Manejo de los suelos para el agua: cómo cinco principios de salud del suelo favorecen la infiltración y el almacenamiento de agua

Introducción

A nivel mundial, el agua se está volviendo cada vez más escasa y costosa debido a los efectos del cambio climático. Será necesario llevar a cabo medidas de adaptación significativas para garantizar un suministro adecuado y un uso eficiente de un recurso cada vez más escaso. Esta reducción en el suministro de agua afectará a la agricultura y exigirá un cambio de enfoque: pasar de aumentar la productividad de la tierra a aumentar la productividad por unidad de agua consumida. La necesidad de una mayor eficiencia en el uso del agua surgirá en un clima cambiante que generará fluctuaciones abruptas de temperatura, patrones de precipitación, sequías, olas de calor, tormentas más intensas, inundaciones, incendios forestales y brotes de plagas. Nuestros suelos, y nuestra gestión de los mismos, no están preparados para hacer frente a estas presiones adicionales. Con demasiada frecuencia, el enfoque para lidiar con los déficits hídricos se ha centrado en una mejor tecnología: pozos más profundos, emisores de goteo de mayor calidad, microaspersores más eficientes y variadores de velocidad en las bombas —todos los cuales son importantes—. Sin embargo, un enfoque diferente para lidiar con la oscilación entre la escasez y el exceso de agua utiliza una tecnología adecuada que se centra en mantener suelos saludables siguiendo cinco principios básicos que se analizan en detalle en las secciones siguientes.

Un suelo sano, con su próspera actividad biológica, crea un sistema de poros de aire y agua que permiten tanto que el agua se infiltre en el suelo como que se retenga en él. Estos poros ayudan a que las raíces de las plantas crezcan en profundidad, lo que mantiene el suelo en su lugar al tiempo que permite que el agua se infiltre profundamente en el perfil del suelo. A medida que aumenta la cantidad de materia orgánica, o carbono, en el suelo, también aumenta la capacidad de ese suelo para retener agua, liberar nutrientes a los cultivos y prevenir la erosión (Funderburg, 2001).

Cómo lograr suelos saludables

Los expertos en suelos de todo el país, entre ellos las universidades con concesiones de tierras, el Servicio de Conservación de Recursos Naturales (NRCS) del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA), los consultores en suelos y los agricultores activistas, han llegado a un amplio consenso sobre algunos principios generales para restaurar y mantener la salud del suelo. Estos principios, cuando se apliquen de manera concienzuda a la mayoría de los sistemas agrícolas, mejorarán la salud y la función del suelo y probablemente reducirán los insumos. También se mejora la infiltración de agua en los suelos, así como la capacidad de almacenamiento de agua del suelo, cualidades importantes al considerar los patrones de precipitaciones cada vez más extremos. A continuación, presentamos cinco principios generales para el manejo del suelo que contribuyen a mejorar su salud y función.

El primer principio: Protege la superficie del suelo. Algunas personas lo llaman «armadura del suelo». Esto incluye el uso de cultivos de cobertura y mantillo, que brindan muchos beneficios para la tierra, entre ellos los siguientes:

• Se controlan la erosión eólica y la erosión hídrica. Los cultivos de cobertura y el mantillo protegen el suelo a medida que el viento o el agua se desplazan por su superficie. Esto mantiene el suelo en su lugar y permite una mayor infiltración del agua, sin mencionar que aporta materia orgánica y nutrientes al suelo.
• El mantillo reduce la evaporación de la superficie del suelo, lo que permite conservar más humedad para que las plantas la aprovechen.
• Las temperaturas del suelo se moderan gracias a los cultivos de cobertura y el mantillo, que actúan como amortiguadores, protegiendo al suelo de las temperaturas extremas. La red trófica del suelo funciona mejor cuando no está expuesta a temperaturas y humedad extremas.
• La agregación del suelo se conserva cuando la lluvia incide sobre el cultivo de cobertura o el mantillo, lo que disipa la energía de las gotas de lluvia. Cuando la lluvia incide sobre el suelo desnudo, los agregados del suelo se destruyen, aumenta la erosión causada por el viento y el agua, y el suelo se ve privado de oxígeno y agua. Las partículas finas de arcilla sellan la superficie del suelo, lo que reduce drásticamente la infiltración de agua y el intercambio de oxígeno en el suelo.
• El crecimiento de las malezas se controla mediante la competencia con el cultivo de cobertura y/o se suprime con mantillo.
• Los cultivos de cobertura proporcionan un hábitat para los insectos beneficiosos y los polinizadores. Los mantillos biológicos y los residuos vegetales sirven de hábitat para las arañas, un importante depredador de las plagas agrícolas.

En esta finca algodonera de Georgia, el agricultor eliminó con herbicidas un cultivo de cobertura de grano pequeño y sembró algodón sin labranza sobre él. El mantillo aporta materia orgánica, protege el suelo de las lluvias y reduce el consumo de agua. Fotos: Rex Dufour, NCAT

Camas elevadas con un cultivo de cobertura de veza, que protege el suelo y aporta nitrógeno. En esta granja de California, el agricultor protege su suelo de las fuertes lluvias invernales sembrando cultivos de cobertura de veza en camas elevadas. En la primavera, cortará el cultivo de cobertura, incorporará ligeramente los residuos al suelo y trasplantará plántulas de tomate para industria a las camas. Foto: Rex Dufour, NCAT

El segundo principio de la salud del suelo consiste en minimizar cualquier tipo de alteración del suelo. Tanto la alteración física (labranza) como la química (uso excesivo de fertilizantes y pesticidas) pueden perturbar la red trófica del suelo. El laboreo continuo a lo largo del tiempo, sin adiciones regulares y significativas de materia orgánica al suelo, degrada la función del suelo y reduce el espacio poroso del mismo, lo que a su vez restringe la infiltración de agua y destruye los «pegamentos» biológicos que mantienen unido el suelo. El laboreo, combinado con el uso excesivo de fertilizantes, es como echar gasolina al fuego. El exceso de nitrógeno alimenta a las poblaciones bacterianas, las cuales se multiplican rápidamente cuando se exponen al oxígeno a través del laboreo.

El problema es que estas bacterias se alimentan de la materia orgánica, lo que reduce los niveles de esta, a menos que se agreguen al suelo de manera regular cantidades significativas de residuos de cultivos, compost o cultivos de cobertura. El laboreo repetido y el uso excesivo de nitrógeno químico, temporada tras temporada, degradan la estructura del suelo y provocan que los agregados del suelo —que mantienen unidas la arena, el limo y la arcilla— se desintegren, por falta de «pegamentos» biológicos. Esto convierte al suelo en un blanco fácil tanto para la erosión hídrica como para la eólica. Las partículas de arcilla, liberadas de los agregados del suelo por la lluvia o las gotas de riego, formarán un sello eficaz en la superficie del suelo, impidiendo la infiltración de agua hacia la zona radicular (o el nivel freático), aumentando la escorrentía y creando además condiciones anaeróbicas en la zona radicular.

Un cultivo de cobertura diverso, compuesto por más de una docena de especies de gramíneas, leguminosas y mostazas, ayudó al agricultor de esta finca de nueces del norte de California a reducir su población de nematodos causantes de lesiones de más de 5,000 a un nivel «indetectable» en un plazo de cinco años. Foto: Rex Dufour, NCAT

El tercer principio de la salud del suelo es la diversidad vegetal. Los paisajes originales, en los que los suelos se formaron a lo largo del tiempo geológico, contaban con una gran diversidad vegetal, la cual fue sustituida en gran medida por un monocultivo anual (o perenne) cuando llegaron los europeos. La red trófica del suelo solía recibir exudados de carbono (alimento) de las raíces de un grupo diverso de plantas perennes y anuales. Cada especie de planta proporciona un conjunto único de exudados radiculares, los cuales, a su vez, albergan una comunidad microbiana con algunos miembros únicos; por lo tanto, una comunidad vegetal diversa en la superficie da lugar a una comunidad microbiana muy diversa en el suelo. En la mayoría de los casos, los suelos ahora reciben exudados radiculares de solo una especie de planta anual o perenne a la vez. Mediante la rotación de cultivos, o la rotación de cultivos en los pasillos de los huertos, podemos comenzar a imitar mejor la diversidad vegetal original que beneficia a la red trófica del suelo. Esto, a su vez, mejora la infiltración del agua de lluvia y de riego, así como el ciclo de los nutrientes, al tiempo que reduce las enfermedades y las plagas. Las rotaciones diversas en los cultivos anuales, que proporcionan diversidad vegetal a lo largo del tiempo, pueden mantener el suelo sano. En el caso de los cultivos perennes, es importante rotar los cultivos de cobertura en los pasillos, ya que eso ayudará a garantizar una ecología del suelo saludable y a prevenir la acumulación de patógenos del suelo. En los pastizales y las tierras de pastoreo, el pastoreo cuidadosamente administrado fomenta la diversidad vegetal.

Contar con una diversidad de cultivos en un campo o con una rotación variada de cultivos de diferentes familias de plantas contribuye a una ecología del suelo diversa. Foto: Rex Dufour, NCAT

El cuarto principio de la salud del suelo es el concepto de presencia continua de plantas y raíces vivas en el suelo. La vegetación nativa en las áreas agrícolas reconvertidas consistía en rodales continuos de pastos perennes y anuales, así como de plantas de hoja ancha, que aportaban exudados de carbono a la red trófica del suelo durante la mayor parte de la temporada de crecimiento. Hoy en día, en las tierras de cultivo se suelen cultivar plantas anuales con un período prolongado sin cultivos, en el que el suelo queda desnudo antes de la siembra o después de la cosecha. En la naturaleza es extremadamente raro ver vastas extensiones de suelo desnudo. El suelo desnudo no recibe ningún exudado de las raíces, lo que provoca que la comunidad microbiana del suelo se vea privada de alimento. Los cultivos de cobertura pueden cubrir este período sin cultivos, proporcionando cobertura al suelo y exudados radiculares a la red trófica del suelo. Los cultivos de cobertura abordan una serie de preocupaciones relacionadas con los recursos ya enumeradas en el Principio 1 y también brindan una oportunidad para la integración del ganado en los sistemas de cultivo. En los sistemas de pastoreo, una mezcla diversa de plantas forrajeras de estación cálida y de estación fría prolonga la productividad vegetal a lo largo del año, maximizando la exudación radicular.

El agricultor de esta explotación tiene ovejas pastando en el huerto, lo que le permite obtener esencialmente dos cultivos: pasto y nueces. Esto le permite ahorrar en el manejo del suelo del huerto, además de proporcionar nutrientes adicionales a sus árboles. Estas ovejas se retirarán del huerto cuatro meses antes de cualquier cosecha. Foto: Rex Dufour, NCAT

El quinto principio de la salud del suelo es el concepto de integración del ganado. Los animales, las plantas y el suelo han desempeñado un papel sinérgico a lo largo de la historia geológica. Cada vez son menos las granjas que incluyen animales como parte de sus operaciones, debido a la creciente especialización en el cultivo exclusivo de plantas, combinada con un aumento en el número de operaciones ganaderas en recintos cerrados. Reintroducir animales en el paisaje agrícola puede contribuir a la salud del suelo al agregarle algo de vida biológica, especialmente si la tierra no ha tenido animales pastando en ella. El ganado también transforma los residuos de cultivos anuales con alto contenido de carbono en material orgánico con bajo contenido de carbono y alto contenido de nitrógeno, es decir, estiércol, lo cual es beneficioso para el suelo. Algunos cultivos de cobertura pueden ser pastoreados sin sufrir daños. Por el contrario, el ganado puede utilizarse para controlar un cultivo de cobertura demasiado vigoroso. La integración bien planeada del ganado en las tierras de cultivo puede reducir la presión de las malezas, el uso de herbicidas y los desechos ganaderos asociados con el confinamiento, mejorando así la calidad del agua y abordando las preocupaciones relacionadas con la gestión de nutrientes.

Suelos, materia orgánica y agua: ¿Por qué la materia orgánica retiene más agua que la arena, el limo y la arcilla?

La materia orgánica del suelo está compuesta por organismos vivos, muertos y descompuestos. Los organismos vivos del suelo, que representan aproximadamente el 15 % de la materia orgánica total del suelo, van desde microorganismos como hongos, bacterias y virus hasta insectos, raíces de plantas, lombrices y mamíferos. Los organismos muertos son microbios, insectos, lombrices, animales y material vegetal en descomposición que han fallecido recientemente. Los organismos vivos se alimentan tanto de los organismos vivos como de los muertos, liberando proteínas, azúcares y aminoácidos que nutren a las plantas y a los descomponedores. El proceso de descomposición y sus diversos subproductos también producen sustancias que mantienen unidas las partículas de arena, limo y arcilla para formar agregados y darles estructura. Esta estructura permite una infiltración eficiente del agua de lluvia y de riego hacia la zona radicular y, en última instancia, hacia el nivel freático. Las partículas más pequeñas de materia orgánica en el suelo se denominan humus. El humus es una parte relativamente estable del suelo, un componente complejo que puede proteger a las plantas de la exposición a sustancias químicas dañinas, reducir el efecto de la compactación, mejorar el drenaje en suelos arcillosos y mejorar la retención de agua en suelos arenosos (Magdoff y van Es, 2009). Esta materia orgánica estable tiene cargas superficiales que permiten que el agua se adhiera a la superficie. Además, la materia orgánica, al tener generalmente una carga negativa, atrae iones con carga positiva (cationes), muchos de los cuales son nutrientes importantes para las plantas.

El aumento de los niveles de materia orgánica del suelo puede incrementar la capacidad de intercambio catiónico (CIC) de los suelos, proporcionando una reserva de nutrientes y micronutrientes (calcio, potasio, magnesio, hierro, manganeso, amonio y otros) que son especialmente necesarios en suelos arenosos con niveles muy bajos de CIC. De hecho, la materia orgánica puede tener una CEC entre cuatro y 50 veces mayor por unidad de peso que la arcilla (Ketterings et al., 2007).

Las grandes extensiones de suelo desnudo son una imagen muy común en gran parte de Estados Unidos. La falta de raíces vivas en el suelo debilita la ecología del suelo, lo expone a la erosión eólica y pluvial, y no proporciona un hábitat para los organismos beneficiosos. Debemos esforzarnos más por proteger este preciado recurso. Foto: Rex Dufour, NCAT

Investigaciones anteriores demostraron que un suelo franco-limoso con un 4 % de materia orgánica retiene más del doble de agua que un suelo franco-limoso con un 1 % de materia orgánica (Hudson, 1994). Investigaciones recientes adicionales han demostrado que se ha sobreestimado la contribución relativa de la materia orgánica del suelo a la capacidad de retención de agua, y que esta se ve influida en gran medida por las propiedades físicas del suelo (tamaño de las partículas, textura y densidad aparente) y por la mineralogía. El aumento de la capacidad de retención de agua a medida que aumentan los niveles de materia orgánica fue más pronunciado en los suelos arenosos que en los suelos francos y arcillosos (Minasny y McBratney, 2017; Libohova et al., 2018). Estas investigaciones más recientes siguen indicando que, por cada por ciento de materia orgánica del suelo (SOM) en las seis pulgadas superiores, el suelo podrá almacenar 10 800 litros adicionales de agua. Pero, independientemente del tipo de suelo, agregar materia orgánica al suelo es beneficioso por las numerosas funciones que proporciona, además de aumentar la capacidad de retención de agua del suelo. Los agricultores que inviertan en sus suelos aumentando la materia orgánica y mejorando la salud del suelo descubrirán que sus suelos favorecerán mejor la salud de las plantas, especialmente en épocas de sequía e inundaciones.

Por qué no se puede gestionar lo que no se puede medir: la importancia del monitoreo de la humedad del suelo y la distribución del riego

Medir la distribución del riego es importante y resulta especialmente eficaz cuando se combina con prácticas que promueven un suelo sano. El contenido de humedad del suelo regula los niveles de humedad en la planta. Un suelo demasiado seco o demasiado húmedo estresa a la planta y puede provocar enfermedades y reducir los rendimientos en temporadas futuras. Por eso es importante monitorear la humedad del suelo para programar el riego y proporcionar al cultivo el agua adecuada para lograr un crecimiento y rendimientos óptimos. Los dispositivos de monitoreo de la humedad del suelo utilizan sensores y sondas ubicadas en la zona radicular del suelo. Combinados con información sobre la temperatura, la evapotranspiración (evaporación del suelo y transpiración de la planta) y las necesidades hídricas del cultivo, estos dispositivos pueden brindar al agricultor información que puede utilizarse para programar el riego de manera adecuada.

Otro componente importante en el manejo de la humedad del suelo es la uniformidad en la distribución del riego. Esto mide qué tan uniformemente se aplica el agua a un cultivo en todo el campo durante el riego. Los microaspersores suelen obstruirse, al igual que los emisores de goteo. Los cabezales de los aspersores se desgastan y las fugas en el sistema afectan la uniformidad de la distribución, sin mencionar los errores humanos (un trabajador se olvidó de abrir una válvula, etc.). Todos estos factores pueden afectar significativamente la distribución del agua y, si el agricultor está realizando fertirrigación, también la distribución de fertilizantes. Si la distribución del agua es desigual en un campo, esto afectará negativamente los rendimientos. Inspeccionar y realizar una evaluación de la distribución en su sistema de riego permitirá identificar las causas, y se pueden aplicar correcciones para eliminar las obstrucciones, minimizar la variación en la presión y ajustar el caudal, el tiempo de infiltración, el espaciado, la duración de riego y la nivelación del terreno. La Guía de bolsillo del regador (ver recuadro) contiene una gran cantidad de información sobre la uniformidad y el mantenimiento del sistema de distribución.

La salud del suelo y el futuro de la agricultura

Los agricultores de todo el país operan en una época de clima y mercados inciertos. Muchos de ellos han reducido sus costos de insumos y aumentado sus utilidades al optar por invertir en la salud del suelo, tal como lo harían en maquinaria nueva y en el mantenimiento de las estructuras agrícolas. Los suelos sanos y vivos pueden soportar mejor las crecientes exigencias que les imponemos para cultivar alimentos saludables y mantener el agua y el aire limpios. Es importante desarrollar y mantener la salud del suelo antes de que surjan condiciones de sequía o inundaciones. Los suelos saludables pueden resistir mejor el estrés climático causado por sequías e inundaciones y, en algunos casos, pueden ayudar a mitigar este estrés. Todo esto requiere una mayor comprensión sobre cómo manejar el suelo como un sistema ecológico. Las inversiones, como agregar enmiendas orgánicas, practicar la labranza cero o reducida, dejar residuos de cultivos, plantar cultivos de cobertura y realizar rotaciones de cultivos diversificadas, ayudarán al suelo a reciclar de manera eficiente tanto el agua como los nutrientes, a sostener la productividad vegetal y animal, y a mantener o mejorar la calidad del agua. El retorno de las inversiones en la salud del suelo se verá recompensado año tras año tras año.

Referencias

Funderburg, Eddie. 2001. ¿Qué función cumple la materia orgánica en el suelo? Instituto de Investigación Nobel.

Hudson, B.D. 1994. Materia orgánica del suelo y capacidad de agua disponible. Revista de Conservación del Suelo y el Agua. Marzo/abril. págs. 189-194.

Ketterings, Q., S. Reid y R. Rao. 2007. Hoja informativa n.º 22: Capacidad de intercambio catiónico (CDC).

Libohova, Z., C. Seybold, D. Wysocki, S. Wills, P. Schoeneberger, C. Williams, D. Lindbo, D. Stott y P. R. Owens. 2018. Reevaluación de los efectos de la materia orgánica del suelo y otras propiedades sobre la capacidad de retención de agua disponible utilizando la Base de Datos de Caracterización del Estudio Cooperativo Nacional de Suelos. Revista de Conservación del Suelo y el Agua. Vol. 73, n.º 4. p. 411-421.

Magdoff, F., y Harold van Es. 2009. La materia orgánica: qué es y por qué es tan importante.

Minasny, B., y A.B. McBratney. 2017. Efecto limitado de la materia orgánica sobre la capacidad de agua disponible del suelo. European Journal of Soil Science. 6 de octubre.

Recursos adicionales

Recursos de ATTRA:

• Cómo crear suelos sanos para los pastizales. 2017. Por Lee Rinehart, especialista de programas del NCAT.
• Suelos resistentes a la sequía. 2003. Por Preston Sullivan, especialista en agricultura del NCAT.
• Medición y conservación del agua de riego. 2006. Por Mike Morris y Vicki Lynne, especialistas en energía del NCAT.
• Monitoreo de la humedad del suelo: herramientas y métodos de bajo costo. 2006. Por Mike Morris, especialista en energía del NCAT.
• Hoja informativa: Evaluación de los recursos del suelo para agricultores orgánicos principiantes. 2015. Por Rex Dufour, especialista en agricultura del NCAT.
• Hoja informativa: Compost. 2015. Por Thea Rittenhouse, especialista en agricultura del NCAT.
• Estabilidad de los agregados del suelo: indicador visual de la salud del suelo. 2018. Por Rex Dufour, especialista en agricultura del NCAT.

Manejo de cultivos en condiciones de sequía.

Medición de la humedad del suelo y sensores para el manejo del riego. 2015. Por Tiffany Maughan, L. Niel Allen y Dan Drost.

Gestión de sequías de la Universidad de California. Instituto de California para la Sequía y los Recursos Hídricos.

USDA. Servicio de Conservación de Recursos Naturales. Publicaciones sobre la salud del suelo: la ciencia detrás de un suelo sano.

Manejo de los suelos para el agua: cómo cinco principios de salud del suelo favorecen la infiltración y el almacenamiento de agua
Por Martin Guerena y Rex Dufour, especialistas en agricultura del NCAT
Publicado en noviembre de 2019
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Espacio 618

Esta publicación ha sido elaborada por el Centro Nacional de Tecnología Apropiada a través del programa de Agricultura Sostenible de ATTRA, en el marco de un acuerdo de cooperación con el Departamento de Desarrollo Rural del USDA. ATTRA.NCAT.ORG.