2. Aproximaciones teóricas

La materia orgánica del suelo y su relación con propiedades físicas

La materia orgánica (MO) se relaciona con la mayoría de los procesos que ocurren en el suelo, siendo además, un indicador clave e integrador que refleja su “salud”. Sin embargo, lo más interesante para conocer de fracciones y sus balances es el hecho de utilizarlo como un indicador de la calidad del suelo. En este sentido, es fundamental conocer en qué medida los factores naturales, en especial la textura y el clima, modifican la MO del suelo, para posteriormente evaluar el efecto de diferentes prácticas de manejo. Estos factores naturales condicionan la cantidad, calidad y distribución de las fracciones orgánicas, mientras que las prácticas agronómicas pueden alterar esos equilibrios.1

La MO representa una pequeña fracción de la masa de la mayor parte de los suelos, en general entre 1 y 6% del horizonte A y decrece en profundidad. Está compuesta por sustancias carbonadas orgánicas, desde materiales vegetales frescos sin descomponer hasta cadenas carbonadas muy transformadas y estables como los ácidos húmicos. Estas sustancias carbonadas provienen de restos vegetales, raíces de plantas, restos animales (macro, meso y microfauna), bacterias y hongos.2

El contenido de MO, principalmente de sus fracciones más lábiles, ha sido citado como uno de los parámetros edáficos más importante para ser utilizado como indicador de calidad de suelo.3 Numerosos estudios han mostrado que afecta la estabilidad de los agregados, la capacidad de almacenamiento de agua útil, la capacidad de intercambio catiónico, y sobre todo, la disponibilidad de nutrientes, especialmente nitrógeno (N).4

Mayores contenidos de MO favorecen la formación de agregados y un adecuado sistema de poros que mejore la infiltración y la circulación de agua.5 Por otra parte, la MO afecta la capacidad de almacenamiento de humedad, dado que almacena 6 a 8 veces su masa en agua. Esto quiere decir que el suelo es capaz de almacenar un mayor contenido de agua disponible para los cultivos.6 Cuando se elimina la vegetación original de un ecosistema y se pone bajo cultivo, el contenido de MO del suelo decrece. La disminución de la MO es más rápida durante los primeros años de uso agrícola y luego se hace más lenta tendiendo a un equilibrio de aproximadamente un 40-60% del que tenía el suelo virgen. Las prácticas de manejo ejercen un efecto directo sobre la conservación de la MO. En general, a mayor productividad mayor es el aporte de residuos vegetales al suelo. Es por ello que en sistemas de pasturas es posible observar contenidos de materia orgánica más altos que en suelos agrícolas.7

La textura influye en la protección física de MO ya que las arcillas limitan el acceso de los microorganismos al material orgánico que se encuentra encapsulado en poros de tamaño muy pequeño. A medida que aumenta el contenido de arcilla y limo, es mayor el contenido de MO, existiendo relaciones positivas y significativas para suelos argentinos.8 A una escala menor, considerando la variación de la MO dentro de un área climáticamente homogénea, es esperable encontrar asociación entre ésta y la textura. Así lo demuestran trabajos realizados en algunas zonas semiáridas de la región pampeana.9 En cambio, en la región húmeda dichas relaciones son menos claras debido a los menores rangos texturales.10

El suelo se considera que está formado por tres fases: sólida, líquida y gaseosa. La fase sólida constituye cerca del 50% del volumen de la mayor parte de los suelos superficiales y consta de una mezcla de partículas inorgánicas y orgánicas cuyo tamaño y forma varían considerablemente. La distribución proporcional de los diferentes tamaños de partículas minerales determina la textura de un suelo. La textura del suelo se considera una propiedad básica por la variación que presentan los suelos y no se altera debido al manejo. Esta propiedad ayuda a determinar la facilidad de abastecimiento de los nutrientes, agua y aire que son fundamentales para la vida de la planta.

El procedimiento analítico mediante el que se separan las partículas de una muestra de suelo es el análisis mecánico o granulométrico y consiste en determinar la distribución de los tamaños de las partículas. Este análisis proporciona datos para la clasificación, morfología y génesis del suelo. Además, se pueden inferir propiedades físicas del suelo como la permeabilidad, retención del agua, plasticidad, aireación, capacidad de cambio de bases. Todos los suelos constan de una mezcla de partículas o agrupaciones de partículas de tamaños similares por lo que se usa una clasificación que se basa en el diámetro de las partículas. (tabla 1)

Tabla 1. Clasificación de las partículas del suelo según su tamaño.11

Los nombres de las clases de textura se utilizan para identificar grupos de suelos con proporciones parecidas de partículas minerales. Los suelos minerales pueden identificarse de manera general en tres clases texturales que son: arenas, limos y arcillas. Se utiliza una combinación de estos nombres para indicar las clases intermedias. Por ejemplo, los suelos arenosos contienen un 70% o más de partículas de arena, los areno-francos contienen de 15 a 30% de limo y arcilla. Los suelos arcillosos contienen más de un 40% de partículas de arcilla y pueden contener hasta un 45% de arena y hasta 40% de limo, y se clasifican como arcillo-arenosos o arcillo-limoso.

Los suelos que contienen suficiente material coloidal para clasificarse como arcillosos son por lo general compactos cuando están secos y pegajosos y plásticos cuando están húmedos. Las texturas francas constan de diversos grupos de partículas de arena, limo y arcilla y varían desde franco-arenoso hasta franco-arcilloso. Sin embargo, aparentan tener proporciones aproximadamente iguales en cada fracción, según las proporciones de partículas que contengan se los puede clasificar mediante el triángulo textural (Figura 1).

Figura 1. Triángulo Textural.12

En la región semiárida pampeana los suelos de textura fina tienen generalmente más MO que los gruesos debido a la mayor protección de la descomposición que ejerce la fracción mineral.13 En la Tabla 2, se puede observar las características de cada textura en cuanto al tacto, retención de agua, labranza y erosión eólica.

Tabla 2. Propiedades del suelo de acuerdo a la clase textural.14

La textura y la calidad de las fracciones orgánicas

En la región semiárida y subhúmeda bonaerense15 observaron en suelos con pasturas naturales de variada textura que en la capa superficial (0-15 cm) de los suelos de texturas más finas tenían mayores contenidos de azufre (S) (Figura 2). No obstante, estos mayores contenidos de S no implicaron necesariamente una mayor disponibilidad, dado que esta característica estaba más fuertemente relacionada a la MO asociada a la fracción mineral o humificada (MOM) y en menor medida a la MO particulada (MOP).

Figura 2. Contenido de S total y en las fracciones de la MO humificada (S-MOM) y particulada (S-MOP) en suelos sin cultivar de textura variable.16 

A su vez, la menor concentración de N y S disponible, se presentó en las fracciones más transformadas (MOM) de los suelos con textura más finas. Pero como las texturas más finas están asociados a mayores niveles de MO, las cantidades de N y S total también aumentan en la medida que lo hace el limo y la arcilla (Figura 3 y 4). Es decir, los suelos arenosos poseen menor contenido de MOM, pero ella es más rica en N y S. Por otro lado, se observó que tanto los contenidos de MOP, como los nutrientes disponibles en esta fracción, fueron semejantes en los diferentes suelos, independientemente de su textura.17 

Figura 3. Concentración y contenido de N en las fracciones orgánicas de suelos con diferente textura.18

Figura 4. Concentración y contenido de S en las fracciones orgánicas de suelos con diferente textura.19

Estos resultados indicarían que durante la mineralización de la MO, la mayor concentración (en suelos arenosos) y la mayor cantidad (en suelos arcillosos) de N y S tienden a compensar la disponibilidad edáfica. Esto sería debido a que en situaciones adversas, como menor disponibilidad nutricional o déficits hídricos, más frecuentes en los suelos arenosos, los microorganismos pueden modificar el flujo de nutrientes. Este concepto es similar al de los factores intensidad (I) y cantidad (Q) usado para describir la disponibilidad de fósforo asimilable.20

Fracciones de la materia orgánica y su relación con la fertilidad de suelos

La materia orgánica particulada (MOP) es una fracción lábil de la materia orgánica muy sensible a los cambios producidos por las prácticas de manejo.21 Su disminución significa reducción en la fertilidad física y química del suelo, en su resistencia a la degradación22 y en su resiliencia.23 Por otro lado, su contenido se relaciona con la estabilidad de agregados24 y con la dinámica de formación y ruptura de los mismos.25

La MOP es una importante fuente de nutrientes para las plantas, compuesta por residuos vegetales en un estado intermedio de descomposición. Esta fracción está libre de material mineral que pueda protegerlo de la descomposición y hay relación con la disponibilidad de N, P, K y S26 (Figura 5). También las respuestas a la fertilización nitrogenada de los cultivos de trigo y maíz tienden a decrecer por una mayor oferta de N mineral debido a los mayores contenidos de MOP en suelos Hapludoles de la región semiárida y subhúmeda pampeana27 (Figura 6).

Figura 5. Relación entre MOP y nutrientes (P, S y K). (Galantini et al., 2006).28

Figura 6. Relación entre MOP y N de nitratos previo a la siembra de maíz.29

Un factor clave para comprender la dinámica de la MOP y su relación con algunas funciones del suelo, como por ejemplo el suministro de nutrientes a los cultivos, es conocer su ubicación dentro de la estructura del mismo. Diversos estudios30 han sugerido que los macroagregados se organizan alrededor de partículas de MOP. Sin embargo, teorías más recientes sobre la mecánica de formación de agregados en el suelo indican que además de ese rol, la MOP también desempeña un papel fundamental en la formación de microagregados. Con ello habrá MOP con distinto grado de protección física según se halle entre o dentro de macro o microagregados, lo que determina su exposición al ataque microbiano y su dinámica, funcionalidad y estabilidad.31

Nutrientes en el suelo, tasa de extracción y reposición

La intensificación de la agricultura, la expansión de cultivos anuales, especialmente soja, así como el aumento de los rendimientos en los cultivos de maíz y girasol han acentuado el empobrecimiento de nutrientes en los suelos. La adopción de la siembra directa sin complementación con un adecuado programa de fertilización adaptado a los mayores rendimientos que se están obteniendo, ha producido un marcado descenso en los niveles de disponibilidad de N, P y S dentro de las principales áreas cultivadas del país. A modo de ejemplo, se puede observar en la Tabla 3 la extracción que ejerce cultivo y reposición por parte del productor de nutrientes producida por la siembra y cosecha de los principales cultivos anuales.32

Tabla 3. Extracción y reposición de nutrientes para diferentes rendimientos.33

En la Tabla 4 se observan los balances de nutrientes considerando los aportes por fertilización.34 Del análisis surge, como se observa en la tabla 5, que no se alcanza a reponer vía fertilización la extracción de nutrientes producida por las cosechas. Estos desbalances indican claramente que la mineralización de la materia orgánica del suelo continúa siendo la principal fuente de aporte de nutrientes para los cultivos. Recordemos que una disminución del 1% en el contenido de materia orgánica del horizonte superficial 0-20 cm, representa una pérdida de 1.100 kg.ha -1 de N, 110 kg.ha-1 de P y 90 kg.ha-1 de S.35

Tabla 4. Balance, extracción por cosecha menos reposición por fertilización.36

Numerosos estudios realizados en los suelos de la región pampeana37 han demostrado pérdidas importantes de P y de las fracciones orgánicas lábiles. El proceso de extracción de nutrientes de los suelos, junto con la pérdida de MO, se ha incrementado con la expansión de la soja, debido a los altos requerimientos de nutrientes, baja cantidad de residuos y a la escasa fertilización que recibe esta leguminosa.38

Estimaciones recientes sobre el consumo de nutrientes y fertilizantes por los cultivos39 han confirmado que los balances (extracción por cosecha de granos o forrajes vs. reposición por fertilización) continúan siendo negativos tal como fuera publicado 14 años atrás.40 Frente a esta situación, resulta imprescindible producir cambios, fundamentalmente en la programación y manejo de la fertilización insertándola eficientemente en la rotación y adecuando las dosis a los niveles de extracción producidos por las cosechas.

Tabla 5. Balance de nutrientes para la Región Pampeana Argentina ciclo agrícola 2002-03.41

Se considera que para la cosecha 2005-2006 el margen bruto del cultivo de soja en promedio fue de 100-150 US$/ha. Teniendo en cuenta los datos de extracción de nutrientes por el cultivo de soja (Tabla 6) y poniendo un precio a estos nutrientes en función del costo de los fertilizantes, los suelos de la región pampeana, y por ende sus propietarios, perdieron US$ 1.130 millones del capital tierra, dado que éste sería el costo de reponer los nutrientes extraídos por los 35 millones de toneladas de soja recolectados en la última cosecha en los 12,6 millones de hectáreas cultivadas.42

Tabla 6. Extracción vs. Reposición en la Región Pampeana Argentina ciclo 2002-03).43

El balance negativo por hectárea sembrada puede estimarse en 50 kg de N, 19 kg de P, 54 kg de potasio (K) y 13 kg de S y equivale a un monto cercano a los 90 US$/ha. El resultado económico debería tener en cuenta la reposición de nutrientes para contrarrestar la perdida de fertilidad e incluirlos en los márgenes logrados por el cultivo de soja, ya sea en siembras realizadas en campos propios o arrendados.

Considerando la importancia de la fertilización en el país para lograr cultivos de alta productividad y la pérdida de la fertilidad natural de los suelos, es de vital importancia aprovechar eficientemente los insumos utilizados en la producción. Los diagnósticos de necesidades de fertilización deben estar acompañados de variables que resuman la fertilidad potencial del suelo. Las fracciones lábiles de la MO al presentar relaciones positivas con los nutrientes del suelo pueden servir para determinar la fertilidad potencial del suelo y de esta forma aprovechar al máximo los nutrientes disponibles durante el ciclo de los cultivos.