ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN

 

 

 

Indicadores de la calidad de los suelos: una nueva manera de evaluar este recurso

 

Soil quality indicators: A new way to evaluate this resource

 

 

 

Y. García, Wendy Ramírez y Saray Sánchez

Estación Experimental de Pastos y Forrajes "Indio Hatuey". Central España Republicana, CP 44280, Matanzas, Cuba
E-mail: [e-mail]

 

 

 

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RESUMEN

El suelo es un recurso indispensable para la vida que permite el desarrollo de las plantas, los animales y el hombre. Sin embargo, aún no se reconocen todas las funciones que realiza, por lo que el concepto general de suelo fértil se refiere más bien a sus propiedades químicas, específicamente a la disponibilidad de los macroelementos primarios (nitrógeno, fósforo y potasio). En los últimos años se han propuesto nuevas definiciones que integran las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos, así como su capacidad de ser sostenibles, producir alimentos sanos y mitigar la polución medioambiental. No obstante, aún no existen criterios universales para evaluar los cambios en la calidad del suelo, y para ello se utilizan indicadores que son atributos edáficos sensibles al manejo y a las condiciones edafoclimáticas, entre otras características, que permiten valorar su estado. En este artículo se pretende, de forma general, contribuir al conocimiento de la nueva concepción de la calidad del suelo, a partir de sus funciones; definir los indicadores biológicos, físicos y químicos y la relación entre ellos; así como describir algunos estudios que se han realizado en Cuba sobre el tema de los indicadores de la calidad, como una herramienta para la toma de decisiones en el manejo.

Palabras clave: calidad, organismos indicadores, suelo.

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ABSTRACT

Soil is an essential resource for life, which allows the development of plants, animals and men. However, all the functions it performs are not acknowledged yet, for which the general concept of fertile soil rather refers to its chemical properties, specifically to the availability of primary macroelements (nitrogen, phosphorus and potassium). In recent years new definitions have been proposed integrating the physical, chemical and biological properties of soils, as well as their capacity of being sustainable, producing healthy food and mitigating environmental pollution. However, there are no universal criteria yet to evaluate the changes in soil quality, and for such purpose indicators are used, sensitive to management and the edaphoclimatic conditions, among other characteristics, which allow appraising its status. This paper intends, in general, to contribute to the knowledge of the new conception of soil quality, from its functions; define the biological, physical and chemical indicators and the relation among them; as well as to describe some studies which have been conducted in Cuba about the topic of quality indicators, as a tool for decision-making in management.

Key words: quality, indicator organisms, soil.

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INTRODUCCIÓN

El suelo constituye uno de los recursos más importantes para la vida en el planeta, ya que es la base fundamental para la explotación agropecuaria y forestal. La producción de alimentos depende en un alto porcentaje del uso que se les dé a los suelos (Martin y Adad, 2006).

Según el concepto de Atlas y Bartha (2002) y Nannipieri et al. (2003), "el suelo es un sistema estructurado, heterogéneo y discontinuo, fundamental e irreemplazable, desarrollado a partir de una mezcla de materia orgánica, minerales y nutrientes capaces de sostener el crecimiento de los organismos y los microorganismos".

Su formación es un proceso complejo que involucra cambios físicos, químicos y biológicos de la roca originaria. Los físicos implican la reducción del tamaño de las partículas sin ninguna alteración en su composición, y son causados por ciclos de hielo-deshielo, lluvia y otros efectos ambientales. Los químicos son originados por la separación de las partículas minerales de las rocas; su alteración o destrucción y la resíntesis a compuestos sólidos estables se deben, principalmente, a la acción del agua, el oxígeno, el dióxido de carbono y los compuestos orgánicos (Budhu, 2007).

Por su parte, los cambios biológicos son realizados por la comunidad que habita en el suelo: flora (plantas), macrofauna (invertebrados), mesofauna (artrópodos, anélidos, nemátodos y moluscos), microfauna (protozoos y algunos nemátodos) y microbiota (bacterias, actinomicetes, hongos y algas), y el 80-90% de los procesos son reacciones mediadas por la microbiota (Nannipieri et al., 2003; Porta et al., 2003). Estos cambios biológicos son: la degradación y el aporte de materia orgánica, la producción de CO2 en la respiración, la intervención en la movilidad de los ciclos biogeoquímicos de los elementos y los efectos mecánicos de los animales y las plantas, así como el fraccionamiento de las rocas por las raíces, entre otros (Porta et al., 2003).

Para la evaluación de la sustentabilidad de los sistemas de producción es necesario disponer de indicadores que permitan determinar la calidad ambiental, a largo plazo, que provocará el manejo (Doran y Parkin, 1994). En este sentido, el objetivo de este artículo es contribuir al conocimiento de nuevos conceptos de la calidad del suelo, y de los indicadores que la determinan.

 

Un concepto nuevo de fertilidad del suelo

Se han propuesto muchos conceptos para definir la fertilidad del suelo; "suelo fértil" se ha usado convencional y tradicionalmente para comprender y conocer el estado y el comportamiento de los suelos en los contextos agropecuario y forestal (Brady, 1990; Havlin et al., 1999). La definición común de suelo fértil plantea que es aquel que tiene la capacidad de suministrar los nutrientes suficientes al cultivo, asegurando su crecimiento y su desarrollo (Brady, 1990; Havlin et al., 1999).

Esta definición se ajustaba bien a la agricultura industrial, hasta que esta comenzó a mostrar sus efectos (Soto, 2006). Riechman y Sempere (2003) plantearon que dicha agricultura ha tenido un impacto negativo en el suelo, manifestado en la degradación del 40% de la superficie agrícola en los últimos 50 años, la desertificación del planeta (seis millones de hectáreas por año) y la velocidad de la degradación irreversible del medio edáfico (que subió de un 10% por año en 1980 a 16% en 1990).

El suelo ya no es un recurso renovable y, además de producir, debe descomponer la materia orgánica y al hacer esto reciclar nutrientes, renovándose a sí mismo (Soto, 2006).

La definición anterior excluye otras propiedades que influyen, en gran medida, en el crecimiento y desarrollo de las plantas, por lo que muchos autores la consideran incompleta o limitada; por ejemplo Pieri (1989) y Etchevers (1999) plantearon que la fertilidad del suelo es un concepto mucho más abarcador, que debe integrar los atributos físicos, químicos y biológicos.

Los tres atributos tienen una estrecha relación entre sí y participan de manera activa en la producción y la estabilidad de los agroecosistemas. Por ejemplo, los macroinverte-brados del suelo intervienen en los procesos de infiltración, aireación e incorporación de la materia orgánica en el suelo (Huerta et al, 2008); y los microorganismos, como las bacterias, los hongos y los protozoos, los cuales pueden denominarse ingenieros químicos del suelo, son los responsables de la descomposición de la materia orgánica y de hacer disponibles los nutrientes para las plantas, los animales y los humanos; además tienen gran importancia en la formación del humus (Turbé et al., 2010). En este sentido, Cairo y Herrera (1994) plantearon que el incremento de la materia orgánica en 1% incrementa en 2 cmol.kg-1 la capacidad de intercambio catiónico (CIC).

Por tanto, las propiedades biológicas tienen una estrecha relación con las físicas, como la agregación, y con las químicas, como la capacidad de intercambio iónico y la disponibilidad de nutrientes, lo cual determina que un suelo fértil sea el que conserve las propiedades físicas, químicas y biológicas deseables, mientras suministra adecuadamente el agua y los nutrientes, y provee de sostén mecánico a las plantas (Etchevers, 1999).

 

Surgimiento de los indicadores de la calidad del suelo

El término `calidad del suelo' se comenzó a usar al reconocer las funciones de este (Doran y Parkin, 1994; Karlen et al., 1997), las cuales son las siguientes:

1. Promover la productividad del sistema sin perder sus propiedades físicas, químicas y biológicas (productividad biológica sostenible).
2. Atenuar los contaminantes ambientales y los patógenos (calidad ambiental).
3. Favorecer la salud de las plantas, los animales y los humanos.

Para el desarrollo de este concepto también se tuvo en cuenta que el suelo es el sustrato básico para las plantas; este capta, retiene y emite agua, y es, además, un filtro ambiental efectivo (Larson y Pierce, 1991). De esta manera, refleja la capacidad para funcionar dentro de los límites del ecosistema del que forma parte y con el cual interactúa (Parr et al., 1992).

La calidad del suelo se considera como una medida de su capacidad para funcionar adecuadamente en relación con un uso específico (Gregorich et al., 1994). Sin embargo, Arshad y Coen (1992) le adjudicaron a este concepto un vínculo más ecológico, al definirlo como su capacidad para aceptar, almacenar y reciclar agua, minerales y energía para la producción de cultivos, y a la vez preservar un ambiente sano.

Las definiciones más contemporáneas de calidad del suelo se basan en varias de sus funciones y no solo en un uso específico, aunque este concepto continúa evolucionando (Singer y Ewing, 2000). El Comité para la Salud del Suelo de la Soil Science Society of America sintetizó esta definición como la capacidad del suelo para funcionar dentro de los límites de un ecosistema natural o manejado, sostener la productividad de las plantas y los animales, mantener o mejorar la calidad del aire y del agua, y sostener la salud humana y el hábitat.

Para que este concepto sea funcional es necesario contar con variables que puedan servir para evaluar la condición del suelo. Así surgen los indicadores, pues las variables representan una condición y conllevan información sobre los cambios o tendencias (Dumanski et al., 1998).

Los indicadores de la calidad de suelo se conciben como una herramienta de medición que debe ofrecer información sobre las propiedades, los procesos y las características. Estos se miden para dar seguimiento a los efectos del manejo sobre el funcionamiento del suelo en un periodo dado (Astier et al., 2002).

Adriaanse (1993) refirió que los indicadores son instrumentos de análisis que permiten simplificar, cuantificar y comunicar fenómenos complejos, y son usados en muchas esferas del conocimiento (economía, salud, recursos naturales, etc.). Los indicadores de la calidad del suelo pueden ser las propiedades físicas, químicas y biológicas, o los procesos que ocurren en él (SQI, 1996). Según Hünnemeyer et al. (1997), los indicadores deberían permitir:

1. Analizar la situación actual e identificar los puntos críticos con respecto al desarrollo sostenible.
2. Analizar los posibles impactos antes de una intervención.
3. Monitorear el impacto de las intervenciones antrópicas.
4. Ayudar a determinar si el uso del recurso es sostenible.

 

Condiciones que deben cumplir los indicadores de la calidad del suelo

Para que las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo sean consideradas indicadores de la calidad deben cubrir las siguientes condiciones (Masera et al., 1999):

• Ser integradores.
• Ser fáciles de medir, basados en información objetiva y fácil de reconocer.
• Ser adecuados al nivel de análisis y al sistema estudiado.
• Ser preferentemente aplicables a un rango de ecosistemas y condiciones.
• Reflejar el atributo de sosteniblidad que se quiere evaluar.
• Ser fáciles de entender.
• Permitir cambios y diferencias entre los sistemas.
• Centrarse en aspectos prácticos y claros.

Además de las condiciones anteriores, dentro de los atributos seleccionados como indicadores de la calidad de los suelos, Ramírez (2004) señaló que:

• Deben ser sensibles a los cambios que sufre el suelo, tanto en los procesos de degradación como en los de recuperación.
• Debe haber una alta correlación con los procesos del ecosistema.
• Deben integrar los procesos físicos, químicos y biológicos del suelo.
• Deben ser relativamente fáciles de medir en condiciones de campo, tanto por los productores como por los especialistas.

Teniendo en cuenta que el suelo es un ecosistema donde interactúan múltiples factores y que no es posible que un solo indicador provea una información completa, es necesario basarse en indicadores físicos, químicos, biológicos, productivos y sociales para determinar la calidad y/o la salud del suelo (Doran y Parkin, 1994; Ramírez, 2004).

Larson y Pierce (1991), Doran y Parkin (1994) y Seybold et al. (1997) establecieron un grupo mínimo de propiedades del suelo para ser utilizadas como indicadores, ya que existían muchas y no todas tenían la suficiente precisión e importancia; entre ellas se encuentran los indicadores físicos, los químicos y los biológicos.

 

Indicadores físicos

Las características físicas del suelo son una parte necesaria en la evaluación de la calidad de este recurso, ya que no se pueden mejorar fácilmente (Singer y Ewing, 2000). La calidad física del suelo se asocia con el uso eficiente del agua, los nutrientes y los pesticidas, lo cual reduce el efecto invernadero (Navarro et al., 2008), y conlleva un incremento de la producción agrícola (Lal, 1998). Esta calidad no se puede medir directamente, pero se infiere a través de los indicadores de la calidad (estáticos o dinámicos) y de la medición de los atributos que están influenciados por el uso y las prácticas de manejo (Carter, 2002; Sánchez-Maranon et al., 2002; Dexter, 2004). La estructura, la densidad aparente, la estabilidad de los agregados, la infiltración, la profundidad del suelo superficial, la capacidad de almacenamiento del agua y la conductividad hidráulica saturada son las características físicas del suelo que se han propuesto como indicadores de su calidad.

 

Indicadores químicos

Los indicadores químicos se refieren a las condiciones de este tipo que afectan las relaciones suelo-planta, la calidad del agua, la capacidad amortiguadora del suelo, y la disponibilidad de agua y nutrimentos para las plantas y los microorganismos (SQI, 1996). Entre ellos se encuentran la disponibilidad de nutrimentos, el carbono orgánico total, el carbono orgánico lábil, el pH, la conductividad eléctrica, la capacidad de absorción de fosfatos, la capacidad de intercambio de cationes, los cambios en la materia orgánica, el nitrógeno total y el nitrógeno mineralizable.

 

Indicadores biológicos

Los indicadores biológicos integran una gran cantidad de factores que afectan la calidad del suelo, como la abundancia y los subproductos de los macroinvertebrados (Karlen et al., 1997). Estos rompen, transportan y mezclan el suelo al construir galerías, nidos, sitios de alimentación, turrículos o compartimientos (Villani et al., 1999); afectan los procesos de manera directa incorporación y redistribución de varios materiales o indirecta formación de comunidades microbiales, transporte de propágulos, antibiosis o reducción selectiva de la viabilidad, etc. (Wolters, 2000); incluyen funciones como la tasa de respiración, el ergosterol y otros subproductos de los hongos, las tasas de descomposición de los residuos vegetales, y el N y el C de la biomasa microbiana (SQI, 1996; Karlen et al., 1997). Como la biomasa microbiana es mucho más sensible al cambio que el C total, se ha propuesto la relación C microbiano:C orgánico del suelo para detectar cambios tempranos en la dinámica de la materia orgánica (Sparling, 1997).

Los cambios temporales en las propiedades del suelo constituyen indicadores de su funcionamiento y del manejo a que es sometido. Sin embargo, debe considerarse que, aunque para su mejor comprensión se estudien independientemente una de otra, entre todas ellas existe una estrecha interrelación y dependencia, que hace que de la interpretación de alguna se pueda inferir el comportamiento de otras (Mortola y Lupi, 2011). Por ejemplo, las propiedades físicas más útiles como indicadores de la calidad del suelo, observadas en la Universidad de Chile, son las relacionadas con el arreglo de las partículas y los poros y con la estabilidad de los agregados, las cuales reflejan la manera en que el suelo acepta, retiene y transmite agua a las plantas, así como sus limitaciones para la emergencia de las plántulas y el crecimiento de las raíces (Acevedo et al., 2005). Los indicadores físicos de la calidad del suelo varían de acuerdo con las características predominantes del lugar y el manejo, lo cual es válido también para los indicadores químicos y biológicos. En el cuadro 1 se muestran los indicadores que más se utilizan a nivel mundial.

Indicadores de la calidad del suelo: una herramienta para la toma de decisiones

El uso de indicadores de la calidad del suelo puede ser una herramienta rápida para la toma de decisiones, ya que estos son sensibles al manejo en el corto, mediano y largo plazos, en dependencia de la propiedad y del suelo que se evalúe. Por ejemplo, en el caso de la textura, para percibir cambios se necesitan 1 000 años (Arnold et al., 1990); sin embargo, los cambios en la tasa de infiltración se perciben en menos de un año (Arshad y Coen, 1992). Así ocurre para un conjunto de propiedades que, bien manejadas, pueden reflejar un diagnóstico sensible de la calidad de un suelo determinado.

En Colombia se desarrolló un sistema georreferencial de indicadores de la calidad de los suelos (Rubiano et al., 2004), el cual a partir de una base de datos permite su caracterización y combina elementos morfológi-cos y analíticos. Los indicadores se conforman mediante un sistema de calificación que permite visualizar el grado y el número de limitaciones del suelo, lo que, integrado a un sistema de información geográfica, puede ser una herramienta en la toma de decisiones de los directivos, el personal técnico e incluso de los productores.

 

Situación actual de los suelos agrícolas de Cuba

Cuba tiene una gran variedad de suelos y se reconocen 14 agrupamientos (Instituto de Suelos, 1989; 1999), los cuales son similares en el proceso de formación por la acción de factores comunes (clima, roca madre, vegetación, relieve). Los suelos predominantes son los Pardos sialíticos (27,0%), los Ferralíticos (16,7%) y los Fersialíticos (11,6%) respecto al total (Instituto de Suelos, 1999).

Los últimos estudios sobre la evaluación de las tierras en el país definieron que el 65% de los suelos se diagnostican como de las categorías III y IV (Instituto de Suelos, 2006), lo que implica que están afectados por uno u otro factor limitante y ello provoca que su rendimiento potencial esté por debajo del 50%. De esto se deriva que, para que la agricultura sea sostenible, se debe tener un alto grado de eficiencia y cuidado en el manejo de los agroecosistemas, para no romper el equilibrio ecológico.

Los factores que más influyen en la baja productividad de los suelos cubanos son: el bajo contenido de nutrientes y de materia orgánica, y una tendencia a la acidez. En estudios recientes se obtuvo una depreciación de 10 526 millones USD/ha; el carbono representó el 94% del monto total y el restante fue de nitrógeno; asimismo se demostró la disminución de la materia orgánica, componente base de la sostenibilidad de los ecosistemas.

 

Estudio de indicadores de la calidad de los suelos en Cuba

Durante las décadas de los 80 y 90 se realizó en Cuba un Programa Nacional de Regionalización de las gramíneas, las leguminosas y las leñosas multipropósito de interés para la ganadería (Paretas y López, 2006). Este programa marcó el inicio de una nueva forma de trabajo en la evaluación de los suelos, ya que muchos de los factores que se manejaron en ese estudio constituyen indicadores, propiamente dichos, de la calidad de los suelos en las condiciones actuales de explotación de los sistemas de producción.

Estudios posteriores, relacionados con la obtención de un software (SEMCAS) para evaluar y monitorear la calidad de los suelos (Font, 2007) y el uso de indicadores de la calidad en los sistemas ganaderos (Lok, 2005), demostraron la importancia y el interés que se les concede a estos indicadores de la calidad en Cuba. También se han estudiado y comparado sistemas de manejo con diversos usos y su influencia en el suelo, a través de indicadores de la calidad. En este caso Díaz et al. (2005), al trabajar con cinco sistemas distintos, pero bajo un mismo suelo (Pardo con Carbonato), utilizaron como indicadores más representativos los físicos y algunos biológicos, basado en los buenos atributos químicos que este posee. También se ha comprobado que la estratificación de la materia orgánica entre 0-10 y 10-20 cm permite valorar el manejo del suelo a largo plazo (Díaz et al., 2008).

Además se realizaron análisis multivariados para determinar los indicadores de la calidad de los suelos Ferralíticos Rojos de la región central de Cuba, donde los indicadores más representativos fueron los físicos, o sea: la permeabilidad, los agregados estables, la estructura y el límite inferior de plasticidad (Colás et al., 2008). De acuerdo con lo antes expuesto, Valdés et al. (2009) propusieron los indicadores físicos como fundamentales en la evaluación del índice de estabilidad a nivel de los ecosistemas agrícolas. Se han hecho estudios de la calidad de los suelos con el empleo de indicadores biológicos, tales como: la respiración basal e inducida, la nitrificación real y potencial y la descomposición de la celulosa, para determinar los efectos de la calidad del suelo sobre los productos biológicos (Del Castillo y Campos, s/f).

En síntesis, los estudios en Cuba aún son escasos debido a la novedad de la temática, por lo que se recomienda su puesta en práctica y su profundización.

 

CONCLUSIONES

La calidad del suelo es un término actual y necesario, que se debe considerar en la evaluación de la sostenibilidad de los sistemas.

Los indicadores de la calidad del suelo constituyen una herramienta poderosa para la toma de decisiones en el manejo y uso del suelo a escala local, regional y global, y su estudio debe hacerse de forma particular, según las condiciones de cada agroecosistema.

 

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Recibido el 28 de diciembre del 2011
Aceptado el 16 de mayo del 2012