La edafología (del griego ἔδαφος , edaphos , "ground", -λογία , -logia ) es una de las dos divisiones principales de la ciencia del suelo , la otra es la pedología . [1] [2] La edafología tiene que ver con la influencia de los suelos en los seres vivos, particularmente las plantas. La edafología incluye el estudio de cómo el suelo influye en el uso de la tierra por la humanidad para el crecimiento de las plantas [3] , así como el uso general de la tierra por parte del hombre. [4] Los subcampos generales dentro de la edafología son la ciencia del suelo agrícola (conocida por el término agrología en algunas regiones) yciencia ambiental del suelo . (La pedología se ocupa de la pedogénesis, la morfología del suelo y la clasificación del suelo).
En Rusia, la edafología se considera equivalente a la pedología, pero se reconoce que tiene un sentido aplicado consistente con la agrofísica y la agroquímica fuera de Rusia.
Historia [ editar ]
Jenofonte (431–355 a. C.) y Catón (234–149 a. C.) fueron primeros edafólogos. Jenofonte notó el efecto beneficioso de convertir un cultivo de cobertura en la tierra. Cato escribió De Agri Cultura ("Sobre la agricultura") que recomendaba la labranza , la rotación de cultivos y el uso de legumbres en la rotación para generar nitrógeno en el suelo. También ideó la primera clasificación de capacidad del suelo para cultivos específicos.
Jan Baptist van Helmont (1577–1644) realizó un famoso experimento, cultivando un sauce en una maceta y suministrando solo agua de lluvia durante cinco años. El peso ganado por el árbol fue mayor que la pérdida de peso del suelo. Llegó a la conclusión de que el sauce estaba hecho de agua. Aunque solo fue parcialmente correcto, su experimento reavivó el interés por la edafología. [6]
Áreas de estudio [ editar ]
Ciencia del suelo agrícola [ editar ]
La ciencia del suelo agrícola es la aplicación de la química, física y biología del suelo que se ocupa de la producción de cultivos. En términos de química del suelo , pone especial énfasis en los nutrientes de las plantas de importancia para la agricultura y la horticultura , especialmente con respecto a la fertilidad del suelo y los componentes de los fertilizantes .
El manejo del suelo es una tradición fuerte dentro de la ciencia del suelo agrícola. Más allá de prevenir la erosión y degradación del suelo en las tierras de cultivo, la agricultura busca mantener el recurso agrícola del suelo mediante el uso de acondicionadores de suelo y cultivos de cobertura .
Ciencia ambiental del suelo [ editar ]
La ciencia ambiental del suelo estudia nuestra interacción con la pedosfera más allá de la producción de cultivos. Los aspectos fundamentales y aplicados del campo abordan las funciones de la zona vadosa , la evaluación y función del sitio del campo de drenaje séptico , el tratamiento de las aguas residuales , las aguas pluviales , el control de la erosión , la contaminación del suelo con metales y pesticidas, la remediación de suelos contaminados, la restauración de humedales , la degradación del suelo y Manejo de nutrientes ambientales . También estudia el suelo en el contexto de la planificación del uso de la tierra , el calentamiento global.y lluvia ácida .
La ciencia del suelo agrícola es una rama de la ciencia del suelo que se ocupa del estudio de las condiciones edáficas relacionadas con la producción de alimentos y fibra . En este contexto, también es un componente del campo de la agronomía y, por lo tanto, también se describe como agronomía del suelo .
Historia [ editar ]
Antes del desarrollo de la pedología en el siglo XIX, la ciencia agrícola del suelo (o edafología ) era la única rama de la ciencia del suelo. El sesgo de la ciencia del suelo temprana hacia la visualización de los suelos solo en términos de su potencial agrícola continúa definiendo la profesión de la ciencia del suelo en entornos académicos y populares a partir de 2006 . (Baveye, 2006)
Estado actual [ editar ]
La ciencia del suelo agrícola sigue el método holístico. El suelo se investiga en relación con y como parte integral de los ecosistemas terrestres, pero también se reconoce como un recurso natural manejable .
La ciencia del suelo agrícola estudia la composición química, física, biológica y mineralógica de los suelos en su relación con la agricultura. Los científicos del suelo agrícola desarrollan métodos que mejorarán el uso del suelo y aumentarán la producción de alimentos y cultivos de fibra. El énfasis continúa creciendo en la importancia de la sostenibilidad del suelo. La degradación del suelo, como la erosión, la compactación, la disminución de la fertilidad y la contaminación, siguen siendo problemas serios. [1] Realizan investigaciones en riego y drenaje , labranza , clasificación del suelo , nutrición de las plantas , fertilidad del suelo y otras áreas.
Aunque maximizar la producción de plantas (y, por lo tanto, animales) es un objetivo válido, a veces puede tener un alto costo que puede ser fácilmente evidente (por ejemplo, una enfermedad de cultivo masiva derivada del monocultivo ) o a largo plazo (por ejemplo, el impacto de los fertilizantes químicos y pesticidas en la salud humana ) Un científico de suelos agrícolas puede idear un plan que pueda maximizar la producción utilizando métodos y soluciones sostenibles, y para hacerlo debe estudiar una serie de campos de la ciencia , incluida la ciencia agrícola , física , química , biología , meteorología y geología .
Tipos de suelo y sus variables [ editar ]
Algunas variables del suelo de especial interés para la ciencia del suelo agrícola son:
- Textura del suelo o composición del suelo: los suelos están compuestos de partículas sólidas de varios tamaños. En orden decreciente, estas partículas son arena , limo y arcilla . Cada suelo se puede clasificar según el porcentaje relativo de arena, limo y arcilla que contiene.
- Aireación y porosidad : el aire atmosférico contiene elementos como oxígeno , nitrógeno , carbono y otros. Estos elementos son requisitos previos para la vida en la Tierra. Particularmente, todas las células (incluidas las células de la raíz) requieren oxígeno para funcionar y si las condiciones se vuelven anaeróbicas , no respiran ni se metabolizan . La aireación en este contexto se refiere a los mecanismos por los cuales el aire se entrega al suelo. En los ecosistemas naturales, la aireación del suelo se logra principalmente a través de la actividad vibrante de la biota. Los humanos comúnmente airean el suelo labrando y arando, pero tal práctica puede causar degradación . La porosidad se refiere a la capacidad de retención de aire del suelo. Ver también caracterización del espacio poroso en el suelo .
- Drenaje: en suelos de mal drenaje, el agua que se entrega a través de la lluvia o el riego puede acumularse y estancarse. Como resultado, prevalecen las condiciones anaeróbicas y las raíces de las plantas se asfixian. El agua estancada también favorece los moldes de agua que atacan a las plantas . Por otro lado, en suelos con exceso de drenaje, las plantas no pueden absorber el agua adecuada y los nutrientes se lavan del medio poroso para terminar en las reservas de agua subterránea .
- Contenido de agua : sin humedad del suelo no hay transpiración , no hay crecimiento y las plantas se marchitan . Técnicamente, las células vegetales pierden su presión (ver presión osmótica y presión de turgencia ). Las plantas contribuyen directamente a la humedad del suelo. Por ejemplo, crean una cubierta frondosa que minimiza los efectos evaporativos de la radiación solar. Pero incluso cuando las plantas o partes de plantas mueren, la materia vegetal en descomposición produce una cubierta orgánica espesa que protege el suelo de la evaporación, la erosión y la compactación . Para más información sobre este tema, ver mantillo .
- Potencial hídrico : el potencial hídrico describe la tendencia del agua a fluir de un área del suelo a otra. Mientras que el agua suministrada a la superficie del suelo normalmente fluye hacia abajo debido a la gravedad, en algún momento se encuentra con una mayor presión que causa un flujo ascendente inverso. Este efecto se conoce como succión de agua.
- Horizonte : típicamente encontrado en suelos avanzados y maduros, el horizonte se refiere a la creación de capas de suelo con diferentes características. Afecta a casi todas las variables del suelo.
- Fertilidad : Un suelo fértil es rico en nutrientes y materia orgánica . Los métodos agrícolas modernos han hecho que gran parte de la tierra cultivable sea infértil. En tales casos, el suelo ya no puede soportar sus propias plantas con alta demanda nutricional y, por lo tanto, necesita una fuente externa de nutrientes. Sin embargo, hay casos en los que se cree que la actividad humana es responsable de transformar los suelos bastante normales en superfértiles (ver terra preta ).
- Biota y biota del suelo : los organismos interactúan con el suelo y contribuyen a su calidad de innumerables maneras. A veces, la naturaleza de la interacción puede no estar clara, pero una regla se está haciendo evidente: la cantidad y diversidad de la biota es "proporcional" a la calidad del suelo. Los clados de interés incluyen bacterias , hongos , nematodos , anélidos y artrópodos .
- Acidez del suelo o pH del suelo y capacidad de intercambio catiónico : las células de la raíz actúan como bombas de hidrógeno y la concentración circundante de iones de hidrógeno afecta su capacidad de absorber nutrientes. El pH es una medida de esta concentración. Cada especie de planta alcanza el máximo crecimiento en un rango de pH particular, sin embargo, la gran mayoría de las plantas comestibles pueden crecer en un pH del suelo entre 5.0 y 7.5.
Los científicos del suelo usan un sistema de clasificación del suelo para describir las cualidades del suelo. La Unión Internacional de Ciencias del Suelo respalda la Base de Referencia Mundial como el estándar internacional. [2]
Fertilidad del suelo [ editar ]
Los científicos del suelo agrícola estudian formas de hacer que los suelos sean más productivos . Clasifican los suelos y los prueban para determinar si contienen nutrientes vitales para el crecimiento de las plantas. Dichas sustancias nutricionales incluyen compuestos de nitrógeno , fósforo y potasio . Si cierto suelo es deficiente en estas sustancias, los fertilizantes pueden proporcionarlas. Los científicos del suelo agrícola investigan el movimiento de nutrientes a través del suelo y la cantidad de nutrientes absorbidos por las raíces de una planta.. Los científicos del suelo agrícola también examinan el desarrollo de las raíces y su relación con el suelo. Algunos científicos de suelos agrícolas intentan comprender la estructura y función de los suelos en relación con la fertilidad del suelo. Captan la estructura del suelo como un sólido poroso. Los marcos sólidos del suelo consisten en minerales derivados de las rocas y materia orgánica originada de los cuerpos muertos de varios organismos. El espacio poroso del suelo es esencial para que el suelo se vuelva productivo. Los poros pequeños sirven como depósito de agua que suministra agua a las plantas y otros organismos en el suelo durante el período sin lluvia. El agua en los pequeños poros de los suelos no es agua pura; lo llaman solución del suelo. En la solución del suelo, hay varios nutrientes vegetales derivados de minerales y materias orgánicas en el suelo. Esto se mide a través decapacidad de intercambio catiónico . Los poros grandes sirven como tubería de drenaje de agua para permitir que el exceso de agua pase a través del suelo durante las fuertes lluvias. También sirven como tanque de aire para suministrar oxígeno a las raíces de las plantas y otros seres vivos en el suelo. En resumen, los científicos del suelo agrícola ven el suelo como un recipiente, el más preciado para nosotros, que contiene todas las sustancias que necesitan las plantas y otros seres vivos en la tierra.
Preservación del suelo [ editar ]
Además, los científicos del suelo agrícola desarrollan métodos para preservar la productividad agrícola del suelo y disminuir los efectos sobre la productividad de la erosión por el viento y el agua. Por ejemplo, una técnica llamada arado de contornos puede usarse para prevenir la erosión del suelo y conservar la lluvia. Los investigadores en ciencias del suelo agrícola también buscan formas de utilizar el suelo de manera más efectiva para abordar los desafíos asociados. Dichos desafíos incluyen la reutilización beneficiosa de desechos humanos y animales utilizando cultivos agrícolas; aspectos del manejo del suelo agrícola para prevenir la contaminación del agua y la acumulación en el suelo agrícola de pesticidas químicos . Agricultura regenerativa Las prácticas se pueden utilizar para abordar estos desafíos y reconstruir la salud del suelo.
Empleo de científicos de suelos agrícolas [ editar ]
La mayoría de los científicos de suelos agrícolas son consultores, investigadores o maestros. Muchos trabajan en el mundo desarrollado como asesores agrícolas , estaciones experimentales agrícolas , agencias gubernamentales federales, estatales o locales, empresas industriales o universidades. Dentro de los EE.UU. pueden ser conducidos por el USDA 's Servicio de Extensión Cooperativa de oficinas, aunque otros países pueden usar universidades, institutos de investigación u organismos de investigación. En otros lugares, los científicos del suelo agrícola pueden servir en organizaciones internacionales como la Agencia para el Desarrollo Internacional y la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación .
La ciencia ambiental del suelo es el estudio de la interacción de los humanos con la pedosfera , así como los aspectos críticos de la biosfera , la litosfera , la hidrosfera y la atmósfera . La ciencia ambiental del suelo aborda los aspectos fundamentales y aplicados del campo, incluyendo: amortiguadores y calidad de las aguas superficiales, funciones de la zona de vadosis , evaluación y función del sitio de drenaje séptico , tratamiento de aguas residuales , aguas pluviales , control de la erosión , contaminación del suelo con metales y pesticidas,remediación de suelos contaminados, restauración de humedales , degradación del suelo , manejo de nutrientes , movimiento de virus y bacterias en suelos y aguas, biorremediación , aplicación de biología molecular e ingeniería genética para el desarrollo de microbios del suelo que pueden degradar contaminantes peligrosos, uso de la tierra , calentamiento global , lluvia ácida y el estudio de suelos antropogénicos , como terra preta . Gran parte de la investigación realizada en ciencias ambientales del suelo se produce mediante el uso de modelos.
El manejo del suelo es la aplicación de operaciones, prácticas y tratamientos para proteger el suelo y mejorar su rendimiento (como la fertilidad del suelo o la mecánica del suelo ). Incluye conservación del suelo , enmienda del suelo y salud óptima del suelo . En la agricultura , se necesita cierta cantidad de manejo del suelo, tanto en tipos no orgánicos como orgánicos, para evitar que las tierras agrícolas se vuelvan poco productivas durante décadas. La agricultura orgánica en particular enfatiza el manejo óptimo del suelo, porque utiliza la salud del suelo como la fuente exclusiva o casi exclusiva de su fertilización yel control de plagas .
Impacto ambiental [ editar ]
Según la EPA , las prácticas agrícolas de manejo del suelo pueden conducir a la producción y emisión de óxido nitroso (N 2 O), un importante gas de efecto invernadero y contaminante del aire. Las actividades que pueden contribuir a las emisiones de N 2 O incluyen el uso de fertilizantes , el riego y la labranza . La gestión de los suelos representa más de la mitad de las emisiones del sector agrícola. El ganado bovino representa un tercio de las emisiones, a través de las emisiones de metano . El manejo del estiércol y el cultivo del arroz también producen emisiones. [1] El uso de biochar puede disminuir el N 2Emisiones de O de los suelos en un promedio de 54%. [2]
Los suelos pueden secuestrar dióxido de carbono (CO 2 ) de la atmósfera, principalmente almacenando carbono como carbono orgánico del suelo (SOC) a través del proceso de fotosíntesis . El CO 2 también se puede almacenar como carbono inorgánico, pero esto es menos común. La conversión de tierra natural en tierra agrícola libera carbono a la atmósfera. La cantidad de carbono que un suelo puede secuestrar depende del clima y del uso y manejo de la tierra actual e histórico. [3] Las tierras de cultivo tienen el potencial de secuestrar 0.5-1.2 Pg C / año y las tierras de pastoreo y pastoreo podrían secuestrar 0.3-0.7 Pg C / año. [4] Las prácticas agrícolas que secuestran carbono pueden ayudar a mitigar el cambio climático. [5] La agricultura intensiva deteriora la funcionalidad de los suelos.
Los métodos que mejoran significativamente el secuestro de carbono en el suelo incluyen el cultivo sin labranza , el acolchado de residuos , el cultivo de cobertura y la rotación de cultivos , todos los cuales se usan más ampliamente en la agricultura orgánica que en la agricultura convencional. [6] [7] Debido a que solo el 5% de las tierras agrícolas de los EE. UU. Actualmente usan mulch de labranza cero y residuos, existe un gran potencial para el secuestro de carbono. [8] En Europa se han propuesto prácticas similares, como la conversión de tierras de cultivo a pastizales, residuos de cultivos y cultivos de cobertura [9]
Prácticas [ editar ]
La agricultura convencional está impulsada por la industrialización y tiene como objetivo maximizar la eficiencia. Las prácticas incluyen la agricultura a gran escala que se especializa en monocultivo y utiliza pesticidas, herbicidas y fertilizantes. [5] [10] Las alternativas incluyen la agricultura de conservación, regenerativa y orgánica, que se puede agrupar ampliamente como agricultura sostenible. La agricultura de conservación tiene tres prácticas principales: minimizar la alteración del suelo, mantener una cobertura permanente del suelo y diversificar las especies de cultivos. [11] Del mismo modo, las prácticas de agricultura regenerativa utilizan labranza mínima o nula, cultivos de cobertura, rotaciones de cultivos, compost y pastoreo. [12] La agricultura orgánica incorpora la mayoría de estas prácticas y enfatiza el manejo biológico, no sintético. [13]Existen tres prácticas generales que mejoran el secuestro de carbono en los suelos: aumentar los aportes de biomasa, disminuir las pérdidas de COS y aumentar el tiempo medio de residencia (MRT) del COS. [4]
- Controlar el tráfico en la superficie del suelo ayuda a reducir la compactación del suelo , lo que puede reducir la aireación y la infiltración de agua .
- Plantar cultivos de cobertura que mantengan el suelo anclado y cubierto en temporadas bajas para que el viento y la lluvia no erosionen el suelo .
- Las rotaciones de cultivos [15] para cultivos en hileras alternan cultivos de alto residuo con cultivos de menor residuo para aumentar la cantidad de material vegetal que queda en la superficie del suelo durante el año para proteger el suelo de la erosión.
- El manejo de nutrientes puede ayudar a mejorar la fertilidad del suelo y la cantidad de contenido de materia orgánica , lo que mejora la estructura y función del suelo .
- Labrar el suelo, o labranza , es romper el suelo, como con un arado o una rastra, para preparar el suelo para nuevas semillas. Los sistemas de labranza varían en intensidad y perturbación. La labranza convencional es el sistema de labranza más intenso y perturba el nivel más profundo de los suelos. Al menos el 30% de los residuos de plantas permanecen en la superficie del suelo en la labranza de conservación. [16] [17] Las operaciones de labranza reducida o labranza cero limitan la cantidad de perturbación del suelo mientras se cultiva un nuevo cultivo y ayudan a mantener los residuos de las plantas en la superficie del suelo para la protección contra la erosión y la retención de agua.
- Agregar materia orgánica a la superficie del suelo puede aumentar el carbono en el suelo y la abundancia y diversidad de organismos microbianos en el suelo. [18] [19]
- El uso de fertilizantes aumenta los nutrientes como el nitrógeno, el fósforo, el azufre y el potasio en el suelo. El uso de fertilizantes influye en el pH del suelo y a menudo acidifica los suelos, con la excepción del fertilizante de potasio. [20] Los fertilizantes pueden ser orgánicos o sintéticos.
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