas, aún para pastos, restringiendo su uso a bosques y vegetación natural.

VIII
Los suelos de esta clase no pueden ser usados en ninguna clase de explotación vegetal comercial. Su uso está restringido a recreación, vida silvestre, reservas de agua, propósitos estéticos.


En la tabla 11 se presentan las características que restringen el uso de los suelos. De acuerdo a éstas, las tierras se ubican en las Clases de I a VIII. En la tabla 10 se presenta el uso más adecuado para cada una de las Clases, así como las recomendaciones más generales para su manejo.