Determinación de los indicadores biologicos de suelos agricolas

Resumen

El estudio se realizó en muestras de suelo tomadas en áreas agrícolas de 11 municipios de occidente, comprendidos entre los departamentos de León y Chinandega en el periodo Febrero 2010 a Noviembre 2010. Con el objetivo de analizar el estado actual de los suelos agrícolas en los departamentos de León y Chinandega de acuerdo a sus indicadores biológicos más comunes, respiración microbiana del suelo e índice de mineralización. La estimación de la respiración del suelo brinda información sobre de la dinámica de los microorganismos y de la salud del suelo. Se registran los resultados y análisis del experimento, en el cual se determinó la actividad microbiana mediante la medición de la respiración basal del suelo, (CO2 desprendido por unidad de tiempo). Se utilizó el método Isermeyer, 1952. Así como la identificación en campo de las condiciones actuales de la salud de los suelos. Los resultados obtenidos nos muestran que el departamento de León presento la mayor tasa de respiración basal con 180 &µg de CO2 /gr de suelo / día, en comparación al departamento de Chinandega que obtuvo un máximo 70 &µg de CO2 /gr de suelo / día. La actividad microbiana relacionadas con el tipo de manejo de los suelos, demuestran que la menor actividad se presenta en suelo bajo sistemas convencionales del departamento de Chinandega con valores promedios de 33 &µg de CO2 / gr de suelo / día. Al calcular el índice de mineralización de los suelos por municipio se obtuvo que el municipio que presento el mayor índice fue Quezalguaque con 1.26 % para un contenido de materia orgánica alto, por el contrario La Paz Centro presento el menor porcentaje de mineralización con 0.195% para un contenido de materia orgánica bajo.

La relación de los indicadores biológicos con los parámetros de caracterización de suelos agrícolas, tales como sus características físicas, químicas y biológicas se observan en primera instancian en una correspondencia entre los suelos agrícolas con las mejores condiciones físicas-químicas y los de mayor actividad microbiana, así mismo las correlaciones existentes, llegan a determinar que en los suelos de mayor contenido en materia orgánica la mineralización es menor, posiblemente debido a la acumulación del sustrato orgánico, favoreciendo la inmovilización de elementos esenciales, resultado del uso y manejo convencional de la unidad productiva, lo que hace que estas propiedades sean buenos parámetros para evaluar la calidad y salud de los suelos agrícolas

Introducción

Nicaragua ha sido un país con una larga trayectoria agrícola y ganadera fundamentada en las excelentes características de los suelos; abundantes recursos hídricos superficiales y subterráneos para el riego; condiciones climáticas favorables, aunque afectadas en algunas zonas por sequías interestacionales y un potencial humano con alta tradición agropecuaria (www.simas.org.ni).

Los suelos del Pacífico, se originaron a partir de cenizas volcánicas en la porción norte y central. Estos suelos son francos, permiten el laboreo, optimizan la retención de humedad, y por su misma estructura y textura, mejoran el desarrollo radicular. Los suelos de Occidente siguen considerados como los mejores de Centroamérica, orientados a la producción de arroz, caña de azúcar y otros. (www.simas.org.ni/noticia.)

Las propiedades Físicas del suelo junto con las químicas y biológicas determinan entre otras la productividad de los suelos. El conocimiento de las propiedades físicas y químicas permite conocer mejor las actividades agrícolas vitales, como el laboreo la fertilización, el drenaje, la irrigación, la conservación de suelo y aguas y el manejo de residuos y cosecha. (www.educar-argentina.)

Los suelos son uno de los hábitats menos investigados de la tierra. Aunque generalmente no sea evidente a simple vista, están entre los hábitats más variados y contienen algunas de las colecciones más diversas de organismos vivos. El suelo es uno de los ecosistemas más complejos de la naturaleza: contiene miles de organismos diferentes, los cuales interactúan e intervienen en los ciclos globales que hacen posible toda forma de vida (los sistemas de apoyo de la vida). En ningún lugar en la naturaleza están las especies tan densamente concentradas como en las comunidades del suelo. Como ejemplo, un solo gramo de suelo puede contener muchos millones de individuos y varios miles de especies de bacterias. La biota del suelo incluye también las raíces que crecen en él e interactúan con otras especies sobre y bajo tierra. (fao.org 2010).

A nivel mundial, la producción agrícola presentó una gran evolución con la aplicación creciente de fertilizantes minerales y productos químicos, lo que se reflejó en un incremento interrumpido de los rendimientos agrícolas. A través de los años, para mantener ese potencial productivo, los cultivos requerían de una aplicación masiva de diversos insumos químicos, lo que empezó a generar, junto con su efecto positivo, una serie de condiciones y factores negativos en los agroecosistemas actuales, por lo que en muchos suelos agrícolas se observaron acumulaciones importantes de nitratos, nitritos, pesticidas y otras combinaciones ecológicamente dañinas.

Una de las principales causas de que no se hayan detenido a tiempo los procesos negativos en la agricultura intensiva, lo fue el desconocimiento de las implicaciones en el uso excesivo de los insumos y al poco estudio de su efecto sobre la microflora del suelo y sobre los procesos biológicos que condicionan la fertilidad de los mismos. El efecto final fue una destrucción sustancial de las asociaciones microbianas y su actividad funcional o bioquímica.

En la actualidad, los factores biológicos se han convertido en criterios importantes para valorar el manejo de los suelos, de tal forma que se crea la necesidad de orientar la producción agrícola hacia nuevas tecnologías fundamentadas en la recuperación de los suelos mediante un manejo agroecológico sostenido.

La fertilidad de un suelo se define como su capacidad para proporcionar a las plantas un medio físico, que permita su establecimiento y desarrollo y suministre, en cantidad y forma adecuada, los nutrimentos que necesitan para satisfacer sus necesidades durante toda su existencia. Las propiedades químicas, físicas, biológicas y climáticas que actúan normalmente en interacción, son las que identifican la fertilidad de los suelos. Entre estos factores, quizás los componentes biológicos sean los últimos que se han tomado en cuenta en investigación y producción de los cultivos, además hoy se acepta que la actividad de los microorganismos no solo es un factor clave en la fertilidad del suelo, sino que también lo es en la estabilidad y funcionamiento de ecosistemas naturales como los agroecosistemas (Trasar et al., 2000).

Como es bien conocido, las partículas minerales y orgánicas del suelo se asocian para formar agregados, constituyendo un enramado de materia que queda inmerso en las llamadas fases gaseosa (la atmósfera del suelo) y fase líquida (la solución acuosa del suelo), que en conjunto es un hábitat favorable para los microorganismos. Tanto en la superficie de las partículas, como en el interior de los agregados, o bien asociados a las raíces de las plantas, se ha detectado una amplia variedad de microorganismos. Entre éstos se incluyen bacterias, hongos, algas y protozoos, además de virus, cuyas cifras indican decenas de millones de microorganismos viables, muchos de ellos cultivables por gramo de suelo. Sin embargo, la disponibilidad de nutrientes asimilables y particularmente la de sustratos carbonados metabolizables (materia orgánica lábil), limita la actividad de la microbiota. (Acuña et al., 2006).

Los micro-organismos del suelo son muy sensibles a cualquier cambio. Por tanto, para que exista una buena actividad biológica, es necesario que también exista estabilidad. Más aún, para un mismo tipo de suelo es importante que ésta sea la misma a lo largo de las diversas estaciones del año. Esto implica una protección constante del exceso de sol, lluvia, viento, etc. La actividad microbiana de un suelo es responsable directa de su fertilidad. Esta actividad es responsable de la producción de sustancias orgánicas que las plantas utilizan. Además de las bacterias y de otros organismos fijadores simbióticos o libres de bacterias y nitrógeno, cada vez se conoce más acerca del papel de los hongos asociados a las raíces de las plantas llamados Micorrizas, que aumentan el área de absorción de diversos minerales del suelo, tales como Fósforo (P), Calcio (Ca), Magnesio (Mg), etc. (www. eraecologica.org).

A pesar de la importancia para la vida, el suelo no ha recibido de la sociedad la atención que merece. Su degradación es una seria amenaza para el futuro de la humanidad. Por lo tanto, los científicos se enfrentan al triple desafío de intensificar, preservar e incrementar la calidad de la tierra. Para ello, es necesario contar con una sólida concepción de la calidad y con indicadores de calidad o salud de la tierra y de manejo sostenible de la misma, tal como se cuenta para dar seguimiento a variables sociales y económicas. En este trabajo se analizan algunas características del suelo que indican una relación entre la actividad de microorganismos y la calidad del mismo. El adecuado manejo de los conceptos sobre estos temas debe redundar en un mejor manejo de la sostenibilidad del recurso, de la agricultura sostenible y en la toma de decisiones certeras en cuanto al uso del suelo. El desarrollo de indicadores biológicos de calidad del suelo debería basarse en el uso de este recurso y en la relación entre los indicadores y la función del suelo que se esté evaluando. Deben considerarse propiedades edáficas que cambien en un periodo de tiempo relativamente corto. (Bautista et al., 2004).

II. OBJETIVOS

Objetivo general:

Analizar el estado actual de suelos agrícolas en los departamentos de León y Chinandega de acuerdo a sus indicadores biológicos.

Objetivos específicos:

• Determinar la tasa de respiración basal de suelos agrícolas de León – Chinandega y su interacción con el estado actual de los suelos.

• Determinar el índice de mineralización de la materia orgánica en suelos de estudio.

• Comparar el estado actual de los suelos de León – Chinandega en base a los indicadores agroecológicos.

Marco teórico

3.1 Suelos.

El suelo constituye el fundamento más importante de la producción agropecuaria y la alimentación humana.

En la agricultura moderna se ha impuesto el concepto del suelo como un simple medio de producción, cuya función, en el caso más extremo, se limita a sostener las raíces de la planta, mientras todo lo demás se añade en forma de sustancias minerales o sintéticas. Lastimosamente¸ hasta hoy en día se reproducen estas simplificaciones en algunos textos científicos sobre el suelo.

La ciencia del suelo o edafología define su objeto de estudio como una delgada capa superior de la corteza terrestre, donde la litosfera, es decir el material mineral original, ha sido transformada sustancialmente y se mezcla con la atmosfera, la hidrosfera y la biosfera. Eso significa que se puede hablar de suelo solamente donde estén presentes estas cuatro esferas. No existe suelo, p.ej., en un desierto donde nunca llueve, porque falta la hidrosfera y la biosfera, ni tampoco al fondo del mar, donde falta la atmosfera. (Benzing. A 2001).

3.2 Suelos de Nicaragua.

Los suelos del Pacífico de Nicaragua son de origen volcánico reciente, y localmente han sido afectados por erupciones durante los últimos 10,000 años. Como los volcanes activos están más cercanos a la costa Pacífica, donde las cenizas son llevadas por los vientos dominantes, la renovación de la fertilidad de los suelos por esta acción ha sido menor en la vertiente caribeña. A veces oímos que los suelos volcánicos son todos fértiles, aunque en realidad son muy variables en calidad. Su fertilidad depende tanto de la naturaleza del material volcánico original como de su susceptibilidad hacia los procesos principales de la formación de suelos; clima (temperatura, humedad, vientos), flora, fauna, relieve y drenaje, tiempo, y el impacto humano. Su buena porosidad permite cultivar en laderas con fuertes pendientes, aunque muchos muestran deficiencias de fósforo, azufre y del micronutriente boro.

En Nicaragua, algunos suelos profundos de cenizas tienen la desventaja de drenar y secarse rápidamente, pero los suelos de las costas de los lagos de Nicaragua y Managua, con contenidos más altos de arcilla, mantienen mejor la humedad y así han sido más favorables para el cultivo. Sin embargo, hay áreas extensas del llamado talpetate en el sur de Nicaragua, que son considerados antiguos flujos de lava. El talpetate forma una capa relativamente impermeable cuya profundidad puede variar desde muy cerca de la superficie a dos metros en un área muy pequeña. El talpetate puede impedir el crecimiento de raíces, limitando la capacidad de cultivos y árboles de aguantar periodos secos. Los vientos también pueden causar erosión en suelos al descubierto, en particular en topografías planas o de pendiente moderada. En el noroeste de Nicaragua (zona de León y Chinandega) se han presentado problemas graves con erosión por viento, necesitando rompe vientos para reducirla. (Boshier et al., 2004).

3.3 Clasificación de los suelos de Nicaragua.

3.3.1 Vertisoles (Sonzocuite): Son suelos minerales de desarrollo reciente, con horizonte superficial de poco espesor, muy arcillosos, que durante la estación seca se contraen y presentan grietas anchas y profundas y durante la estación lluviosa se expanden, tienen formación de micro relieve en la superficie, son de muy profundos a moderadamente profundos (que no tienen contacto rocoso a menos de 50 cm de profundidad), la fertilidad del suelo es de alta a baja, formados de sedimentos lacustres o lagunares, de tobas, basaltos y otras rocas ricas en bases y fácilmente meteorizables, en pendientes de 0–8%, también se encuentran en pendientes de hasta 15%.

3.3.2 Suelos Entisoles: Son suelos minerales de formación reciente que tienen poca o ninguna evidencia de desarrollo de horizontes genéticos, la mayoría no poseen el horizonte superficial con algún nivel de desarrollo, pero cuando se encuentra tiene colores claros (epipedón ócrico) u oscuros (epipedón úmbrico), la profundidad varía de profundos a muy superficiales, relieve de plano a muy escarpado, la fertilidad del suelo es alta a baja, en algunos suelos las inundaciones son frecuentes y prolongadas durante la estación lluviosa.

3.3.3 Suelos Inceptisoles: Son suelos minerales de desarrollo incipiente, de poco profundos a muy profundos; el horizonte superficial es de colores claros (epipedón ócrico) o de colores oscuros (epipedón úmbrico) y el subsuelo tiene un horizonte alterado (horizonte cámbico) de textura franco arenosa muy fina a arcillosa, con estructura de suelo o ausencia de estructura de roca por lo menos en la mitad del volumen; con inundaciones ocasionales y prolongadas en algunas áreas, sobre todo en la región Atlántica de nuestro país, donde el contenido de aluminio fluctúa de alto a medio. Se presentan en relieve de plano a muy escarpado, la fertilidad se presenta de muy baja a alta. Son desarrollados de sedimentos aluviales, fluviales, coluviales, de cenizas volcánicas, de rocas básicas y ácidas.

3.3.4 Suelos Mollisoles: Son suelos minerales con estado de desarrollo: incipiente, joven o maduro. Con un horizonte superficial (epipedón móllico) de color oscuro, rico en humus, bien estructurado, suave en seco y un subsuelo de acumulación de arcilla aluvial (un horizonte argílico, o un horizonte cámbico cargado de arcilla); de poco profundos a muy profundos, fertilidad de baja a alta; desarrollados de depósitos aluviales y lacustres sedimentados de origen volcánico, rocas básicas, ácidas, metamórficas, sedimentarias y piroplásticas.

3.3.5 Suelos Alfisoles: Suelos minerales maduros, bien desarrollados. Con un horizonte superficial de color claro (epipedón ócrico) o de color oscuro (epipedón úmbrico) y un subsuelo de acumulación de arcilla aluvial (horizonte argílico); de muy profundos a pocos profundos (60 a > 120 cm). En relieve de plano a muy escarpado, con una fertilidad de baja a media; desarrollados a partir de rocas ácidas, básicas, metamórficas, materiales indiferenciados y estratos sedimentarios de lutitas.

3.3.6 Suelos Ultisoles: Son suelos que tienen un drenaje interno natural de imperfecto a bien drenados, de profundos a muy profundos, en relieve de plano a muy escarpado, la fertilidad  natural tiene valores de baja a media, con un contenido variable de aluminio, se han desarrollado de rocas básicas, intermedias y ácidas, de sedimentos aluviales, coluviales  y fluviales. 

3.3.7 Suelos Oxisoles: Son suelos minerales seniles, en la última etapa de intemperización química, con un horizonte superficial de colores claros que descansa sobre un subsuelo muy grueso de color rojo amarillento, muy profundos, moderadamente estructurado, con altas concentraciones de Hierro (Fe) y Aluminio (Al), bien drenados, muy ácidos, con un alto contenido en aluminio intercambiable, de relieve ondulado a escarpado, fertilidad muy baja, desarrollados de rocas ultra básicas (diabasa o basalto ultra básico). 

3.3.8 Suelos Histosoles: Son suelos orgánicos muy profundos con un horizonte superficial de gran espesor, que contiene más del 20% de materia orgánica, por el alto contenido de tejido orgánico; con drenaje interno pobre a muy pobre, en relieve plano depresional y áreas pantanosas, con  fertilidad baja a alta, desarrollados a partir de acumulación de depósitos orgánicos y sedimentos lacustres y fluviales. La mayor parte del año, tienen el nivel freático en o sobre la superficie del suelo. (INETER, 2006).

3.4 Suelos de León Caracterización.

3.4.1 Suelos de Larreynaga, Malpaisillo.

En la Planicie, se encuentran los mejores suelos para la producción agrícola intensiva; son suelos profundos, bien drenados, de textura franco arcillosa, de topografía plana alternados con suelos de textura pesada, arcillosos de drenaje imperfecto a mal drenados conocidos como Vertisoles o Sonzocuite; esta planicie se separa en dos Zonas por las formaciones de lomeríos, tomando los nombres de las poblaciones que albergan: la Planicie de Malpaisillo, en el Sector Oeste y la Planicie de Larreynaga en el Sector Este; en ellas, se identifican a los llanos de La Palmera y Sinecapa, respectivamente.

Los Suelos de la Planicie de Malpaisillo, presentan una canícula muy prolongada, más de 30 días consecutivos; por lo que se hace necesario el riego para la producción de primera; los suelos de la Planicie de Larreynaga, presentan una topografía suavemente ondulada, con pendientes de 8 a 15 % y se encuentra fuertemente erosionados por el uso intensivo y sin prácticas de manejo y conservación de suelos.

3.4.2 Suelos de La Paz Centro.

Los suelos de La Paz Centro se caracterizan por ser suelos que van de profundos a moderados superficiales, de color rojizo con subsuelos arcillosos que se derivan de cenizas volcánicas, siendo ricos en minerales básicos se encuentran en las planicies con pendientes casi planas y onduladas.

Los suelos predominantes en el municipio son arena franca muy fina, franco arenoso, franco arcilloso, franco limoso y limo, arcillo arenoso, arcillo limoso con menos del 60% de arcilla y las arcillas pesadas (Vertisoles mayor del 60% de arcilla) estos suelos se encuentran distribuidos en todo el territorio existiendo áreas especificas de localización. Así se tiene que en la parte sur y sureste del municipio predominan los suelos Vertisoles; al oeste suelos con textura moderadamente finas (arena franca muy fina, franco arenoso, franco arcilloso, franco limoso y limo, arcillo arenoso, arcillo limoso) en la parte noreste, los suelos específicamente en la comarca momotombo los suelos arenosos que se han desarrollado a partir de sedimentos aluviales y lacustres.

3.4.3 Suelos de Quezalguaque.

Se encuentran los mejores suelos para la producción agrícola intensiva; son suelos profundos, bien drenados, de textura franco arcillosa, de topografía plana; este sector abarca la parte central y Sur del territorio; comprende algunas inclusiones de suelos arcillosos pesados de drenaje imperfecto o áreas de llano, buenos para la agricultura de riego o pasto con pendientes de 0 a 8%, bueno para todo tipo de cultivo adaptable a la región, se encuentra un área de lava volcánica, aproximadamente unas 20 Ha y un área de suelos pedregosos, unas 250 Ha. aproximadamente.

En el Pie de Monte de la Cordillera de los Maribios, los suelos son frágiles, superficiales, pedregosos en algunas localidades, erosionados por la deforestación, presenta muchos barrancos y su uso potencial es para la Conservación de recursos naturales; siendo el Pie de Monte de un área protegida por decreto de Ley, debe ser reforestada, las actividades productivas de los pobladores afincados en el sector deben ser controladas y orientadas a la producción forestal, agrosilvopastoril y agroforestal con tecnología agroecológica; este Sector abarca las localidades de: La Joya, Zarandajo, Casa, El Guanacastal, y la Colonia Cristo Rey. Entre El Guanacastal y la Colonia Cristo Rey, se evidencia una Zona de unas 100 Ha, con muy buenos suelos para la agricultura intensiva, la que debe ser manejada con prácticas de tecnología agroecológica y en sistemas de producción agroforestal.

3.4.4 Suelos de Telica.

Los suelos son derivados de cenizas volcánicas recientes y antiguas, además de rocas volcánicas. Estos suelos pueden ser desde altamente productivos a improductivos, recomendados para la forestaría, pastizales y agricultura, con tratamientos especiales de conservación. Con fertilizantes y agua presentan alta productividad; la restricción se basa en su profundidad. El equilibrio de los acuíferos está limitado a la intensidad de uso.

En la Planicie del Pacífico o Planicie de Telica, Sector Sur, se encuentran los mejores suelos para la producción agrícola intensiva; son suelos profundos, bien drenados, de textura franco arcillosa, de topografía plana; esta planicie incluye la Planicie de Las Marías en el sector Noroeste del municipio. Los Suelos del Sector Norte, se ubican en la planicie de Malpaisillo, son igualmente buenos suelos para la agricultura intensiva.

En las planicies se encuentran algunas inclusiones de suelos arcillosos pesados de drenaje imperfecto o áreas de llano, buenos para la agricultura de riego o pasto: en el sector Norte se encuentra una zona de topografía ondulada con alturas hasta de 216 msnm. , Lomas Las Mesas, y el Cerro Tagüistepe de 102 msnm. , donde los suelos son buenos para uso agroforestal o silvopastoril; y en el sector Sur se encuentra un área de lava volcánica, aproximadamente unas 200 Ha.

3.4.5 Suelos del Jicaral.

Los suelos del Jicaral son muy irregulares, el terreno es pedregoso, quebrado y árido. Tiene un clima de Sabana tropical. El Municipio se encuentra en los límites norte de la cuenca hidrográfica de los lagos de Managua y Nicaragua. Este Municipio se caracteriza por tener una vegetación caducifolia. (www.inifom.gob.ni/,2004).

3.5 Suelos de Chinandega Caracterización.

3.5.1 suelos de Chinandega

El territorio del municipio de Chinandega, abarca una diversidad de regiones ecológicas. La porción suroeste del municipio, donde se asienta la cabecera municipal del mismo nombre, forma parte de la fértil llanura de origen volcánico que corre paralela a la cordillera de los Maribios. El municipio se extiende también sobre esta cordillera, abarcando en su zona central y oriental una gran parte del complejo volcánico dominado por las cumbres de los volcanes Chonco, San Cristóbal y Casita, caracterizados por los suelos arenosos de sus faldas y ligeramente más fresco. En su extremo norte, el municipio se conecta con el ecosistema de manglares y pantanos salobres que bordean el rio Estero Real. Finalmente en su frontera noreste, limitando con los municipios de Villanueva y Somotillo, su territorio llega al borde donde comienzan los llanos (terrenos arcillosos y/o pedregosos) de la región más seca que se extiende hacia las mesetas segovianas.

La llanura que está al pie de la cordillera de los Maribios, ha sido fertilizada desde el periodo cuaternario por cenizas arrojadas por los volcanes que brotaron en la cordillera y que fueron arrastradas por los vientos que normalmente soplan de este a noreste, para ser depositadas en las llanuras. La acumulación de estas cenizas volcánicas ha conformado suelos fértiles, profundos y de textura franco-limosa, reconocidos como uno de los terrenos más favorables para el desarrollo de la agricultura a nivel nacional (Incer 1970)

4.5.2 Suelos de Posoltega

Posoltega posee un total de 12,250.42 hectáreas, de las cuales 6,582.10 hectáreas (53.70%) del total del municipio, concentra en un 94% aproximadamente los cultivos anuales de agro exportación y producción para consumo local, asimismo la producción cañera y las industrias del municipio, asimismo las zonas de mayor desarrollo urbanístico, con la carretera Panamericana que atraviesa el municipio de este a oeste. Como zona está comprendida entre la Cordillera de los Maribios y la zona costera.

Comprende las Planicies Nagrandana, con los mejores suelos agropecuarios y las mayores reservas de aguas subterráneas de la región, caracterizada por mesetas y colinas con suelos de vocación pecuaria y forestal.

Es el territorio de mayor desarrollo regional, con los mejores suelos agropecuarios y amplios de la región, de topografía plana y potencial de recursos hídricos para el consumo humano e irrigación. (www.inifom.gob.ni,2004)

3.6 Características químicas y biológicas de los suelos.

La fertilidad y el funcionamiento de los suelos dependen en una gran proporción de las propiedades bioquímicas y microbiológicas, ya que son muy importantes para definir las principales funciones edáficas: productiva, filtrante y degradativa. Por lo tanto, la actividad biológica y bioquímica del suelo es de importancia capital en el mantenimiento de la fertilidad de los hábitats terrestres y consecuentemente el funcionamiento de los ecosistemas forestales y agrícolas.

3.6.1 Indicadores biológicos y bioquímicos del suelo

3.6.1.1 Bacterias:

La función básica de las bacterias es la descomposición y mineralización de los residuos orgánicos, de donde obtienen su fuente energética y alimenticia. Mediante su metabolismo liberan al medio sustancias como enzimas, proteínas, reguladores de crecimiento, metabolitos y algunos nutrientes. Los beneficios de las bacterias para los cultivos se relacionan con un incremento en la cantidad de raíces y un aporte importante de elementos básicos para el desarrollo y producción.

El número de bacterias tiene una estrecha relación con algunas propiedades físicas del suelo, como la textura, estructura, porosidad, aireación y retención de humedad, ya que su actividad se beneficia con una mayor disponibilidad de oxígeno, principalmente en aquellos suelos con poca compactación y sin excesos de agua. (www.fontagro.org)

Dentro de las propiedades químicas que favorece la actividad de las bacterias se encuentra un pH cercano a la neutralidad, una baja acidez, altos contenidos de materia orgánica y alta disponibilidad de algunos elementos necesarios para su metabolismo, como N, Ca y Mg.

También es importante tomar en cuenta los factores que pueden afectar negativamente las poblaciones de bacterias, dentro de éstos está la presencia de otros organismos antagónicos y de sustancias contaminantes en el suelo, así como la aplicación de agroquímicos. (www.fontagro.org)

3.6.1.2 Hongos:

La función básica de los hongos es la descomposición y mineralización de los residuos orgánicos frescos o recién incorporados al suelo, por esto se les conoce como descomponedores primarios que mediante su metabolismo libera gran cantidad de enzimas capaces de destruir compuestos de estructuras complejas, para así obtener su fuente energética y alimenticia. Además liberan al medio proteínas, reguladores de crecimiento, metabolitos y algunos nutrientes.

Los beneficios de los hongos para los cultivos se relacionan con un incremento en la cantidad de raíces, una protección al ataque de fitopatógenos y un aporte importante de elementos básicos para el desarrollo y producción.

Al igual que las bacterias y actinomicetos, la disponibilidad de oxígeno en el medio es importante, ya que el número de hongos del suelo tiene una estrecha relación con propiedades físicas relacionadas con la función filtrante del suelo: textura, estructura, porosidad, aireación y retención de humedad. En cuanto a parámetros químicos, se favorece la actividad de los hongos a un pH del suelo medianamente ácido, una acidez intercambiable intermedia, altos contenidos de materia orgánica y alta disponibilidad de elementos esenciales. Organismos antagónicos y sustancias contaminantes son factores que también afectan la actividad de los hongos en el suelo. (www.fontagro.org)

Los ciclos de algunos nutrientes mayoritarios, como el carbono, demuestran que la biomasa microbiana es clave en la dinámica de los nutrientes esenciales en el sistema edáfico; por ello, algunos autores afirman que la biomasa microbiana y su actividad en el suelo puede ser empleada como índice de comparación entre sistemas naturales o como indicador de las variaciones sufridas en el equilibrio de un suelo debido a la presencia de agentes nocivos o su manejo productivo (Doran et al., 1994).

Es decir, que los parámetros microbiológicos, y por lo tanto bioquímicos, sirven para indicar posibles cambios netos en el equilibrio del suelo que no podrían detectarse con métodos tradicionales (Brookes, 1985; Doran et al., 1994; García y Hernández, 2000).

Algunos autores (Nannipieri,1984; Brookes,1985; Doran et al.,1994) recomiendan indicadores sencillos de medir y de interpretar. Los más comunes que se utilizan son, entre otros, la biomasa microbiana, la respiración del suelo y las relaciones con la materia orgánica y el estado fisiológico del suelo, donde se ve involucrada la energía en los procesos orgánicos. En cuanto a la biomasa microbiana, este indicador expresa la cantidad de microflora presente en el suelo a través de la extracción del carbono microbiano. El mismo se ve afectado por la agroclimatología que sufren las muestras in situ, es decir la humedad, el calor, la biodiversidad de residuos orgánicos al ecosistema y por sustancias agresivas a la actividad microbiana. (Acuña et al., 2006)

3.6.2 Materia orgánica del suelo (MO)

Indudablemente se trata del componente mas importante del suelo para la agricultura orgánica. La MO influye en todos los demás aspectos del suelo: en su estructura, en su capacidad de retener el agua, en su aireación, el contenido y la disponibilidad de nutrientes, el pH, la CIC, y a largo plazo incluso en la textura. La mayoría de los suelos agrícolas contienen entre 0,5 y 3% de MO pero el porcentaje en suelos volcánicos es muchas veces más alto, al igual que en suelos orgánicos, (Benzing. A 2001).

Se sabe que la materia orgánica es indispensable para el mantenimiento de la micro y mesovida del suelo. Y no hay duda de que la bioestructura y toda productividad del suelo se basa en la presencia de materia orgánica en descomposición o humificada.

¿Qué es materia orgánica? Es toda sustancia muerta en el suelo, ya sea que provenga de plantas, microorganismos, excreciones animales (de la fauna terrestre), ya sea de la meso y macrofauna muerta. (Primavesi, 1982)

3.6.3 Microbiota del suelo.

La fracción biótica de la materia orgánica, formada por microorganismos vivos, desempeña un papel básico en los suelos, al ser la responsable última del estado de la materia orgánica, y en general, del desarrollo y funcionalidad del ecosistema (Smith et al., 1993). La microbiota del suelo influye tanto en el establecimiento de los ciclos biogeoquímicos como en la formación de la estructura de los suelos (Roldan et al., 1994) por lo que resulta de gran interés en conocer los factores que regulan su tamaño, actividad y estructura (Zeller et al., 2001). La microbiota es responsable de entre el 80 y el 90% de procesos que tienen lugar en el suelo (Nannipieri y Badalucco, 2003).

La población microbiana del suelo puede ser muy numerosa, dicha población puede alcanzar entre 108 y 109 células por gramo de peso seco, valorado microscópicamente. Hay que tener en cuenta que sólo han sido cultivados aproximadamente un 10% de los organismos microscópicamente observables de la biomasa del suelo (Prescott et al., 2004). La microbiota del suelo representa entre el 1 y el 3% de la materia orgánica y está compuesta por bacterias, actinomicetos, hongos, algas y protozoos. (Labrador, 2001).

Las bacterias presentan una gran variedad fisiológica, y por lo general, es el grupo más numeroso del suelo. La mayoría son heterótrofas, y, aunque tienen un papel importante en la degradación de la materia orgánica, son poco eficaces en la formación del humus (Prescott et al., 2004)

El grupo de los actinomicetos presenta una gran variabilidad; considerándolos como un grupo de transición entre las bacterias y los hongos. Son organismos heterótrofos, aerobios, poco tolerantes a la acidez y juegan un papel importante en la formación de sustancias húmicas. Los hongos del suelo presentan una alta heterogeneidad y diversidad. Han sido estudiados ampliamente por su importancia en la descomposición de tejidos vegetales y animales, por su papel en la rizosfera, por la formación de micorrizas y por su capacidad fitopatógena. Son organismos heterótrofos y por regla general aerobios estrictos. Son capaces de degradar un alto número de sustratos, como la lignina, celulosa, quitina, o la queratina, entre otros (Prescott et al., 2004)

La biomasa microbiana se ve afectada por factores como la temperatura (Wardle, 1992), humedad (Van Gestel et al., 1993), contenido en arcillas (Kaiser et al., 1992) y pH (Carter, 1986). La influencia de la topografía del terreno en el movimiento del agua y la consecuente redistribución de los materiales transportados por ella puede influir o controlar el tipo e intensidad de los procesos del suelo. La respuesta microbiana a la redistribución de los nutrientes y la humedad debido a la topografía puede alterar el ciclo de nutrientes (Chen y Chiu, 2000).

La biomasa microbiana varía con las fluctuaciones anuales de temperatura, humedad y disponibilidad de nutrientes (Arunachalan et al., 1999). No obstante, estas variaciones estacionales dependen del ecosistema en cuestión (Chen et al., 2005). La comunidad microbiana también varía con la profundidad del suelo, encontrándose una mayor biomasa en la superficie (Fierer et al., 2003; Chen et al., 2005), siendo la superficie del suelo bastante rica en fuentes de carbono debido al aporte de restos vegetales y exudados vegetales. Por el contrario, el carbono en los horizontes más bajos suele ser limitante (Ajwa et al., 1998; Trumbore, 2000). Estos cambios en la disponibilidad de carbono van a afectar a la distribución microbiana del suelo (Griffiths et al., 1999; Fierer et al., 2003).

El contenido de materia orgánica y arcilla de los agregados determina la distribución espacial de los microorganismos, de tal manera que la mayor diversidad se encuentra en los microagregados de 2-20 µm. Tal circunstancia se debe a que este tipo de agregados tienen elevados porcentajes de carbono y nitrógeno y además ofrecen nichos para que los microorganismos puedan eludir a los protozoos depredadores (Van Gestel et al., 1996). Los hongos son la comunidad dominante en macroagregados mientras en los microagregados el grupo mayoritario son las bacterias (Guggeberger et al., 1999).

La microbiota del suelo ha sido estudiada ampliamente en diferentes ambientes, como el desierto polar (Horowitz et al., 1972), la tundra (Zhou et al., 1997), bosques boreales (Henckel et al., 2000), costas marinas (Chen et al., 2005), los trópicos (Gomes et al., 2001), desiertos de montaña (Bailey et al., 2002) o zonas contaminadas (Kandeler et al., 2000).

Dentro de cada suelo se encuentran diversos microhábitats con una alta actividad biológica que se conocen como "puntos calientes" (Nannipieri et al., 1990). Un punto caliente por excelencia es la rizosfera que es la zona de interacción entre las raíces de las plantas y los microorganismos (Lynch, 1990). La comunidad microbiana que se encuentra en esta zona difiere notablemente de la microbiota característica del suelo, ya que aquí las plantas crean un hábitat único para el desarrollo de los microorganismos.

3.6.4 Actividad microbiana del suelo

Podemos medir la actividad metabólica de microorganismos heterotróficos del suelo estudiando la mineralización de sustratos orgánicos. Definimos mineralización como la degradación completa de un compuesto a sus constituyentes minerales, en donde el carbono orgánico es oxidado hasta CO2. Dado que la descomposición de un sustrato orgánico por medio del proceso de respiración aeróbica tiene como productos principales CO2 y H2O, la evolución de CO2 puede utilizarse como un indicador bastante preciso de la actividad respiratoria de comunidades en agua y suelo. (ocw.um.es /ciencias/ ecología/lectura).

La actividad microbiana del suelo puede ser estimada indirectamente en la determinación de la respiración basal. Esta consiste en determinar la producción de O2 en el medio o bien la concentración de CO2 desprendido (función de la actividad biológica y del contenido del suelo en carbono orgánico fácilmente mineralizable), mediante la técnica de incubación estática que captura el producto de mineralización en una solución alcalina durante un periodo de tiempo bajo condiciones ambientales óptimas (Alef y Nannipieri, 1995; García et al., 2003).

Comúnmente se analiza la tasa de evolución de CO2 proveniente de la mineralización del sustrato orgánico del suelo. El flujo de CO2 teóricamente representa una medición integrada de la respiración de raíces, respiración de la fauna del suelo y la mineralización del carbono desde las diferentes fracciones de la materia orgánica del suelo y del mantillo. Las mediciones también proveen una indicación sensitiva de la respuesta de la actividad microbiana a variaciones de temperatura y humedad, los efectos de humedecimiento – secado, la aplicación de agroquímicos o elementos metálicos, la exudación de sustancias supresoras y el manejo del medio, entre otros (García et al., 2003; Peña, 2004).

A pesar de sus limitaciones, la respiración continúa siendo el método más popular que se usa como indicador de la actividad microbiana y de la descomposición de sustratos específicos del suelo. Estos parámetros indican de manera fehaciente la mineralización que ocurre en el sustrato orgánico del suelo y son indicadores de la calidad de la materia orgánica y salud del suelo. (Acuña et al., 2006)

3.7 Características físicas de suelo

Las propiedades físicas permiten conocer mejor las actividades agrícolas fundamentales como el laboreo, la fertilización, el drenaje, la irrigación, la conservación de suelos y agua, así como, el manejo adecuado de los residuos de cosecha. Tanto las propiedades físicas como las químicas, biológicas y mineralógicas determinan, entre otras, la productividad de los suelos. (www.slideshare.net)

3.7.1 Estructura

Se la define como el arreglo de las partículas del suelo. Se debe entender por partículas, no solo las que fueron definidas como fracciones granulométricas (arena, arcilla y limo), sino también los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregación de las fracciones granulométricas. Por lo tanto, «partícula» designa a toda unidad componente del suelo, ya sea primaria (arena, limo, arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural). (www.fagro.edu.uy)