El suelo agrícola como sumidero de carbono: El caso de la “terra preta do indio”.

Alcanzar la sostenibilidad de los agroecosistemas y la lucha contra el cambio climático son objetivos que guían el trabajo de infinidad de investigadores por todo el mundo. ¿Es posible combinar ambos objetivos para alcanzar un futuro mejor? Tal vez, pero primero es necesario echar un vistazo al pasado.

La “terra preta do indio” (tierra negra del indio) es un tipo de suelo que representa una anomalía respecto de los suelos vírgenes de la selva Amazónica. La riqueza de carbono orgánico del suelo, el elevado contenido en materia orgánica, la presencia de restos cerámicos y la importante comunidad biológica en ellos instalada generan suelos de elevada fertilidad y productividad agrícola que, además, resultan de la actuación del ser humano.

Los orígenes de este tipo de suelos se remontan a las poblaciones humanas que habitaron la región de la Amazonia mucho antes de la llegada de los europeos. Su creación y difusión se produjo entre el 800 a.C y el 500 d.C (Lehmann y Joseph, 2009, 2015), datado a través de pruebas de Carbono 14.

Existen algunos indicios de que la fertilidad de estos suelos sirvió de soporte a una importante población. Gaspar de Carvajal, cronista del primer europeo en descender por el río Amazonas en 1542, Francisco de Orellana, informó que la zona estaba densamente poblada, sugiriendo niveles de población y urbanización superiores incluso a los actuales. Esta observación fue corroborada un siglo mas tarde, en 1639, por una nueva expedición capitaneada por Pedro Texeira, en la crónica del jesuita Cristóbal de Acuña. Sin embargo, expediciones de siglos posteriores no encontraron rastro de estas civilizaciones y con el paso del tiempo el relato de Carvajal pasó a ser denigrado como pura fantasía.

El comienzo de la investigación sobre este tipo de suelos data de finales XIX. Estas primeras investigaciones confirmaban la existencia de unos suelos oscuros y muy fértiles en la Amazonia sin llegar a precisar su origen (Glaser y Woods 2004). Fue durante la década de los años ochenta del siglo XX cuando se intensificó la investigación sobre estos suelos (Smith 1980) y en los últimos años ha experimentado un importante auge en la literatura científica debido a su posible utilidad como sumidero de dióxido de carbono en la lucha contra el cambio climático.

CARACTERISTICAS DIFERENCIADORAS DE LOS SUELOS “TERRA PRETA”

¿Cuáles deben ser las características que deben tener los suelos agrícolas para que sean buenos sumideros de carbono? ¿y para que sean sostenibles? ¿Hasta qué punto es viable mejorar los suelos agrícolas de todo el planeta para que sean buenos sumideros de carbono y sostenibles? Dado su origen humano ¿Sería posible utilizar la estrategia de mejora del suelo desarrollada para crear los suelos “terra preta”? Para responder a estas preguntas, en primer lugar, vamos a tratar de caracterizar lo que diferencia este tipo de suelos de otros suelos agrícolas o naturales.

Los suelos del tipo “terra preta do indio” pueden identificarse por lo siguiente:

  1. Alto contenido de materia orgánica, tanto forma de organismos del suelo (OS) como en forma de moléculas orgánicas.
  2. Son el resultado de la acción humana que enmendó el suelo añadiendo de manera continuada carbón vegetal (o biocarbón), restos de cerámica, huesos y heces de animales y otros residuos orgánicos resultantes de su actividad.
  3. Conservan la fertilidad del suelo durante largos periodos de tiempo sin necesidad de aportes externos de nutrientes.
  4. Su productividad es hasta dos veces más alta (Marris E., 2006) y contienen hasta tres veces más materia orgánica, nitrógeno y fósforo que los suelos adyacentes (Glases, 2007). Pote
  5. Su contenido en materia orgánica y organismos del suelo (hongos, bacterias, lombrices, …) hace que su densidad aparente sea inferior a la de los suelos adyacentes.
  6. Las partículas de carbón vegetal (biocarbón) y de cerámica presentan una alta superficie específica por unidad de volumen que facilita la retención y almacenamiento de agua, nutrientes y moléculas orgánicas.
  7. Mayor cohesión y estructura del suelo como consecuencia de la interacción entre los organismos del suelo (principalmente hongos) y las partículas originarias de suelo, el carbón vegetal y los restos cerámicos que reducen los efectos de la erosión hídrica o eólica, la lixiviación de nutrientes e favorecen la biodiversidad.

De hecho, existen suelos de características similares en África e Iberoamérica y no tendría que ser un problema importante poder crearlos de nuevo. ¿no?.

MEJORA DE LA FERTILIDAD DE SUELOS A TRAVES DEL BIOCARBON Y LA MATERIA ORGANICA.

La idea de crear suelos mejorados, fértiles y sostenibles, mediante el antiguo conocimiento desarrollado para los suelos “terra preta do indio” parece interesante, pero ¿Cómo hacemos para crear suelos agrícolas fértiles, productivos y sostenibles que, además, sean importantes sumideros de carbono? Puesto que, necesariamente, va a ser un proceso que se va a extender en el tiempo, lo primero que hay que hacer es definir que indicadores son los que nos van a informar sobre si estamos realizando de manera correcta la mejora del suelo y que características debe tener el suelo al “finalizar” el proceso de transformación del suelo.

Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC).

La Capacidad de Intercambio catiónico es una propiedad química del suelo muy vinculada a su fertilidad que depende del contenido de coloides inorgánicos (arcillas cristalinas, geles amorfos, óxidos y sesquióxidos de hierro y aluminio) y del contenido de materia orgánica. La mayoría de los suelos tienen CIC permanente y otra que varía con el pH (Krull et al., 2004), observándose un aumento de la CIC con el pH, por lo que la CIC total se mide a pH 8,2 (Tan y Dowling, 1984). Se considera que la CIC permanente proviene de la fracción arcilla, mientras que la CIC variable depende de las sustancias húmicas.

Carbono orgánico del suelo (COS)

El carbono orgánico del suelo (COS) se relaciona con la sustentabilidad de los sistemas agrícolas (agroecosistemas) afectando las propiedades del suelo relacionadas con el rendimiento sostenido de los cultivos. También se vincula con la cantidad y disponibilidad de nutrientes ya que puede modificar la acidez y la alcalinidad hacia valores cercanos a la neutralidad e incrementar la disponibilidad de diferentes nutrientes necesarios para la comunidad biológica que depende del suelo. Por otro lado, el carbono orgánico del suelo genera coloides de alta capacidad de intercambio catiónico (CIC). Además, su efecto en las propiedades físicas se manifiesta mediante la modificación de la estructura y la distribución del espacio poroso del suelo.

El carbono orgánico es esencial para la actividad biológica del suelo. En primer lugar, proporciona recursos energéticos a los organismos del suelo, mayoritariamente heterótrofos (consumidores de materia orgánica), en forma de carbono lábil (hidratos de carbono o compuestos orgánicos de bajo peso molecular) (Borie et al., 1999). En segundo lugar, la descomposición de los residuos orgánicos aumenta la disponibilidad de muchos elementos utilizados por las plantas. Finalmente, los organismos del suelo participan en la formación y estabilización de la estructura y porosidad del suelo (Singer y Munns, 1996, y Krull et al., 2004).

Carbón pirolítico (CP).

La denominación como carbón pirolítico se corresponde con su forma de generación mediante pirólisis de materia orgánica en condiciones de baja oxigenación. Otras denominaciones son las de biocarbón (en español), biochar (en inglés) o carbón vegetal, este último referido a un proceso “tradicional” de producción de combustible a partir de residuos vegetales (restos de poda y cosecha) para su utilización en los meses invernales.

Existen numerosas referencias sobre las ventajas de la utilización de carbón pirolítico (CP) aplicado a muy diferentes tipos de suelos, climas y para la producción de una amplia variedad de cultivos (Glaser et al. 2002; Chan et al. 2008; Major et al. 2010). En estos trabajos se demostró que su aplicación mejora las características físicas y químicas del suelo, aumentando la retención de los nutrientes y favoreciendo la disponibilidad de estos para las plantas. También describen cambios taxonómicos en las comunidades de microorganismos y estimulación de la actividad microbiana del suelo en relación con la presencia de biocarbón, así como el importante papel de algunos de los microorganismos (Trichoderma spp, …) y abonos orgánicos en la promoción del crecimiento vegetal e inducción de resistencia sistémica.

Organismos del suelo (OS).

La comunidad biológica que habita en el suelo (bacterias, hongos, lombrices, hormigas, …) y sobre el suelo (plantas y animales) tiene un importante papel sobre su productividad agrícola.

La incorporación de carbón pirolítico (biocarbón) al suelo induce el desarrollo de una mayor diversidad de microorganismos (Pietikäinen et al, 2000; Liang et al. 2010). La respiración basal del suelo unida a una mayor diversidad y crecimiento de las poblaciones de bacterias aumentó en suelos tratados con carbón pirolítico en varios estudios (Steiner et al. 2004; Steiner et al. 2008; Major et al 2009; O’Neill et al. 2009). Por otra parte, el gran número de poros del carbón pirolítico constituyó un hábitat de calidad que facilitó la colonización por micorrizas (Matsubara et al. 1995; Steiner et al. 2004; Warnock et al. 2007), hongos que se asocian a las plantas y mejoran su absorción de nutrientes. Otros microorganismos beneficiosos para los cultivos, como Rhizobium spp. (Beck, 1991; Rondon et al, 2006) Trichoderma spp. (Elad et al. 2010; Graber et al. 2010) y otras bacterias implicadas en la promoción del crecimiento e inducción de resistencia (como los actomicetos, entre otras especies) (Graber et al. 2010; Kolton et al. 2011), también se vieron favorecidos por la aplicación de carbón pirolítico.

Entre otras prácticas agrícolas, típicas de la agricultura orgánica o ecológica, disponemos de la asociación y rotación de cultivos. Los exudados de los cultivos y la presencia de diferentes especies cultivadas asociadas tienen efectos significativos sobre la salud vegetal de los propios cultivos, con efectos repelentes o disuasorios sobre una amplia variedad de plagas y enfermedades y efectos atrayentes o simbióticos sobre multitud de microorganismos beneficiosos.

El mantenimiento de los residuos de cosecha facilita la acumulación de carbono orgánico en el suelo. Los materiales orgánicos de hojas, tallos y raíces aportan recursos alimenticios a multitud de organismos del suelo que pueden transformarlos en formas mas estables de carbono orgánico como el humus (Martínez, E. et al. 2008). Lo mismo se puede decir de la incorporación de abonos de origen animal, aunque su composición puede generar efectos diferentes con respecto a los residuos vegetales para iguales tasas de incorporación (Krull et al. 2004).

La aportación de restos cerámicos reduce la densidad aparente del suelo, facilita la colonización por parte de organismos beneficiosos y la retención de nutrientes (Velasquez et al, 2015). Esto se debe al incremento de la porosidad que supone la incorporación de estos materiales que, en muchos casos, es mayor que la que pueden presentar otros agregados y coloides del suelo.

Estrategia de mejora.

Conforme al modelo de suelo “terra preta” se propone a continuación una serie procedimientos de mejora para generar o, incluso, regenerar suelos y hacerlos más sostenibles. La estrategia de mejora propuesta incorpora los siguientes elementos:

  • Aplicación de enmiendas orgánicas
    • Carbón pirolítico, generado a partir de residuos o cultivos que no incrementen la producción de gases de efecto invernadero, además de procesos con baja huella de carbono.
    • Residuos orgánicos (animales y/o vegetales) que incluyen:
      • Estiércoles y purines
      • Restos vegetales
      • Residuos del procesado de alimentos
      • Abonos verdes.
      • Aguas residuales, ….
  • Aplicación de enmiendas inorgánicas.
    • Dependiendo de la textura del suelo, incorporación de materiales cerámicos con alta relación entre su superficie específica y volumen.
    • Agentes dispersantes (yesos, materiales alcalinos o ácidos, …) para facilitar la incorporación de materia orgánica y el desarrollo de biomasa. Sólo en el caso de suelos degradados o enfermos.
  • Fomento de la actividad biológica y microbiológica.
    • Incremento de la disponibilidad de nutrientes, tanto para los microorganismos del suelo como para las plantas y otros organismos (lombrices, termitas, ganado, …). Esto incluye desde la aportación de fertilizantes hasta la aplicación de diversos tipos de fitoestimulantes o fertimejorantes.
    • Mantenimiento y conservación de la estructura del suelo, mediante el uso de prácticas agrícolas que la preserven (no laboreo, laboreo mínimo, …).
    • Inoculación, en su caso, de microorganismos beneficiosos para el desarrollo de los cultivos. Sólo en el caso de suelos degradados o enfermos.

Para saber si realmente se ha acertado en la elección de la estrategia de mejora del suelo y, en todo caso, observando un intervalo de tiempo para notar los efectos, debe prestarse atención a lo siguiente:

  1. Incremento significativo del contenido de carbono del suelo, tanto de carbono de degradación lenta como de otro tipo.
  2. Desarrollo, importante y saludable, de una comunidad de microorganismos útiles que se beneficia de los recursos del suelo.
  3. Expulsión de los microorganismos nocivos o potencialmente patógenos menos competitivos
  4. Mejora de la productividad y calidad de los cultivos o de la productividad y salud del ganado usuario del suelo.
  5. Aumento de la cantidad de nutrientes orgánicos e inorgánicos del suelo, unido a una disminución de los procesos de lixiviación y erosión hídrica y eólica.
  6. Reducción de la incidencia de fisiopatías, plagas y enfermedades sobre cultivos y ganado.
  7. Adecuado reparto del uso del suelo entre la fauna y flora silvestre y el ser humano, para un continuo mantenimiento de la sostenibilidad del agroecosistema. El reparto adecuado se produce cuando los indicadores anteriores presentan valores razonables que informan sobre la sostenibilidad del agroecosistema.

REFERENCIAS.

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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.