Importancia de la calidad del suelo y su impacto en MIP

Dr. Rolando Cifuentes

Centro de Estudios Agrícolas y Alimentarios Instituto de Investigaciones

Universidad del Valle de Guatemala rcifuen@uvg.edu.gt

Guatemala, 3 de abril de 2019

Contenido

• Introducción • El suelo y su formación • Propiedades del suelo • Calidad del suelo • Cómo medir la calidad del suelo? • Relación entre nutrientes y enfermedades • Estudio cardamomo • Resumen

Introducción

• De acuerdo a la FAO, se espera que para el año 2050 la tierra esté habitada por alrededor de 9,700 millones de personas

• Lo anterior supone que se debe incrementar la productividad en más de un 70% a fin de satisfacer la creciente demanda de alimentos

• Esto tomando en cuenta las limitaciones en la disponibilidad y calidad de los recursos naturales (tierra, agua, bosque) y el efecto directo e indirecto del cambio climático en la producción de alimentos

• Como parte de la ODS en 2015 se asumió el compromiso de a) poner fin al hambre, lograr la seguridad alimentaria y la mejora de la nutrición así como promover una agricultura sostenible; b) adoptar medidas urgentes para combatir el CC y sus efectos; c) poner fin a la pobreza

Fuente. FAO y GTIS. 2015. Estado Mundial del Recurso Suelo (EMRS) – Resumen Técnico. Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y Agricultura y Grupo Técnico Intergubernamental del Suelo, Roma, Italia

El suelo y su formación

Qué es el suelo?

• Material no consolidado sobre la superficie de la tierra, que contiene minerales, material orgánico y organismos, que le sirven de sostén y fuente de nutrientes a las plantas

• Su tasa de formación es extremadamente lenta

Factores y procesos de formación del suelo

• Factores de Formación del Suelo S = f (clima, topografía, material parental, organismos y tiempo)

• Procesos de Formación del suelo – Adiciones, remociones, transferencias y

transformaciones – Evolución de horizontes o capas – Perfil del suelo

Perfil del suelo

El Perfil del Suelo y sus horizontes

• Horizontes Maestros O, A, E, B, C, RM O = horizonte orgánico, A = Mezcla de material mineral y orgánico E = Zona de lavado B = Zona de acumulación del suelo C = Material parental RM = Roca madre

• Categorías Subordinadas Identificación de características específicas de los horizontes

del suelo. Ej. t = acumulación de arcillas, k = carbonato de calcio, m = condición masiva, etc.

Fuente:Moebius-Cllune et al., 2016. Comprehensive assessment of soil health – The Cornell Framework, Edition 3.2, Cornell University, Geneva, NY.

Composición volumétrica del suelo

Materia Orgánica

- Estrictamente hablando se refiere al humus del suelo

- Incluye las etapas: - Descomposición de la biomasa a componentes orgánicos simples - Metabolismo microbiano de los compuestos simples - Ciclaje de C, H, N y O entre la MO del suelo y la biomasa microbiana - Polimerización de los compuestos orgánicos ciclados

Partículas Primarias del Suelo

• Arena (0.05 – 2 mm) • Limo (0.002 – 0.05 mm) • Arcilla (< 0.002 mm)

• Las arcillas junto con las partículas de humus son los coloides del suelo y

son altamente reactivos

Composición Química del Suelo

- Básicamente es una matriz a base de O,

Si, Al y Fe que contiene pequeñas cantidades de los otros elementos

- La matriz es considerada inerte pero los iones sostenidos son extremadamente importantes

- Se encuentran formando parte de los minerales del suelo (minerales primarios y secundarios)

Fuente: Bohn, H., B.McNeal and G. O´Connor. 1985. Soil Chemistry. 2nd edition. John Wiley & Sons. NY, USA.

Dinámica de elementos en el suelo

Ej. micronutrientes

Fuente: Bertsch, F. 1998. La fertilidad de los suelos y su manejo. Asociación Costarricense de la Ciencia del Suelo. San José, Costa Rica.

Propiedades del suelo

Propiedades físicas del suelo

• Textura • Estructura • Densidad • Porosidad • Color • Temperatura • Agua del Suelo • Compactación

Propiedades químicas del suelo

• pH, Conductividad eléctrica • CIC, materia orgánica • Acidez intercambiable (Al+H) • Elementos

• Esenciales para las plantas • Elementos tóxicos para la vida • Elementos necesarios para el desarrollo del suelo

Desde el punto de vista clásico existen únicamente 16 elementos esenciales requeridos por todas las plantas superiores. Existen algunos otros elementos (Ej. Silicio, Vanadium, Sodio, Cobalto, Níquel) que resultan benéficos para algunos grupos de plantas pero no para todas las plantas superiores.

Los Elementos Esenciales para las Plantas Incluyen

1. Aportados por el agua o aire del suelo y de la atmósfera

• Carbono, Hidrógeno y Oxigeno

2. Aportados por el suelo • Nitrógeno, Fósforo, Potasio, Calcio, Magnesio, Azúfre, Hierro,

Zinc, Cobre, Manganeso, Boro, Molibdeno y Cloro

• NPK = Elementos primarios, • Ca, Mg y S = Elementos secundarios • Fe, Zn, Cu, Mn, B, Mo y Cl = Micronutrientes

Propiedades biológicas

• Organismos del suelo • Micro-organismos

• Diversidad • Grupos específicos (fijadores de N2, solubilizadores de P, etc) • Biomasa microbiana

• Fauna del suelo

• Actividad del suelo • Respiración del suelo • Actividad enzimática

• Procesos bioquímicos • Ciclaje de nutrientes • Descomposición de material orgánico

Fuente:Moebius-Cllune et al., 2016. Comprehensive assessment of soil health – The Cornell Framework, Edition 3.2, Cornell University, Geneva, NY.

Qué aportan los microorganismos del suelo?

• Descomponen residuos (vegetales y animales) • Secuestran carbono • Participan en el ciclaje de nutrientes • Incrementan el acceso a nutrientes • Fijan nitrógeno • Estabilizan y mantienen la estructura del suelo • Algunos grupos son supresores de fitopatógenos y plagas • Promueven el crecimiento de las plantas • Transforman, inmovilizan y limpian el suelo de

contaminantes • Algunos son perjudiciales para las plantas

Fuente:Moebius-Cllune et al., 2016. Comprehensive assessment of soil health – The Cornell Framework, Edition 3.2, Cornell University, Geneva, NY.

Tipos de suelo

Suelos ácidos

Fuente: Fassbender, H.W. y E. Bornemisza. 1994. Química de suelos con énfasis en suelos de América Latina. IICA. CR.

Cuadro 12. Efecto de la Fertilización Sobre Algunos Parámetros de Suelo Durante los Ciclos Productivos 2002 – 2005. Muestreo pH C.E M.O. CICe Saturación ( % ) Cantidad Disponible (mg / L suelo)

dS/m % Meq/100 ml

de suelo K Ca Mg Al+H NO3-N P K Ca Mg

Inicial 5.3 0.10 5.6 5.5 9.4 73.1 13.5 7.6 6 21 194 813 67

Final 4.5 0.89 5.7 4.8 22.6 39.4 21.1 24.2 198 24 427 374 81

Diferencia ** ** NS ** ** ** ** ** ** NS ** ** **

NS = No significativo (p > 0.05) ** = Altamente significativo (p < 0.01)

Fuente: Cifuentes, R. 2005. Evaluación nitrato simple de potasio en café. CEAA_UVG.

Fuente. World distribution of acid soils (USDA, NRCS, world soil resources, Washington, D.C.)

Suelos salinos y suelos salino-sódicos

Fuente. Revista ´California Agriculture´. California, USA.

Suelos calcáreos y suelos sódicos

• En los suelos calcáreos el carbonato de calcio controla el pH y la disponibilidad de nutrientes para las plantas. pH 8.3

• En los suelos sódicos, el sodio intercambiable

controla el pH y la disponibilidad de nutrientes para las plantas. pH > 9

Distribución global de suelos salinos, sódicos y salino-sódicos

https://www.google.com/search?q=map+of+global+distribution+of+saline,+sodic+and+saline-sodic+soils&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir=tSg_5aMmzCXkzM%253A%252CdIN59p8xoKoz7M%252C_&vet=1&usg=AI4_-kTmqzsPDH9HDgVvhre_klTXJXaC-Q&sa=X&ved=2ahUKEwjYhquih7LhAhWm1VkKHQrpCqEQ9QEwAHoECAkQBA&biw=1242&bih=597#imgrc=0yXLr8K35GA_XM:&vet=1

De 831 a 932 millones de hectáreas de suelos están afectados por sales, sodio o una combinación de ámbos.

Calidad del suelo

Qué es calidad del suelo?

• Es la capacidad de un suelo de funcionar dentro de los límites de un ecosistema para mantener o sostener la productividad biológica, mantener la calidad del ambiente y la salud vegetal y animal

• Componentes • Productividad • Calidad ambiental • Salud vegetal, animal y humana

Fuente: Doran, J.W. and T.B. Parkin. 1994. Defining and assessing soil quality. In Defining Soil Qualilty for a Sustainable Environment. SSSA Special Publication Number 15. Madison, Wisconsin, USA.

Fuente. Bünemannet al., 2018. Soil Quality - A critical review. Soil Biology and Biochemistry, 120:105-125.

Cómo medir la calidad del suelo?

Evaluación de la calidad del suelo

• No es una tarea fácil • Los indicadores deben

• abarcar procesos en el ecosistema y relacionado al modelaje orientado a procesos

• Integrar propiedades físicas, químicas y biológicas así como procesos

• Accesible a muchos usuarios y aplicable a las condiciones de campo

• Sensitivos a variaciones de manejo y clima

Bünemannet al., 2018. Soil Quality - A critical review. Soil Biology and Biochemistry, 120:105-125. Revisaron 12 publicaciones

Criterios para indicadores de calidad del suelo mencionados en varias publicaciones

Bünemannet al., 2018. Soil Quality - A critical review. Soil Biology and Biochemistry, 120:105-125.

Fuente: Amacher, M.C., K. O´Neill and C.H. Perry. 2007. Soil vital signs: A new soil quality index (SQI) for assessing forest soil health. USDA, Forest Service.

Fuente:Moebius-Cllune et al., 2016. Comprehensive assessment of soil health – The Cornell Framework, Edition 3.2, Cornell University, Geneva, NY.

Fuente:Moebius-Cllune et al., 2016. Comprehensive assessment of soil health – The Cornell Framework, Edition 3.2, Cornell University, Geneva, NY.

Relación entre nutrientes y enfermedades

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Velasco-Velasco, V. 1999. Papel de la nutrición mineral en la tolerancia a las enfermedades de las plantas. Terra, 17:193-200. Tomado de Huber, 1989.

Munévar, F. 2004. Relación entre la nutrición y las enfermedades de las plantas. Palmas, 25:171-178.

Velasco-Velasco, V. 1999. Papel de la nutrición mineral en la tolerancia a las enfermedades des la plantas. Terra, 17:193-200.

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Velasco-Velasco, V. 1999. Papel de la nutrición mineral en la tolerancia a las enfermedades des la plantas. Terra, 17:193-200.

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Velasco-Velasco, V. 1999. Papel de la nutrición mineral en la tolerancia a las enfermedades des la plantas. Terra, 17:193-200.

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Munévar, F. 2004. Relación entre la nutrición y las enfermedades de las plantas. Palmas, 25:171-178.

Munévar, F. 2004. Relación entre la nutrición y las enfermedades de las plantas. Palmas, 25:171-178.

Mecanismos en micronutrientes

• Lignificación • Síntesis de fenoles solubles • Inhibición de enzimas (aminopeptidasa;

methylesterasa de la pectina) • Activación de enzimas • Fotosíntesis • Síntesis de antibióticos • Inhibición directa del patógeno

Fuente: Graham, R.D. and M. J. Webb. 1991. Micronutrients and disease resistance and tolerance y plantas. In Micronutrientes in Agriculture. SSSA Book Series:4. Madison, Wisconsin, USA.

Diferentes estudios sugieren procurar una nutrición balanceada de las plantas con base en el análisis de suelo y las necesidades del

cultivo

Estudio sobre cardamomo

Financiamiento: Programa CRIA. MAGA-USDA-IICA-UVG. 2019.

Parámetros de interés

• Parámetros físicos • Textura, constantes de humedad (CC y PMP), capacidad de retención de humedad,

densidad aparente, estabilidad de agregados

• Parámetros químicos • Parámetros de fertilidad de suelos: pH, CE, MO, CICe, Acidez intercambiable,

elementos disponibles (macro y micro) • Fijación de P y K • Carbono y nitrógeno total • Carbono activo • Indice de proteínas del suelo

• Parámetros biológicos • Respiración del suelo • Hongos y bacterias • Solubilizadores de P y K • Fijadores de nitrógeno

Distribución de los sitios de muestreo de suelo (n 201)

Distribución del pH, conductividad eléctrica, materia orgánica, CICe y saturación de Al en sitios productores de cardamomo (n 201).

Fósforo (mg/kg Suelo) Fr

ecue

ncia

(%

)

Distribución P, K, Ca, Mg y S disponible en sitios productores de cardamomo (n 201)

Región MunicipioNo.

MuestrasCa/K Mg/K Ca/Mg (Ca+Mg)/K Cobre

mg/kgHierro mg/kg

Manganeso mg/kg

Cinc mg/kg

Boro mg/kg

I Ixcan 20 21.07 10.02 2.62 31.10 2.11 141.37 77.88 1.86 0.47II Chajul y Nebaj 19 25.27 7.09 4.04 32.36 2.23 134.91 76.63 4.75 0.46III Cobán 40 35.73 7.78 5.34 43.51 2.20 87.72 102.28 2.10 0.48IV Uspantán y Chicamán 20 39.30 6.66 7.23 45.96 1.85 92.86 145.94 2.70 0.36V Chisec 7 50.68 11.98 4.63 62.66 3.81 74.64 177.25 5.37 0.35VI San Pedro Carchá 19 43.47 10.29 5.18 53.76 1.61 67.58 36.35 1.89 0.40VII Chahal y Fray Bartolomé de las Casas 12 46.98 13.96 4.37 60.93 2.92 104.83 158.08 3.07 0.64VIII Lanquín y Cahabón 34 40.68 19.08 2.64 59.76 4.10 159.03 100.00 2.76 0.48IX Senahú y Tamahú 16 26.37 11.35 3.07 37.72 2.71 108.13 84.94 9.61 0.54X Panzós y Santa Caralina la Tinta 14 15.92 4.37 4.32 19.63 1.66 163.89 12.88 8.45 0.59

Promedio 34.55 10.26 4.34 44.74 2.52 113.50 97.22 4.26 0.48Rango adecuado .5 - 25 2.5 - 15 .2 - 5 .10 - 40 .1 - 10 40 - 250 10 - 250 .2 - 25 .1 - 5

Bases del suelo y contenido micronutrientes en suelos cultivados con cardamomo según región de producción

Resumen

• El suelo es importante para la sostenibilidad de la vida y la producción de alimentos. Su degradación es una seria amenaza para el futuro de la humanidad. De acuerdo con Bautista et al. (2004), se debe intensificar, preservar e incrementar la calidad del suelo. Procurar prácticas de manejo sostenibles que paulatinamente vayan mejorando la calidad física, química y biológica del suelo. Su manejo adecuado y preservación garantiza la disponibilidad de este recurso para las futuras generaciones. En la parte de nutrición vegetal, implementar programas balanceados que coadyuven al incremento de la productividad y calidad de los productos, como parte integral del manejo del cultivo.

Bautista et al., 2004. La calidad del suelo y sus indicadores. Ecosistemas, 13:90-97.