Agroecosistemas sostenibles y equilibrio hidráulico

La sostenibilidad de un agroecosistema depende de una serie de factores naturales que son función de las condiciones de suelo, clima y orografía del terreno sobre el que se asienta. El agua disponible es un elemento clave para la sostenibilidad del agroecosistema, pero no es el único. La tecnología y la adecuada gestión de la flora y fauna, tanto silvestre como doméstica, son otros elementos clave para mantener la sostenibilidad a lo largo del tiempo.

Cuando el ser humano interviene sobre un ecosistema natural para obtener los recursos que necesita lo puede hacer de dos formas:

  1. De forma insostenible.
  2. De forma sostenible.

La forma insostenible es aquella en la que hay que invertir cada vez mas recursos, principalmente trabajo y tecnología, para evitar que el ecosistema deje de proporcionar los recursos que el ser humano necesita. Esto quiere decir que se resuelven los problemas conforme van apareciendo en lugar de disponer de una estrategia general de gestión de los recursos naturales para controlar los problemas y adoptar soluciones.

La forma sostenible es aquella en la que solo hay que invertir los recursos necesarios para controlar los problemas que puedan aparecer y anticiparse a la previsible evolución del ecosistema para tomar las medidas previstas. Hay que destacar que cualquier forma sostenible de gestión de los recursos naturales va a ser dinámica en el tiempo en función del comportamiento en cada momento del ecosistema, tanto si favorece a los intereses de los seres humanos como si no lo hace. Esto quiere decir que la estrategia tiene un alto componente preventivo y de adaptación a los posibles cambios que puedan aparecer.

Dentro de lo que puede ser una forma sostenible de gestionar un ecosistema, también podemos distinguir entre la gestión sostenible equilibrada y la gestión sostenible mejorada.

En el primer caso, se busca optimizar los recursos naturales disponibles en el ecosistema estableciendo un mecanismo de reparto entre los recursos que va a ir al ser humano, sus cultivos y su ganadería, respecto de los recursos que van a ir a la flora y fauna silvestre. La autorregulación de las distintas poblaciones y el respeto a los ciclos naturales son dos elementos clave para la optimización.

Por otra parte, en el segundo caso, además de establecer un mecanismo de reparto de los recursos naturales, se busca mejorar la cantidad y utilidad de los recursos a un nivel superior. Esto favorece que haya una mayor cantidad de recursos para repartir o un mejor uso de los recursos disponibles, además de una menor presión sobre la regulación de las distintas poblaciones, aunque sigue siendo necesario respetar los ciclos naturales (agua, nutrientes, suelo, …). La tecnología adquiere un papel protagonista para obtener mayores rendimientos de los recursos disponibles o incrementar la cantidad de recursos disponibles, y eso se puede hacer interviniendo sobre factores bióticos (mejora vegetal y ganadera, maquinaría, manejo integrado de plagas y enfermedades, …) o sobre factores abióticos (infraestructuras hidráulicas, protección contra la erosión, mejora de la infiltración, …).

En ambos casos, la cantidad de agua accesible es un factor clave porque todos los seres vivos del ecosistema dependen de ella para vivir.

Veamos a continuación sendos ejemplos de agroecosistemas sostenibles: equilibrados y mejorados.

LA DEHESA

La dehesa es un agroecosistema sobre el que hay cierto grado de acuerdo en la comunidad científica respecto a su sostenibilidad. No es exclusivo de España, aunque de ahí procede su denominación.

Desde un punto de vista general, la dehesa es un agroecosistema equilibrado en el que existe una o un grupo de especies vegetales destacadas, normalmente de gran longevidad, de la que o de las que se aprovecha directamente el ser humano, sus cultivos, su ganado y la flora y fauna silvestre. En el caso concreto de la dehesa española, la especie vegetal destacada suele ser la encina (Quercus Ilex) o el alcornoque (Quercus suber) de donde los seres humanos extraemos madera, corcho, bellotas, carbón vegetal, hongos o setas, pastos, etc.; tenemos diferentes cultivos (trigo, cebada, altramuz, …); diferentes especies de ganado (porcino, vacuno, aviar, …) e, incluso, se “aprovecha” la flora y la fauna silvestre mediante la caza, la pesca o la recolección. Y todo ello manteniendo bastante bien los servicios de la fauna y flora silvestre en cuanto a protección contra la erosión (hidráulica y eólica), protección contra plagas y enfermedades (consumo de insectos, control de vectores de enfermedades, depredación de parásitos, …), retención del agua del suelo, etc.

Nopal o Chumbera (Opuntia ficus-indica)

Como hemos comentado, no es un agroecosistema exclusivo de España, ya que en otros lugares del planeta existen agroecosistemas bastante similares en su esencia. Por ejemplo, en grandes áreas de México existe algo parecido a la dehesa española donde la especie vegetal destacada es el Nopal (Opuntia ficus-indica) que se aprovecha directamente por los seres humanos como alimento (frutos y nopal-verdura) o combustible (madera) y por el ganado, además de ser una fuente valiosa de recursos para el resto la flora y fauna del ecosistema que también proporciona servicios adicionales. En el centro y oeste de Asia, en los actuales Turquía, Irán, Afganistán, Pakistán, Turkmenistán, Kazajistán, Kirguistán, Turkmenistán, Tayikistán o Uzbekistán, existe otro gran agroecosistema asimilable a la dehesa española en la que la especie vegetal dominante y de gran longevidad es el Pistacho silvestre (Pistacia vera) del que se extrae madera para cocinar y calentarse, frutos comestibles; y pastos para el ganado (ovejas, cabras, vacas, etc.), además de servir de refugio y protección para una amplia variedad de especies silvestres.

Otro aspecto que destacar de la dehesa como modelo de agroecosistema sostenible es la carencia o escasez de infraestructuras de gestión del agua. Aunque en la actualidad existen muchas dehesas con infraestructuras para almacenar agua en superficie para utilizarla en periodos de sequía, también es cierto que en muchas ocasiones no ha supuesto una mejora del agroecosistema desde el punto de vista de la sostenibilidad.

Por tanto, lo que define a una dehesa como agroecosistema sostenible, en principio, sería:

  1. La existencia de una o unas pocas especies vegetales destacadas.
  2. El uso directo de la especie o especies vegetales destacadas como recurso por parte del ser humano (alimentos, combustible, …)
  3. El uso indirecto de los recursos del agroecosistema a través de los cultivos y/o el ganado, además de por la caza, la pesca o la recolección.
  4. El mantenimiento de los “servicios impagables” al ser humano por parte de la flora y fauna silvestre.
  5. Ausencia de una gestión, implícita o explicita, del agua.
  6. El almacenamiento de recursos extraídos del agroecosistema para las épocas de carestía (sequias, inundaciones, …)

Durante muchísimos siglos, este tipo de agroecosistemas han sido sostenibles y han permitido la convivencia en mutuo beneficio entre el Hombre y la fauna y flora silvestre. Actualmente, con el uso de la tecnología y la perdida de las tradiciones agrarias, es muy posible que algunos de estos agroecosistemas se encuentren seriamente amenazados en su sostenibilidad y pueden volverse insostenibles en el futuro, si es que no lo son ya.

La dehesa no es el único modelo de agroecosistema mas o menos sostenible que hemos inventado los seres humanos. Hay otras formas de alcanzar la sostenibilidad.

LAS ACEQUIAS DE CAREO.

Las acequias de careo son parte de la infraestructura hidráulica de un complejo agroecosistema muy productivo que existe desde hace muchos cientos de años en el sur de España, concretamente en una comarca conocida como las Alpujarras, provincia de Granada.

Los agroecosistemas en los que el control y gestión del agua accesible los vuelve sostenibles, sólo tienen en común la existencia una infraestructura hidráulica que permite reducir y ralentizar el traslado del agua desde cotas altas a cotas bajas. Esta infraestructura común tiene como elemento básico una red de canales o acequias que siguen, aproximadamente, las curvas a nivel (a la misma altura sobre el nivel del mar) y que permiten la infiltración hacia capas mas profundas del suelo del agua que transportan. Además, los canales de recarga se construyen para que duren mucho tiempo, con pendientes muy reducidas que mitigan en gran medida la erosión hidráulica.

Diagrama de canales de infiltración o recarga.

El sistema de acequias de careo no es único ya que existe otro muy similar que se puede denominar sistema de amunas, muy presente en la zona occidental de América del Sur en los actuales Ecuador, Perú, Bolivia, Chile e, incluso, parte de Argentina. La diferencia fundamental se encuentra en las infraestructuras hidráulicas creadas en cada caso.

Volviendo al sistema de acequias de careo, presenta una serie de componentes interesantes:

  1. Una red de acequias de careo o canales de recarga, entrelazada y extensa, que parte de zonas próximas a las cumbres montañosa y va descendiendo hacia los valles fluviales y las zonas de cultivo. Esta red tiene tres funciones:
    1. Transportar el agua hacia cotas bajas.
    2. Infiltrar el agua hacia capas más profundas del suelo.
    3. Favorecer el crecimiento de los pastos y los árboles que se encuentran entre niveles de acequias de careo.
  2. Una red de aljibes o reservorios de agua en la que se almacena parte de lo recogido por las acequias de careo, debidamente protegidos frente a posibles contaminaciones para que el agua pueda ser utilizada de forma segura.
  3. Una red de abastecimiento de agua para los cultivos y el ganado que emplea tanto el agua procedente de las acequias de careo como la que brota de los manantiales, convenientemente “recargados” por esas mismas acequias de careo mediante infiltración profunda. Los seres humanos recogen agua para su consumo de manantiales separados de los lugares donde bebe el ganado. También se utiliza este agua para el riego de diferentes cultivos.
  4. Una red de puntos de vertido del excedente de agua en ríos o cauces naturales que favorece un caudal mas o menos continuo a lo largo del año.
  5. Una ganadería trashumante que aprovecha los pastos de alta montaña en verano y los pastos de los valles en invierno.
  6. Una serie de zonas de cultivo diferenciadas, donde las que tienen menor pendiente y se encuentran más próximas a los núcleos de población, son de cultivos herbáceos u hortícolas, mientras que, las que tienen una pendiente más acusada, son para cultivos frutales, forestales o pastos para el ganado, normalmente aprovechando los espacios entre acequias de careo a diferentes alturas.
  7. Una red de saltos de agua y diques para recoger, trasvasar o derivar caudales de agua entre acequias de careo a diferentes alturas o entre acequias de careo y cauces naturales.
  8. Una organización comunal que asigna las tareas de construcción, reparación y mantenimiento de las diferentes infraestructuras y que realiza el reparto de agua para los diferentes usos.

Las acequias de careo forman parte de un sistema de gestión del agua accesible bastante completo y, ciertamente, muy sostenible que pervive en la actualidad después de cientos de años de funcionamiento ininterrumpido. Evidentemente, para llegar a este punto de sostenibilidad, el esfuerzo y trabajo de muchas generaciones de los habitantes de la zona, unido al azar y la necesidad de encontrar soluciones a los problemas, facilitan la labor de mantenimiento y control del agroecosistema.

Equilibrio hidráulico o como buscar la sostenibilidad de los agroecosistemas a través de una gestión responsable del agua.

Los agroecosistemas sostenibles/sustentables deben tener el agua suficiente para todos los usos posibles por parte del ser humano y el resto de los seres vivos que habitan en él. En este artículo veremos una aproximación a la forma en que se puede conseguir y mantener un agroecosistema en modo sostenible/sustentable

El equilibrio hidráulico es una forma de valorar la sostenibilidad de un ecosistema mediante la comparación entre la cantidad de agua disponible para su uso y el uso que se hace de ella. Esto quiere decir que, ante una determinada cantidad de agua procedente de la precipitación atmosférica se producen determinados usos como pueden ser la existencia de una determinada población de seres vivos, las aguas superficiales y subterráneas o el contenido de agua del suelo.

Evidentemente, los seres humanos somos usuarios del agua que cae del cielo, tanto para consumo propio como para consumo de nuestros cultivos, ganado o industria. Toda esa agua que utilizamos, obviamente, no está disponible para el resto de los seres vivos del ecosistema lo que condiciona su población, aunque eso no tiene por qué suponer un problema insalvable para el conjunto del ecosistema. Si esto es así, nos encontramos ante un agroecosistema sostenible que se mantiene en el tiempo o sustentable porque puede ser “utilizado” en sucesivos ciclos de tiempo. Hay que tener en cuenta que el resto de los seres vivos proporcionan “servicios” impagables a los seres humanos como pueden ser el control de plagas y enfermedades de nuestros cultivos o ganado, protección contra la erosión (tanto hidráulica como eólica), retención de agua de precipitación, mejora de la infiltración de agua hacia los recursos subterráneos, etc.

EL ECOSISTEMA BASE

Puesto que el Hombre ya lleva una buena temporada sobre este planeta (más de un millón de años, dicen) estaría bien hacer un experimento mental sobre cómo fueron los ecosistemas naturales antes de su llegada y cómo podemos suponer que se alcanzaba el equilibrio hidráulico en ellos.

En este ecosistema natural, al que denominaremos ecosistema base, no existía ningún tipo de regulación o almacenamiento de agua como hacemos actualmente los seres humanos. Tampoco se podía aprovechar el agua subterránea porque, salvo que saliera de la tierra (manantiales naturales) no estaba accesible. Y de utilizar agua desalada, mejor ni pensarlo. Por tanto, este ecosistema solo disponía del agua a la que pueden acceder los seres vivos de manera natural o, de otra forma, sólo disponían del agua accesible. Dependiendo de la cantidad de agua accesible en el ecosistema podía existir en un momento dado mayor o menor población de seres vivos.

Además del agua accesible es de suponer que no toda el agua que caía del cielo era utilizada por los seres vivos, generándose, desde el punto de vista de la utilidad, un agua excedente o inaccesible que podía tener otros usos por parte del territorio en el que se asienta el ecosistema. Entre otros “usos” posibles vamos a destacar los siguientes:

  • Evaporación hacia la atmosfera.
  • Almacenaje (lagos y corrientes superficiales permanentes)
  • Exportación (hacia otros ecosistemas, hacia el mar, a los acuíferos subterráneos, reacciones químico-geológicas, etc.).

De manera que la suma del agua accesible y el agua excedente o inaccesible se correspondía, más o menos exactamente, con el agua disponible de la precipitación atmosférica. Para no complicar el asunto, no incluiremos dentro del agua accesible a las posibles aportaciones de agua desde otros ecosistemas que, en general, vamos a considerar poco significativa e incluida dentro del agua disponible.

 

Por cierto, no se nos debe olvidar que ese ecosistema base estará asociado a un determinado territorio, clima y suelo en el que existen unas determinadas especies de flora y fauna adaptadas al mismo. Y que en todo el planeta no hay un único ecosistema, sino una multitud de ellos que interactúan a su vez unos con otros y con el medio físico.

EL AGROECOSISTEMA SOSTENIBLE/SUSTENTABLE.

Introduzcamos al Hombre en la balanza del equilibrio hidráulico.

Ahora los seres vivos que forman parte de los ecosistemas naturales ya no están solos, sino que hay que incluir a la población humana, los cultivos, el ganado y el uso del territorio. Con uso del territorio nos referimos a nuestras viviendas, granjas, industrias, carreteras y, en general, todas las infraestructuras que los seres humanos necesitamos para vivir o para nuestro ocio, que también es importante. Puesto que los recursos del planeta son limitados y finitos, toda “ocupación” del ecosistema con nuestra población, cultivos, ganado o infraestructuras repercute en la población de seres vivos del resto del ecosistema natural, ya sea reduciendo su población o, directamente, extinguiendo a diferentes especies que no son capaces de “convivir” con nosotros por diferentes motivos. Es cierto que nuestra tecnología nos permite maximizar el rendimiento de los recursos disponibles (mejora vegetal y ganadera, fertilizantes, maquinaria, etc.) de manera que todavía hoy podemos atender, de mejor o peor manera, a una población creciente de seres humanos, pero eso no quiere decir que lo podamos hacer siempre. Debemos poner los ecosistemas a los que afectamos (¿todos?) en modo “sostenible” para que podamos seguir viviendo, con un adecuado nivel de “confort” en el planeta que nos ha visto aparecer.

Bueno, esto está muy bien, pero ¿Cómo lo hacemos?

Ya lo hemos hecho, y no una, sino varias veces a lo largo de la historia de la Humanidad y todavía hoy lo hacemos en algunos ecosistemas naturales intervenidos o agroecosistemas. Actualmente es muy posible que dispongamos de la tecnología, infraestructuras y, probablemente, inteligencia suficiente como para hacer sostenible nuestro uso de los ecosistemas naturales. En los tiempos históricos en los que la humanidad tenía una población relativamente escasa en la inmensidad del planeta, nuestro impacto era también escaso o no lo suficientemente significativo para producir efectos permanentes sobre el ecosistema. Actualmente eso no es así, somos muchísimos seres humanos sobre el planeta y nuestro uso de los recursos naturales finitos está alcanzando cotas que podrían en un futuro colapsar los ecosistemas y ocasionarnos graves problemas. Del cambio climático, mejor ni hablamos.

Por una vez, y que sirva de precedente, vamos a aprender de nuestros aciertos y no de nuestros errores. En la próxima entrega veremos algunos ejemplos de agroecosistemas sostenibles y sacaremos algunas conclusiones al respecto.

Fertilizantes y Fertilización. La interacción entre el suelo y los nutrientes vegetales.

Fertilizantes para obtener mayores y mejores producciones agrícolas. El suelo como almacén y distribuidor de los fertilizantes

El uso de los fertilizantes debería ser parte de un programa integrado de buenas prácticas agrícolas con el objetivo de mejorar la producción de los cultivos.

Es difícil estimar con exactitud cuál es la contribución de los fertilizantes minerales al aumento de la producción agrícola, debido a la dependencia que tiene este componente con respecto a otros factores importantes. Sin embargo, si se puede asegurar que los fertilizantes tienen un papel decisivo en la productividad agraria, incluso considerando el importante papel que el desarrollo de nuevas tecnologías, la mecanización agraria y las mejoras en la gestión integrada de los agroecosistemas tienen en este sentido.

Los nutrientes que necesitan las plantas se toman del aire y del suelo, aunque la inmensa mayoría de ellos proceden del suelo. Si uno solo de los nutrientes necesarios para la planta es escaso, el crecimiento de las plantas y el rendimiento del cultivo se reducen. Para obtener un buen rendimiento del cultivo es muy importante proporcionar los nutrientes suficientes en las cantidades que las plantas precisan.

Fertilización, materia orgánica y manejo del suelo.

Antes de pensar en realizar ninguna aplicación de fertilizantes para un cultivo es muy conveniente conocer cuáles son las fuentes de nutrientes accesibles y disponibles en el suelo. Los nutrientes necesarios pueden estar disponibles en el suelo pero en formas inaccesibles para el cultivo, debido a causas físicas, químicas o biológicas. A modo de ejemplo para cada uno de estos motivos:

  1. Una causa física que hace que los nutrientes no estén disponibles en el suelo puede ser la compactación del perfil del suelo por diferentes circunstancias de manejo del suelo (paso de maquinaria, elevada concentración de sales, falta de humedad superficial,….)
  2. Un motivo químico como puede ser un nivel de PH bajo (ácido) que modifica el equilibrio químico del suelo transformando determinados nutrientes esenciales en formas no asimilables por las plantas
  3. Y un motivo biológico puede ser la ausencia de determinados microorganismos fijadores de nitrógeno que viven en simbiosis con algunos cultivos, principalmente de la familia de las leguminosas (trébol, veza, arveja, guisante, haba, lupino, …)

Excepto en el último ejemplo en el que puede ser necesaria la inoculación del microorganismo fijador de nitrógeno junto con la semilla, el mantenimiento de un contenido saludable de materia orgánica en el suelo puede ayudar en gran medida a corregir las deficiencias en el acceso a los nutrientes esenciales. Además, la aportación de materia orgánica es una fuente de nutrientes muy interesante que puede estar muy próxima o accesible al cultivo y que se puede obtener de los excrementos de animales, restos vegetales u otras materias orgánicas como pueden ser las procedentes de la industria alimentaria, industrial y urbana.

Fotografía 1: Imagen de cultivo de Habas (Vicia Faba) que se asocia con bacterias del genero Rhizobium para fijar nitrógeno atmosférico

Aunque la aportación de materia orgánica habitualmente beneficia al cultivo, también es cierto que pueden aparecer problemas de inmovilización de nutrientes esenciales y contaminación ambiental como consecuencia de su uso. Ciertos restos vegetales, como la paja del maíz y de otros cereales, causan una inmovilización de nutrientes tras su incorporación al suelo, desplazando la disponibilidad de nutrientes esenciales hacia el cultivo posterior, simplemente porque los microorganismos del suelo consumen esta materia orgánica y la incorpora a su biomasa. La utilización de estiércoles, purines y otros restos de origen animal, ocasiona efectos no deseados sobre el terreno de cultivo como la dispersión de semillas de malas hierbas, la contaminación de las aguas subterráneas, cambios en el PH del suelo, modificación de la composición de la biota (fauna y flora) del suelo o la dispersión de plagas y enfermedades de las plantas o los animales. La incorporación de restos vegetales contaminados al suelo con elementos de propagación de patógenos, plagas y enfermedades (esporas, semillas,…), favorece la dispersión desde focos puntuales a otras zonas del cultivo.

Para reducir los posibles inconvenientes que supone la utilización de residuos orgánicos “en bruto”, tradicionalmente y a lo largo de los muchos de los siglos en que existe la agricultura, se han establecido rutinas y procesos que mejoran la disponibilidad y accesibilidad a los nutrientes. Entre otros sistemas, que no vamos a describir en el este artículo, se encuentra el compostado de residuos orgánicos de todo tipo, la “maduración” de los estiércoles (utilización diferida), los abonos verdes, fermentación anaerobia de residuos orgánicos diluidos, etc.

Fotografía 2: Detalle de aportación de compost (materia orgánica fermentada y digerida por la biota del suelo) sobre suelo

La incorporación de residuos de cosecha o abonos verdes (cultivos específicamente introducidos en la rotación para incorporar materia orgánica al suelo) y los abonos de origen animal contribuyen a la acumulación de materia orgánica en el suelo. Sin embargo, los efectos sobre el suelo son distintos dependiendo de si la materia orgánica que se incorpora es de origen vegetal o animal, aún en cada caso para iguales tasas de incorporación al suelo.

La utilización de materia orgánica “madurada” o “procesada” mejora la disponibilidad de nutrientes para el cultivo y reduce los inconvenientes

A pesar de estos inconvenientes, lo cierto es que la aportación de materia orgánica al cultivo también proporciona algunas ventajas entre las que destacan:

  • Mejora de la estructura e incrementa la porosidad del suelo.
  • Reducción de la erosión, tanto del agua como del viento, mediante el incremento del tamaño de las partículas, el aumento de la estabilidad de los agregados al agua y la disminución de la compactación.
  • Proporciona recursos energéticos a los organismos del suelo que participan activamente en los ciclos de muchos nutrientes que de esta forma se vuelven disponibles para las plantas, además de participar en la formación y estabilización de la estructura y porosidad del suelo.
  • Mejora la retención de agua y su infiltración hacia capas más profundas del suelo.

Y tiene mucho que ver con la fertilidad porque mejora una propiedad clave del suelo denominada Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC).

La CIC es la capacidad que tiene el suelo para retener y liberar iones positivos, gracias a su contenido en arcillas y materia orgánica. Es una propiedad química del suelo, vinculada a la fertilidad, que tiene una componente fija y otra variable que depende del PH. La CIC fija proviene de los coloides inorgánicos (arcillas cristalinas, geles amorfos, óxidos y sesquióxidos de hierro y aluminio), mientras que la CIC variable depende, sobre todo, de coloides orgánicos y sustancias húmicas presentes en la materia orgánica. Cuanto mayor es la fracción de materia orgánica del suelo, mayor es la capacidad de retención de nutrientes, en su mayoría de carga positiva, en el suelo y no solo eso, también la retención de estos nutrientes es más intensa y más accesible para el cultivo.

Un nivel de CIC elevado, implica una mayor capacidad de almacenamiento de nutrientes y mayor accesibilidad para el cultivo.

Ha quedado claro que la aportación de materia orgánica al suelo, a pesar de los inconvenientes, es beneficiosa para la productividad de los cultivos. Sin embargo, lo más interesante de un contenido saludable de materia orgánica en el suelo es como puede ayudar a una gestión sostenible y sustentable de los agroecosistemas.

La materia orgánica del suelo (MOS) es el conjunto de residuos orgánicos del suelo que se encuentra en diferentes fases de descomposición y que se acumula tanto en la superficie como en el propio perfil del suelo. Dentro de la materia orgánica del suelo se suele incluir una fracción viva o biota que participa activamente en los procesos de descomposición y trasformación de los residuos orgánicos, pero no es la única fracción relevante en el suelo. En la mayoría de los suelos es posible distinguir en la materia orgánica dos fracciones:

  • La fracción lábil, compuesta por una serie de residuos orgánicos que son una fuente de energía para la biota presente en el suelo y que mantienen las características químicas de su material de origen (hidratos de carbono, ligninas, proteínas, taninos, ácidos grasos, exudados vegetales, etc). Constituye la mayor parte de la MOS.
  • La fracción húmica, compuesta por residuos orgánicos transformados y más estables que se encuentra constituida por ácidos fúlvicos, ácidos húmicos y huminas. Supone una pequeña parte de la MOS, aunque es mucho más estable y tiene efectos colaterales que mejoran la capacidad de retención de nutrientes en el suelo.

Ambas fracciones están muy relacionadas entre sí y proceden de aportaciones externas (abonos orgánicos) o internas (restos de cosecha, abonos verdes, descomposición de la biota, …). Las prácticas agrícolas son clave para una adecuada gestión del contenido de materia orgánica del suelo.

La labranza es una práctica que se introdujo para facilitar las labores agrícolas, entre las que destacan el control de malezas o malas hierbas, la formación de la cama de semillas que favorezca la germinación y establecimiento del cultivo, la incorporación de fertilizantes y pesticidas al suelo, la incorporación de residuos del cultivo precedente o la mejora en la retención de agua y nutrientes en la solución del suelo. Sin embargo, también es cierto que a pesar de las indudables ventajas que supone para el incremento de la producción de los cultivos, los sistemas de labranza más habituales exponen el suelo a los principales agentes erosivos (agua y viento) y facilitan la mineralización de la materia orgánica, reduciendo o, incluso, eliminando los efectos beneficiosos de un contenido saludable de materia orgánica.

Ciertas prácticas de labranza o laboreo aplicadas a los suelos ayudan a conservar y mejorar el contenido de materia orgánica, reduciendo la degradación, la erosión y la emisión de gases de efecto invernadero, fundamentalmente en forma de CO2 y CH4 (suelos con escasa aireación). Así por ejemplo, la práctica continuada de sistemas de labranza de “no laboreo” o “cero labranza” se ha comprobado que favorecen la acumulación y el mantenimiento de un contenido saludable de materia orgánica, principalmente en los primeros centímetros del perfil del suelo. Y cuando se utiliza un laboreo que no voltea o remueve el perfil del suelo (laboreo mínimo, laboreo de chisel,…), también se ha comprobado que se reduce la perdida de materia orgánica respecto a las practicas convencionales.

Un adecuado contenido de materia orgánica en el suelo mejora el acceso de las plantas a los nutrientes que necesitan, independientemente de si estos ya se encuentran en el suelo o proceden de aportaciones desde el exterior. En general, la aportación de abonos orgánicos no siempre es suficiente como para cubrir todas las necesidades de nutrientes de los cultivos, incluso donde se dispone de grandes cantidades. Hay que tener en cuenta que la falta de las cantidades necesarias de nutrientes, aunque solo sea de uno de ellos, puede afectar de manera significativa al rendimiento del cultivo. Y no todos los abonos orgánicos tienen todo lo que las plantas necesitan, por lo que siempre será necesario utilizar otras estrategias de fertilización adicionales para evitar una reducción de los rendimientos que incluyan la combinación de distintas fuentes de nutrientes.

Es necesaria una fertilización equilibrada que incorpore al suelo los nutrientes que el cultivo necesita, así como un adecuado manejo del suelo para que esos mismos nutrientes puedan almacenarse y se encuentren disponibles.

Los nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas.

Dieciséis son los elementos esenciales para el crecimiento y desarrollo de muchas plantas cultivadas. La mayor parte de estos elementos esenciales o nutrientes necesarios se encuentran en el aire y el suelo. En el suelo, el medio que contiene estos nutrientes es la solución del suelo de la que la capacidad de intercambio catiónico es una propiedad relevante.

Los elementos esenciales se encuentran localizados en distintas ubicaciones:

  1. Aire: carbono (C) como CO2 (dióxido de carbono);
  2. Agua: hidrógeno (H) y oxígeno (O) como H2O (agua);
  3. Suelo:
    1. Nitrógeno (N)
    2. Fósforo (P)
    3. Potasio (K)
    4. Calcio (Ca),
    5. Magnesio (Mg)
    6. Azufre (S)
    7. Hierro (Fe)
    8. Manganeso (Mn),
    9. Zinc (Zn)
    10. Cobre (Cu)
    11. Boro (B)
    12. Molibdeno (Mo)
    13. Cloro (Cl).

Diagrama 1: Diferentes nutrientes necesarios para el crecimiento y desarrollo de las plantas

En determinados cultivos, también puede ser necesario considerar la presencia de otros elementos químicos no esenciales para el crecimiento de todas las plantas pero si beneficiosos para ellas.

Los fertilizantes, abonos o residuos de cultivos aplicados al suelo aumentan la oferta de nutrientes de las plantas

Las funciones de los nutrientes.

Aparte del carbono, que es absorbido por la planta desde la atmosfera, las plantas cogen todos los nutrientes de la solución del suelo. Estos nutrientes extraídos del suelo pueden clasificarse en dos categorías:

  1. Macronutrientes, divididos en nutrientes primarios y secundarios; y
  2. Micronutrientes o microelementos.

Los macronutrientes se necesitan en grandes cantidades, y grandes cantidades tienen que ser aplicadas si el suelo es deficiente en uno o más de ellos. Los suelos pueden ser naturalmente pobres en nutrientes, o pueden llegar a ser deficientes debido a la extracción de los nutrientes por los cultivos a lo largo de los años, o cuando se utilizan variedades de rendimientos altos, las cuales son más demandantes en nutrientes que las variedades tradicionales.

Los micronutrientes, sin embargo, se necesitan en pequeñas cantidades para el crecimiento correcto de las plantas y solo se agregan cuando el suelo no dispone de ellos o se encuentran en formas no accesibles.

Dentro del grupo de los macronutrientes, necesarios para el crecimiento de las plantas en grandes cantidades, hay que destacar a los denominados nutrientes primarios que son el nitrógeno, fósforo y potasio.

El Nitrógeno (N) es el motor del crecimiento de la planta. Proporciona entre el uno a cuatro por ciento del extracto seco de la planta. Es absorbido del suelo bajo forma de nitrato (NO3-) o de amonio (NH4+) dependiendo del PH del suelo. En la planta se combina con componentes producidos por el metabolismo de carbohidratos para formar aminoácidos y proteínas. Como constituyente esencial de las proteínas, está involucrado en todos los procesos principales de desarrollo de las plantas y en el rendimiento del cultivo. Un suministro adecuado de nitrógeno facilita la absorción de los otros nutrientes.

El Fósforo (P), que proporciona entre el 0,1 y el 0,4 por ciento del extracto seco de la planta, juega un papel importante en la transferencia de energía. Es un nutriente esencial para la realización de la fotosíntesis y para otros procesos químico-fisiológicos. Es indispensable para la diferenciación de las células y para el desarrollo de los tejidos, que forman los puntos de crecimiento de la planta. En general, el fósforo suele ser deficiente en la mayoría de los suelos naturales o agrícolas o dónde la fijación limita su disponibilidad.

El Potasio (K), que proporciona entre el uno y el cuatro por ciento del extracto seco de la planta, tiene muchas funciones. Activa más de 60 enzimas (substancias químicas que regulan la vida) y juega un papel fundamental en la biosíntesis de carbohidratos y de proteínas. El K mejora el régimen hídrico de la planta y aumenta su tolerancia a la sequía, heladas y salinidad. Las plantas bien provistas con K sufren menos de enfermedades.

Los nutrientes secundarios son magnesio, azufre y calcio que las plantas también los absorben en cantidades considerables.

El Magnesio (Mg) es el constituyente central de la clorofila, el pigmento verde de las hojas que funciona como un aceptador de la energía que procede del sol. Este es el motivo por el que entre el 15 y el 20 por ciento del magnesio que contiene la planta se encuentra en las partes verdes. El Mg se incluye también en las reacciones enzimáticas relacionadas a la transferencia de energía de la planta.

El Azufre (S) es un constituyente esencial de algunos aminoácidos y de proteínas, estando también relacionado con la formación de la clorofila. En la mayoría de las plantas compone entre el 0,2 y el 0,3 (0,05 a 0,5) por ciento del extracto seco. Por ello, es tan importante en el crecimiento de la planta como el fósforo y el magnesio; pero su función es a menudo subestimada.

El Calcio (Ca) es esencial para el crecimiento de las raíces y como un constituyente del tejido celular de las membranas. Aunque la mayoría de los suelos contienen suficiente disponibilidad de Ca para las plantas, la deficiencia puede darse en los suelos tropicales muy pobres en Ca. Es muy frecuente que este nutriente se utilice para facilitar la disponibilidad en el suelo de otros nutrientes, ya que su aplicación en cantidades suficientes puede ayudar a reducir la acidez del suelo (PH). En otras ocasiones, un exceso de este nutriente bloquea la disponibilidad de distintos nutrientes al incrementar el PH del suelo (PH básico).

El Calcio es un nutriente que tiene mucho que ver con el PH del suelo

Los micronutrientes o microelementos son el hierro (Fe), el manganeso (Mn), el zinc (Zn), el cobre (Cu), el molibdeno (Mo), el cloro (Cl) y el boro (B). Componen un grupo de nutrientes que son claves en el crecimiento de la planta, siendo comparables con las vitaminas en la nutrición animal. Se absorben en cantidades minúsculas y su disponibilidad en las plantas depende mucho del PH del suelo. En algunos casos, un exceso de suministro de alguno de estos nutrientes, como puede ser el caso del Boro, puede tener un efecto adverso o, incluso, toxico sobre el cultivo.

Además de todos estos nutrientes que se han descrito, existen algunos otros nutrientes benéficos que pueden ser importantes para algunos cultivos en concreto. Es el caso del Sodio (Na) para la remolacha azucarera, el Silicio (Si),
para los cereales, en los que fortalece el tallo para resistir el vuelco, o el Cobalto (Co) que es importante en el proceso de fijación de N en las leguminosas.

Algunos microelementos pueden ser tóxicos para las plantas a niveles sólo algo más elevados que lo normal. En la mayoría de los casos esto ocurre cuando el pH es de bajo a muy bajo. La toxicidad del aluminio y del manganeso es la más frecuente, en relación directa con suelos ácidos.

Es importante notar que todos los nutrientes, ya sean necesarios en pequeñas o grandes cantidades, cumplen una función específica en el crecimiento de la planta y en la producción alimentaria y que un nutriente no puede ser sustituido por otro.

Conclusiones.

La aportación de fertilizantes está muy relacionada con la productividad de los cultivos, pero un manejo inadecuado puede causar problemas de contaminación del medio ambiente y de perdida de fertilidad de los suelos.

Un manejo adecuado del suelo que incluya prácticas de laboreo que faciliten la conservación de un contenido saludable de materia orgánica es fundamental para mantener e, incluso, mejorar la fertilidad y reducir las necesidades de fertilizantes.

Los fertilizantes pueden ser necesarios para las plantas en mayores o menores cantidades, pero las cantidades que se precisan para cada cultivo están condicionadas por el propio cultivo, el suelo en el que se desarrolla y las condiciones climáticas en las que se desarrolla.

Mejora Hidráulica

Conjunto de actuaciones sobre un agroecosistema destinadas a incrementar la disponibilidad y accesibilidad del agua.

La mejora hidráulica es el conjunto de actuaciones sobre un agroecosistema destinadas a incrementar la disponibilidad y accesibilidad del agua. Se incluyen dentro de este conjunto de actuaciones tanto la dotación de infraestructuras para la gestión del agua como las prácticas de manejo del agroecosistema destinadas a mejorar la salud hidráulica. Las medidas que se pueden emplear para la mejora hidráulica se pueden agrupar en las siguientes categorías:

  • Medidas curativas: Medidas para incrementar la accesibilidad al agua o mejorar su disponibilidad. Se incluyen en esta categoría medidas que van desde la construcción de infraestructuras para la mejora de la infiltración o depuración del agua hasta repoblaciones forestales adaptadas a las condiciones ecológicas particulares del área de actuación.
  • Medidas preventivas: Medidas para prevenir o mitigar el riesgo de desabastecimiento hidráulico o degradación de las aguas. Se incluyen en esta categoría todas aquellas medidas que tratan de anticiparse a la aparición de problemas de insuficiencia o deficiencia hidráulica, actuando antes de que aparezcan o, incluso, evitándolos. Una medida preventiva, por ejemplo, podría ser la construcción de aterrazamientos en terrenos con pendientes elevadas para prevenir los efectos de la erosión cuando se ponen en cultivo.
  • Medidas correctivas: Medidas para corregir o subsanar problemas específicos de desabastecimiento hidráulico o degradación de las aguas. Se incluyen en esta categoría todas aquellas actuaciones que intentan resolver o mitigar un deterioro hidráulico puntual o sistemático. Un ejemplo de este tipo de medidas de corrección seria la construcción de una estación depuradora de aguas residuales para resolver un problema de contaminación de aguas superficiales procedentes de un núcleo urbano.

Todas estas medidas tienen un efecto temporal limitado sobre el agroecosistema agrario. Las infraestructuras requieren de mantenimiento periódico para seguir cumpliendo con la función para la que fueron diseñadas. Las prácticas de manejo del agroecosistema deben repetirse y reiterarse en diferentes momentos para que sus efectos tengan continuidad en el tiempo. La Mejora Hidráulica es, por tanto, una estrategia de mejora continua que busca la obtención del máximo rendimiento del agroecosistema para todos los que lo integran y al mismo tiempo un compromiso de sostenibilidad a largo plazo.

Sistema de andenería en Machu Picchu
Imagen 1: Sistema de andenería en Machu Picchu, que produce efectos permanentes sobre la retención de agua y control de la erosión

Las medidas curativas tienen por objeto llegar a un determinado nivel que permita resolver problemas de insuficiencia o deficiencia hidráulica y mitigar las oscilaciones climáticas. Por ello, en la mayoría de los casos, las medidas curativas suponen la construcción de infraestructuras para la gestión del agua, ya sea esta superficial o subterránea. Sin embargo, no hay que pensar que siempre es posible solucionar los problemas mediante la construcción de infraestructuras. Ciertas prácticas agrícolas de conservación de suelos pueden ayudar mucho a la hora de mejorar la disponibilidad o accesibilidad del agua, ya que reducen la escorrentía superficial y colaboran en la limpieza del agua que pasa a su través como auténticos filtros físico-químico-biológicos. En otros casos, técnicas como la plantación en curvas de nivel o el uso de especies vegetales adaptadas a las condiciones específicas de suelo y clima pueden también proporcionar mejoras mas o menos permanentes en el agroecosistema.

Reforestación forestal como medida para la prevención de la erosión hidráulica
Imagen 2: Reforestación forestal como medida para la prevención de la erosión hidráulica

En cuanto a las medidas preventivas, el objetivo es adelantarse a posibles situaciones de deficiencia o insuficiencia hidráulica. En un primer momento puede parecer que la construcción de una infraestructura es una buena opción para almacenar agua para los meses estivales con escasez de precipitaciones o para depurar agua contaminada que se puede utilizar en cultivos agrícolas. Los posibles impactos, positivos o negativos, de la infraestructura sobre el agroecosistema deben tenerse en cuenta y estar preparado tanto para aprovechar las oportunidades de mejora como para mitigar o eliminar los posibles defectos o errores. Por ejemplo, cuando se prevé la construcción de una presa o un reservorio para almacenar agua, habrá que tener en cuenta el arrastre de materiales de la cuenca de captación hacia el vaso de la presa o reservorio, porque es posible que la infraestructura se llene de sedimentos y deje de ser útil. Como en el caso de las medidas curativas, también es posible utilizar medidas preventivas que no requieran de la construcción de infraestructuras, aunque también puedan producir impactos, positivos o negativos, sobre el agroecosistema. Una repoblación forestal previene el deslizamiento de terrenos y reduce la escorrentía superficial, mejorando la infiltración hacia los acuíferos, pero una mala elección de la especie utilizada en la repoblación puede tener un impacto negativo sobre el agroecosistema con cambios en la fertilidad del suelo, pérdida de biodiversidad o aparición de nuevas plagas y enfermedades.

Laboreo mínimo o de conservación para maximizar la conservación de la materia orgánica
imagen 3: Laboreo mínimo o de conservación para corregir la perdida de materia orgánica que se produce en suelos con un laboreo completo.

Finalmente, las medidas correctivas son aquellas que tienen por objeto la corrección o eliminación de las deficiencias que puedan aparecer en el agroecosistema relacionadas con la gestión y conservación del agua. En la mayoría de los casos, se trata de acciones de contingencia en respuesta a la aparición de una deficiencia. Un ejemplo de este tipo de medidas puede ser la construcción de diques o saltos para reducir la aparición de cárcavas o evitar que progresen las que ya han aparecido. En otros casos, la deficiencia ya estaba ahí y es necesario corregirla para que no cause más problemas en el futuro. La aplicación de materia orgánica a los suelos puede ser muy positiva para su regeneración y recuperación o la utilización de cubiertas vegetales entre filas de árboles frutales puede reducir la erosión hídrica y eólica de manera muy importante.

Una estrategia de mejora hidráulica adecuadamente diseñada y aplicada sobre el terreno puede ser de gran ayuda para mitigar los efectos a corto, medio y largo plazo del cambio climático. El almacenamiento y depuración del agua que procede de fenómenos atmosféricos facilita el camino hacia un desarrollo del agroecosistema más sostenible y sustentable en el tiempo.

Deficiencia hidráulica

Cuando el agua ni es accesible, ni es utilizable por los seres vivos que habitan los agroecosistemas, nos encontramos ante una situación de deficiencia hidraulica

La deficiencia hidráulica es aquella situación en la que una parte de los recursos hidráulicos es inaccesible o inutilizable por los seres vivos, independientemente de si existe una cantidad suficiente como para satisfacer sus necesidades. La disponibilidad de agua depende de la comunidad de seres vivos que habite un determinado ecosistema y, como en el caso de la insuficiencia hidráulica, no va a ser un valor absoluto, sino relativo. A modo de ejemplo, la disponibilidad de agua va a ser más crítica para un cultivo de manzanas que requiere un agua limpia y con pocas sales disueltas que para un cultivo de albaricoques que puede tolerar un agua con cierto grado de salinidad. Desde el punto de vista de los seres humanos, la disponibilidad de agua es un problema de oportunidad, es decir, el agua no se puede utilizar en el momento en que se necesita.

La contaminación de las aguas dulces es, quizás, la principal causa que puede causar deficiencia hidráulica en un agroecosistema. Esta contaminación puede ser natural o de origen antrópico.

 

Agua contaminada próxima a núcleo de población
Imagen 1: Agua contaminada próxima a núcleo de población

La contaminación natural de las aguas dulces se produce cuando el agua adquiere sustancias inorgánicas u orgánicas que desaconsejan su utilización. Por ejemplo, puede ocurrir que el agua subterránea que se capta de un pozo se encuentre contaminada con arsénico debido a la presencia de este elemento en la composición de la roca o el suelo que contiene el acuífero. El arsénico es un elemento químico que es toxico e, incluso, mortal para la mayoría de los seres vivos, dependiendo de la concentración en la que se encuentre en el agua. Este tipo de contaminación de las aguas dulces es poco frecuente y solo se da en algunos lugares muy concretos del planeta.

Por su parte, la contaminación de origen antrópico se refiere a la contaminación que resulta de las actividades humanas: agrícolas, ganaderas, urbanas o industriales. Son muchos los ejemplos de este tipo de contaminación y son ampliamente conocidos y reconocidos. Habitualmente la contaminación tiene lugar en las aguas superficiales (ríos, lagos, arroyos, etc), aunque en alguna ocasión es posible la contaminación de las aguas subterráneas  como consecuencia de la infiltración de sustancias orgánicas o inorgánicas contaminantes.

Otro problema que puede afectar a la disponibilidad de agua tiene que ver con la accesibilidad a la fuente de agua.

Imagen 2: Pozo tradicional para abastecimiento de agua

Puede suceder que el agua, como consecuencia de unas circunstancias geológicas determinadas, sea poco accesible o poco recomendable su extracción. Algunos acuíferos, que se encuentran a gran profundidad en zonas desérticas o cuasi-desérticas, son de difícil acceso y presentan tasas de regeneración natural muy reducidas que desaconsejan su explotación. En otros casos, el agua es inutilizable porque su extracción puede provocar el colapso de las estructuras que la contienen y causar importantes destrozos a los bienes y personas que se encuentran en la superficie. Incluso puede darse el caso en el que la extracción del agua dulce puede ocasionar una intrusión salina que contamina e inutiliza todo un acuífero o cuando se dificulta la depuración natural del agua, modificando cauces o instalando presas de agua que se colmatan rápidamente con los sedimentos.

Finalmente, otra causa de deficiencia hidráulica es la erosión y destrucción del suelo.

Imagen 3: Infraestructura para el almacenamiento de agua de escorrentía

En los agroecosistemas, el principal sistema de almacenamiento y depuración del agua, ya sea procedente de fenómenos meteorológicos como de origen artificial (riegos, recarga de acuíferos,…), es el suelo. Todos los suelos del planeta tienen una serie de propiedades hidráulicas específicas:

  • Capacidad de Infiltración, entendida como la disposición del suelo para permitir el paso a su través del agua que recibe en su superficie.
  • Capacidad de almacenamiento, o cantidad de agua que es capaz de retener en la matriz del suelo.
  • Capacidad de escorrentía, que informa sobre que parte del agua que recibe el suelo en su superficie no pasa a su través y tampoco es almacenada.

Dependiendo del espesor de la capa de suelo, solo una parte del agua que se infiltra llega a los acuíferos que actúan como “almacén” o “reservorio” de agua. La matriz del suelo, tanto en su fracción biológica-orgánica como en su fracción inorgánica, tiene la capacidad de modificar las características del agua añadiendo sustancias químicas (orgánicas e inorgánicas) al agua que procede de fenómenos atmosféricos. Cuando esa modificación mejora la salubridad y seguridad de uso del agua se dice que el suelo tiene capacidad depurativa, mientras que cuando la modificación no produce efectos en cuanto a la salubridad y seguridad de uso del agua, se puede decir que el suelo tiene capacidad contaminante.

La capacidad de almacenamiento de agua del suelo es un factor que condiciona en gran medida el aprovechamiento agrícola y ganadero del agroecosistema. Los suelos con escasa capacidad de retención de agua suelen carecer o tener escasa vegetación, por lo que el rango de cultivos posible en sus condiciones climáticas particulares se reduce en gran medida, aunque en algunos casos se puede realizar algún tipo de explotación ganadera adaptada a esas condiciones. Por otra parte, una escasa capacidad de retención suele ir asociada a una escasa capacidad de infiltración, ya que la capacidad de almacenamiento depende no solo de la presencia de partículas del suelo capaces de retener agua, sino también la posibilidad de que el agua pueda llegar a esas partículas desde la superficie. Un caso particular de esta situación se da en las zonas pantanosas que suelen tener un suelo con partículas finas (arcillas, limas, …) con alta capacidad de retención de agua, pero escasa porosidad y lenta infiltración hacia las capas inferiores del suelo.

La escorrentía superficial puede provocar serios problemas de erosión y destrucción de suelo. La erosión del suelo tiene mucho que ver con las características físico-químicas del suelo y con la fauna y flora que contiene. Las pendientes elevadas en suelos con cobertura vegetal deficiente o sin cobertura vegetal son una de las principales causas de erosión hídrica, arrastrándose hacia los cauces naturales importantes cantidades de partículas finas y materia orgánica que tienen un papel muy relevante en la infiltración y almacenamiento de agua en el suelo. Por otra parte, los suelos con un contenido deficiente de materia orgánica (condicionado por el clima), favorecen el ataque de plagas y enfermedades a los cultivos, dificultan las tareas agrícolas y retienen peor los nutrientes que necesitan las plantas y animales que viven en el suelo.

Un enfoque global que actué de manera coordinada y conjunta sobre las tres causas principales de deficiencia hidráulica es muy importante para mejorar la salud hidráulica de los agroecosistemas y avanzar en la consecución de agroecosistemas sustentables y sostenibles en el tiempo que podamos dejar a las generaciones futuras. De nosotros depende.