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

Introducción

En todo el mundo, el agua se está volviendo cada vez más escasa y cara debido a los efectos del cambio climático. Será necesario llevar a cabo importantes medidas de adaptación para garantizar un suministro adecuado y un uso eficiente de un recurso cada vez más escaso. Esta reducción del 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 aumentar la eficiencia en el uso del agua surgirá en un clima cambiante que provocará fluctuaciones bruscas 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 hacer frente a los déficits hídricos se ha centrado en una mejor tecnología: pozos más profundos, mejores emisores de goteo, microaspersores más eficientes y variadores de velocidad en las bombas, todos ellos aspectos importantes. Sin embargo, un enfoque diferente para hacer frente a la oscilación entre la escasez y el exceso de agua utiliza una tecnología adecuada que se centra en mantener suelos sanos siguiendo cinco principios básicos que se analizan en detalle en las siguientes secciones.

Un suelo sano, con su intensa 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 sitio al tiempo que permite que el agua se infiltre en las capas más profundas del perfil edáfico. A medida que aumenta la cantidad de materia orgánica, o carbono, en el suelo, también lo hace la capacidad de ese suelo para retener agua, liberar nutrientes a los cultivos y prevenir la erosión (Funderburg, 2001).

Cómo conseguir suelos sanos

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

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

• Se controla la erosión eólica e hídrica. Los cultivos de cobertura y el mantillo protegen el suelo cuando el viento o el agua se desplazan por su superficie. Esto mantiene el suelo en su sitio y permite una mayor infiltración del agua, además de aportar materia orgánica y nutrientes al suelo.
• El mantillo reduce la evaporación de la superficie del suelo, lo que permite que las plantas dispongan de más humedad.
• Las temperaturas del suelo se moderan gracias a los cultivos de cobertura y al mantillo, que actúan como amortiguadores y protegen el suelo de las temperaturas extremas. La red trófica del suelo funciona mejor cuando no está sometida a temperaturas y humedad extremas.
• La agregación del suelo se mantiene cuando la lluvia incide sobre el cultivo de cobertura o el mantillo, lo que disipa la energía de las gotas. Cuando la lluvia incide sobre el suelo desnudo, los agregados del suelo se rompen, aumenta la erosión eólica e hídrica 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 malas hierbas se frena mediante la competencia con el cultivo de cobertura y/o se inhibe 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 explotación algodonera de Georgia, el agricultor eliminó con herbicidas un cultivo de cobertura de grano fino y sembró algodón sin labranza sobre él. El mantillo aporta materia orgánica, protege el suelo de la lluvia 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 plantando cultivos de cobertura de veza en camas elevadas. En primavera, segará 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 aportaciones 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, que se multiplican de forma explosiva cuando se exponen al oxígeno a través del laboreo.

El problema es que estas bacterias se alimentan de la materia orgánica, lo que reduce sus niveles a menos que se añadan al suelo de forma 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, degrada la estructura del suelo y provoca que los agregados edáficos 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 sellado efectivo en la superficie del suelo, impidiendo la infiltración de agua hacia la zona radicular (o el nivel freático), aumentando la escorrentía y creando también 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 nogales del norte de California a reducir la población de nematodos causantes de lesiones de más de 5.000 ejemplares a un nivel «indetectable» en un periodo 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 se formaron los suelos a lo largo del tiempo geológico consistían en una variada diversidad vegetal, que 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, que a su vez albergan una comunidad microbiana con algunos miembros únicos, por lo que una comunidad vegetal aérea diversa da lugar a una comunidad microbiana muy diversa en el suelo. En la mayoría de los casos, los suelos ahora reciben exudados radiculares de una sola 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 empezar a imitar mejor la diversidad vegetal original que beneficia a la red trófica del suelo. Esto, a su vez, mejora la infiltración de la lluvia y del agua 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 sana y a prevenir la acumulación de patógenos del suelo. En los pastos y pastizales, el pastoreo cuidadosamente gestionado fomenta la diversidad vegetal.

Tanto la presencia de una variedad de cultivos en un campo como una rotación variada de cultivos pertenecientes a diferentes familias botánicas favorecen 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 autóctona de las zonas agrícolas reconvertidas consistía en masas continuas de gramíneas perennes y anuales y de frondosas que aportaban exudados de carbono a la red trófica del suelo durante la mayor parte de la temporada de crecimiento. En las tierras de cultivo actuales se suelen cultivar plantas anuales con un largo periodo 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 el empobrecimiento de la comunidad microbiana del suelo. 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 ofrecen 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, en esencia, dos cosechas: hierba y nueces. Esto le supone un ahorro en el mantenimiento del suelo del huerto, además de proporcionar nutrientes adicionales a sus árboles. Estas ovejas se retirarán del huerto cuatro meses antes de la 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 explotaciones que incluyen animales en sus actividades, debido a la creciente especialización en el cultivo exclusivo de plantas, junto con el aumento del número de explotaciones ganaderas intensivas. La reintroducción de animales en el paisaje agrícola puede contribuir a la salud del suelo al aportarle 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 en carbono en materia orgánica con bajo contenido en carbono y alto contenido en nitrógeno, es decir, estiércol, lo cual es beneficioso para el suelo. Algunos cultivos de cobertura pueden ser pastados sin sufrir daños. Por el contrario, el ganado puede utilizarse para gestionar un cultivo de cobertura excesivamente vigoroso. La integración meditada del ganado en las tierras de cultivo puede reducir la presión de las malas hierbas, el uso de herbicidas y los residuos ganaderos asociados al 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 en descomposición. Los organismos vivos del suelo, que representan aproximadamente el 15 % de la materia orgánica total del suelo, abarcan desde microorganismos como hongos, bacterias y virus hasta insectos, raíces de plantas, lombrices y mamíferos. Los organismos muertos son microbios, insectos, lombrices, animales y materia 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 aglutinan 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 en la zona radicular y, en última instancia, en el nivel freático. Las partículas más pequeñas de materia orgánica del 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 nocivas, 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 carga negativa, atrae a los 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) 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 demasiado habitual en gran parte de Estados Unidos. La falta de raíces vivas en el suelo debilita su ecología, lo expone a la erosión eólica y pluvial, y no ofrece hábitat alguno a los organismos beneficiosos. Debemos esforzarnos más por proteger este preciado recurso. Foto: Rex Dufour, NCAT

Estudios 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 han puesto de manifiesto 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 muy influida 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 limosos y arcillosos (Minasny y McBratney, 2017; Libohova et al., 2018). Estas investigaciones más recientes siguen sugiriendo que, por cada punto porcentual de materia orgánica del suelo (SOM) en las primeras seis pulgadas, el suelo podrá almacenar 10 800 litros adicionales de agua. Pero, independientemente del tipo de suelo, añadir 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 en mayor medida 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 control de la humedad del suelo y la distribución del riego

La medición de la distribución del riego es importante y resulta especialmente eficaz cuando se combina con prácticas que favorecen la salud del suelo. El contenido de humedad del suelo regula los niveles de humedad de la planta. Un suelo demasiado seco o demasiado húmedo estresa a la planta y puede provocar enfermedades y reducir los rendimientos en las próximas temporadas. Por eso es importante controlar la humedad del suelo para programar el riego y proporcionar al cultivo el agua adecuada con el fin de lograr un crecimiento y unos rendimientos óptimos. Los dispositivos de control de la humedad del suelo utilizan sensores y sondas situados en la zona radicular del suelo. En combinación con la información sobre la temperatura, la evapotranspiración (evaporación del suelo y transpiración de la planta) y las necesidades hídricas del cultivo, estos dispositivos pueden proporcionar al agricultor información que puede utilizarse para programar el riego de forma adecuada.

Otro aspecto importante en la gestión de la humedad del suelo es la uniformidad en la distribución del riego. Esta medida indica el grado de uniformidad con el que 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 a la uniformidad de la distribución, por no hablar de los errores humanos (un trabajador que se olvida de abrir una válvula, etc.). Todos estos factores pueden afectar significativamente a la distribución del agua y, si el agricultor realiza fertirrigación, también a la distribución de los fertilizantes. Si la distribución del agua es desigual en un campo, esto afectará negativamente a los rendimientos. Inspeccionar y realizar una evaluación de la distribución en su sistema de riego permitirá identificar las causas, y se pueden realizar correcciones para eliminar las obstrucciones, minimizar las variaciones de presión y ajustar el caudal, el tiempo de infiltración, el espaciado, la duración del riego y la nivelación del terreno. La Guía de bolsillo del regador (véase el recuadro) contiene una gran cantidad de información sobre la uniformidad y el mantenimiento de los sistemas de distribución.

La salud del suelo y el futuro de la agricultura

Los agricultores de todo el país se enfrentan a una época de incertidumbre climática y de mercados inestables. Muchos de ellos han reducido sus costes de producción y han aumentado sus beneficios al optar por invertir en la salud del suelo, del mismo modo que lo harían en maquinaria nueva y en el mantenimiento de las instalaciones agrícolas. Unos 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 fomentar y mantener la salud del suelo antes de que se produzcan sequías o inundaciones. Los suelos sanos pueden soportar mejor las tensiones climáticas de las sequías y las inundaciones y, en algunos casos, pueden ayudar a mitigar estas tensiones. Todo esto requiere una mayor comprensión de cómo gestionar el suelo como un sistema ecológico. Las inversiones, como la incorporación de enmiendas orgánicas, la práctica de la labranza cero o reducida, el mantenimiento de los residuos de cultivo, la siembra de cultivos de cobertura y las 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 rendimiento de las inversiones en la salud del suelo dará sus frutos año tras año.

Referencias

Funderburg, Eddie. 2001. ¿Qué función desempeña 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. p. 189-194.

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

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 del Suelo. 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 ATTRA:

• Cómo conseguir suelos de pastos saludables. 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 ahorro del agua de riego. 2006. Por Mike Morris y Vicki Lynne, especialistas en energía del NCAT.
• Monitorización de la humedad del suelo: herramientas y métodos de bajo coste. 2006. Por Mike Morris, especialista en energía del NCAT.
• Ficha informativa: Evaluación de los recursos del suelo para agricultores ecológicos principiantes. 2015. Por Rex Dufour, especialista en agricultura del NCAT.
• Ficha informativa: El 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.

Gestión de cultivos en condiciones de sequía.

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

Gestión de la sequía 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 que hay detrás de un suelo sano.

Gestión de los suelos para el agua: cómo los cinco principios de la 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
IP594
N.º 618

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