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Con efecto transformador

Con efecto transformador

Con efecto transformador

El suelo es un factor clave para la producción de biomasa (para alimentos, forrajes, materias primas industriales, energías alternativas); es la principal fuente de alimento de la biósfera, el punto de partida de la cadena alimentaria. Debido a su gran capacidad natural de almacenamiento de calor, agua, nutrientes  y – en algunos casos especiales y bien controlados – desechos y otros compuestos, constituye un sistema de regulación del clima, la disponibilidad de agua y el control de  contaminantes.

Asegura un suministro continuo de agua y nutrientes para las plantas (satisfaciendo su dinámica de absorción) durante aquellos períodos de tiempo donde no existe suministro adicional (lluvia, riego, aplicación de nutrientes). Esta función es la base del régimen favorable de humedad en suelo que permite prevenir o moderar situaciones hidrológicas extremas como inundación, hundimiento, humectación frente a sequía y satisfacer los requerimientos nutricionales de las plantas.  Representa un medio tampón; dentro de ciertos límites, puede regular la presión causada por factores bióticos (temperatura extrema, eventos hidrológicos extremos: inundaciones, sequías) y abióticos como actividades humanas.

Se trata de un sistema vivo y dinámico, en el que convergen diferentes actores (el suelo mismo y sus componentes, las plantas,  los animales y microorganismos presentes), generando un ecosistema en el que ocurren diferentes relaciones y procesos que terminan en la transformación de compuestos por los organismos presentes.

Los suelos son los recursos naturales más significativos y son considerados condicionalmente renovables. Si bien durante la producción racional de biomasa no cambian de forma irreversible y su calidad no se pierde inevitablemente, su renovación no ocurre de forma automática. La conservación de los suelos, el mantenimiento y el aumento de su fertilidad requieren actividades permanentes, como el uso racional de la tierra, uso de las tecnologías más apropiadas y, en algunos casos, la remediación o restauración.

Componentes

El suelo, como un sistema polidisperso de tres o cuatro fases, puede satisfacer, hasta cierto punto, de manera simultánea las exigencias ecológicas (aire, agua y suministro de nutrientes) de los organismos vivos que en él se desarrollan, mostrando una importante variabilidad espacial (horizontal y vertical) y temporal en sus propiedades. Los organismos vivos, la vegetación natural y los cultivos asociados definen a su vez las características del suelo y particularmente de la rizósfera, donde ocurren la mayoría de reacciones asociadas a microorganismos. El ciclaje de nutrientes que allí ocurre regula la disponibilidad de nutrientes para las plantas, cuyo suministro varía mucho dependiendo de los factores naturales y las actividades humanas.

Entre sus componentes, el suelo cuenta con una porción de minerales y partículas (45%) que actúan como soportes físicos, por entre las cuales se movilizan gases (25%), como oxígeno,  dióxido de carbono y metano, entre otros, materia orgánica (5%) de diferente naturaleza y velocidad de degradación, agua (25%) y microorganismos. La materia orgánica, mediante reacciones químicas y bioquímicas, se transforma en iones y compuestos que van a ser utilizados por plantas y microorganismos.

Pese a estar en una baja proporción, el papel de la materia orgánica en los procesos que ocurren en el reactor suelo es muy importante.

El suelo como reactor

El suelo es un verdadero reactor y transformador. Integra las influencias combinadas de otros recursos naturales, como la radiación solar, la atmósfera, las aguas superficiales y subsuperficiales, los estratos geológicos más profundos y los recursos biológicos. Sus ciclos biogeoquímicos desarrollan un medio de vida para las actividades microbiológicas, y crean un ambiente ecológico para la vegetación natural y cultivos.

El suelo es el mayor biorreactor del planeta. Dentro del suelo, las bacterias, los hongos y otros micro y macro organismos, transforman y descomponen los productos químicos. El ciclo del nitrógeno es especialmente dependiente del reactor del suelo. Los microorganismos cambian las formas orgánicas de nitrógeno a formas inorgánicas, particularmente al ion amonio (NH4+). Otros microorganismos transforman el amonio a nitrato, e incluso el nitrato en nitrógeno gaseoso (N2), que regresa a la atmósfera. Del mismo modo, si el suelo recibe un contaminante orgánico, los microorganismos van a trabajar sobre él, transformándolo y descomponiéndolo, convirtiéndolo finalmente (bajo condiciones aeróbicas) en dióxido de carbono y agua.

Producto de la sustitución isomórfica en los tetraedros de silicio y octaedros de aluminio, durante la formación del suelo, éste tiene una carga neta negativa (-), de carácter permanente, que atrae los iones positivos (+) presentes en el agua que se mueve a través del suelo. Estos iones (+) se eliminan temporalmente desde la solución del suelo, hasta que se intercambien con otros iones. Los cationes como el calcio, el magnesio y el potasio son atraídos y retenidos en las superficies de las arcillas y en la materia orgánica suelo, cargadas negativamente. Otros compuestos químicos son extraídos desde la solución del suelo al formar parte de la estructura del suelo a través de enlaces covalentes.

El suelo es también el filtro más grande del planeta. El tamaño de los poros en el suelo (que se basa en la cantidad de arena, limo, arcilla y materia orgánica que componen el suelo) determina su eficacia en la filtración de partículas. Un suelo de textura más fina (más arcilla) con muchos poros pequeños es, en general, un mejor filtro. Sin embargo, un suelo de textura muy fina, con demasiados poros pequeños, tendrá problemas para el movimiento de agua, produciéndose además problemas de aireación.

Un suelo perfecto tiene una distribución de poros de diferentes tamaños que pueden filtrar el agua y permitir el movimiento adecuado del agua a través del suelo.

Efecto sobre la calidad del agua

El suelo ayuda a mantener el agua limpia, pues actúa también como filtro y soporte de microorganismos degradadores de materia orgánica presentes, por ejemplo, en aguas residuales o RiLes sin tratar, procedentes de las industrias, descontaminando el agua que se mueve hacia ríos y arroyos. Aquí ocurren procesos de degradación y rizodeposición de compuestos, mediados por raíces y microorganismos presentes, que permiten tener agua más limpia para beneficio de las plantas, de la vida silvestre y de la humanidad. Si no se cuida el reactor más grande del planeta, puede destruirse el servicio que proporciona y dañar irremediablemente el medio ambiente en el proceso.

Efectos sobre compuestos tóxicos

El suelo es un eficiente filtro natural y sistema natural de detoxificación que puede evitar que los horizontes más profundos y las aguas subterráneas se contaminen con diversos compuestos depositados en la superficie del suelo. Los agroquímicos utilizados en la agricultura intensiva, o materiales orgánicos, especialmente crudas (guano fresco, estiércol líquido, etc.) entran al reactor del suelo y son aprovechados por los microorganismos presentes para producir biomasa microbiana y nuevos productos (ej. sustancias húmicas),   microagregados  y otros mecanismos que le dan al suelo la condición de ser un sistema tampón. Este proceso se conoce como biorremediación natural.

Sin embargo, también puede aprovecharse este proceso, para hacer procesos de biorremediación artificial. En este caso, la capacidad metabólica de bacterias, hongos y plantas, se aprovecha para transformar, degradar, descomponer, y/o eliminar los contaminantes, como estrategia para limpiar de suelos contaminados. El contaminante actúa como fuente de C, y dado que los microorganismos son los primeros agentes para la degradación de contaminantes orgánicos en el suelo, se realizan aplicaciones de materia orgánica en diferentes grados de descomposición (como compost, lodos de depuradora, etc.) de forma regulada según los requerimientos, para aumentar la densidad microbiana y proporcionar nutrientes y materia orgánica fácilmente degradable.

Este procesomaria mercedes martinez se conoce como bioaumentación y pueden considerarse para acelerar la degradación de los contaminantes. Si a este reactor, además de partículas, minerales, microorganismos y organismos, agua, le adicionamos las plantas apropiadas, el proceso de biorremediación se puede acelerar pues algunas plantas tienen la capacidad de captar, transformar y almacenar los contaminantes, así como promover la presencia de microorganismos descomponedores de contaminantes en la rizósfera. La planta, a través de materiales orgánicos, nutrientes y suministro de oxígeno, produce un rico microambiente capaz de promover la proliferación y la actividad microbiana participando activamente en la remediación y recuperación de suelos contaminados.

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Conservando el gran reactor

El efecto neto es que el suelo provee un servicio a la sociedad. Proporciona un medio para la descontaminación de agua, evitando además que compuestos tóxicos se mantengan en el ambiente causando efectos negativos sobre plantas, animales o humanos. Si bien el suelo es un gran reactor y actúa como sistema tampón,  estos sistemas tienen límites estrictos y condiciones específicas. A veces esto es olvidado por los usuarios, lo que conduce a graves problemas ambientales.

Para prevenir y evitar efectos secundarios desfavorables, los límites de tolerancia deben ser identificados, precisamente determinados, cuantificados y evaluados. Esto requiere estudios completos de sensibilidad (susceptibilidad, vulnerabilidad) y análisis de impacto, algunos de los cuales se han llevado para determinar estos límites de tolerancia y condiciones de destino, siendo la base científica de documentos como la Resolución de suelos de los Estados Unidos y la Estrategia Integrada de Conservación de Suelos de la EU.

Para conservar el  gran reactor es preciso trazar un conjunto de estrategias con vista a su sustentabilidad futura. Éstas podrían podrían incluir entre otros aspectos:

  • Conocer las condiciones; los requerimientos agroecológicos de los cultivos y selección de variedades y genotipos para las condiciones dadas.
  • Racionalizar la estructura de los campos agrícolas: optimización del tamaño del campo y desarrollo de una infraestructura adecuada.
  • Aplicar dosis ajustadas de residuos de producción: residuos vegetales, estiércoles frescos de animales, desechos de rendimiento y procesamiento de alimentos, con su reciclaje más eficiente y siguiendo procesos que permitan la reducción de los contaminantes, antes de su aplicación.
  • Mejorar la eficiencia de la gestión del agua en la agricultura y control de la humedad del suelo y reducir el contenido de humedad no disponible en la planta, pérdidas por evaporación, escorrentía superficial y filtración.
  • Realizar una gestión precisa de los nutrientes de las plantas: uso racional de los abonos según las necesidades de los cultivos (dinámica de la absorción de nutrientes), condiciones del suelo y agroclimáticas.
  • Reciclar y aprovechar eficientemente los residuos: utilización de residuos con contenido de nutrientes utilizables en las plantas y sin compuestos químicos potencialmente nocivos.
  • Controlar la contaminación del suelo: reducción de las emisiones así como prevención de la movilización de sustancias potencialmente perjudiciales.

Escrito porRene Novo: María Martinez, Investigador Asociado Tropical Crops – Tropen Universidad de Bonn, Alemania. Grupo de Investigación en suelo planta, agua y ambiente (Gispa). Universidad Técnica Federico Santa María.

Rene Novo, Profesor de mérito y titular de Microbiología de suelos, Instituto superior de Ciencias Agrícolas ISCA, Universidad de la Habana, Cuba.