1. Insensibilidad a la ciencia del suelo


Roy W. Simonson, escribiendo sobre el concepto de suelo, señaló: "Alguien ha dicho que el tejido de la vida humana está tejido en telares de tierra; huele en todas partes arcilla[1]". Más de tres décadas después, los agrónomos y los científicos del suelo han llegado muy lejos en nuestra comprensión del "tejido de la vida humana" que "en todas partes huele arcilla". Es indiscutible que “el tejido de la vida humana”, que está tan íntimamente ligado al suelo, ha cambiado drásticamente. Sin embargo, no se puede negar el hecho de que este "tejido de la vida humana" siempre estará vinculado al suelo que es lo pragmático, la realidad, la entidad que dicta mucho de lo que las sociedades pueden hacer[2]. El suelo, en nuestra opinión, es ese regalo invaluable de la naturaleza a la vida en el planeta Tierra y se puede llamar acertadamente el “alma de la vida infinita". Aunque el concepto básico de suelo, desde su descripción inicial como un "manto delgado sobre la superficie de la tierra" ha cambiado enormemente a lo largo de los años, este manto delgado siempre ha sido el punto focal, ya que es el medio para el crecimiento de las plantas. Para el hombre primitivo, no era más que un soporte físico para su depredación. Muy probablemente, se sabía que algunas áreas proporcionaban una mejor base que otras, y algunas debían evitarse si era posible. Es sorprendente que incluso después de décadas de investigación en la ciencia del suelo, que ha proporcionado información tan valiosa sobre este "manto delgado sobre la superficie de la tierra", tan crucial para la existencia de la vida, humana, vegetal y animal, en el planeta tierra, que el instinto de depredación no ha cambiado. ¿De qué otra manera podemos explicar el desdén y la insensibilidad tan a menudo presenciados en las sociedades modernas, impulsados ​​por una codicia insaciable de adquirir una riqueza ilimitada, que conduce al abuso de la tierra? Sin duda, el primer cambio de actitud hacia los suelos debe haberse originado en un momento en que el hombre comenzó a cultivar alimentos, en lugar de recolectarlos como lo hicieron sus antepasados. En muchos sentidos, este cambio de actitud fue el precursor de la ciencia moderna del suelo. Aunque este cambio debe haber ocurrido en tiempos precristianos, hace unos 9000 años, y se centró en la inevitabilidad de una superficie de tierra proporcionalmente más pequeña que soporta una población humana más grande, solo en tiempos recientes hemos sido testigos de la magnitud del impacto de este cambio de actitud sobre la existencia humana. Gran parte de la tierra se ha degradado y no es apta para la agricultura desde hace un siglo. El informe de recursos mundiales de las Naciones Unidas sobre el estado de los suelos en el mundo contiene conclusiones muy alarmantes[3]. Por ejemplo, casi 10 millones de hectáreas de las mejores tierras agrícolas del mundo han quedado tan arruinadas por la actividad humana desde la Segunda Guerra Mundial, que es imposible recuperarlas. Más de 1.200 millones de hectáreas se han visto gravemente dañadas y solo se pueden restaurar a un gran costo. Esta pérdida en la capacidad del suelo podría significar que habrá una enorme escasez de alimentos en los próximos 20 a 30 años y, como es natural, las personas de las naciones desfavorecidas serán las que más sufrirán. Muchos factores han contribuido a este alarmante estado de cosas, uno de los principales factores es la "agricultura de altos insumos", o más específicamente la agricultura química, eufemísticamente conocida como la "revolución verde", donde el uso desenfrenado de fertilizantes químicos llevó a la ruina del suelo. La "cuna de la revolución verde" es un testimonio de esta triste situación, donde el uso desenfrenado de fertilizantes químicos para aumentar el rendimiento de las variedades enanas de trigo y arroz ha llevado a la degradación del suelo, cargó el agua subterránea con grandes cantidades de residuos de fertilizantes (especialmente nitratos de urea) que ya no es potable, condujo a la salinidad del suelo, acuíferos secos y la desaparición de la biodiversidad debido a monocultivo continuo de trigo y arroz[4]. Hay cientos de acres de extensiones de tierra que se han vuelto estériles, donde una vez hubo exuberantes campos de trigo y arroz. Los rendimientos de los cultivos se han estancado o han disminuido drásticamente. Dos tercios de las tierras gravemente erosionadas se encuentran en Asia y África. Aproximadamente el 25% de la tierra cultivada en América Central está moderada a severamente dañada. En América del Norte, este es un pequeño porcentaje: solo el 4.4%. Desde el momento de esta "revolución verde", la producción de alimentos ha disminuido drásticamente en 80 países en desarrollo durante la última década. La degradación del suelo es el factor principal. Casi el 40% de la agricultura mundial se realiza en parcelas muy pequeñas de 1 ha o menos[5]. La ignorancia y la pobreza caracterizan esta situación. Sin embargo, el énfasis en la agricultura se ha limitado principalmente a la agricultura a gran escala. La agricultura a gran escala, los grandes proyectos a enormes costos y enormes ganancias, han estado a la orden del día durante muchas décadas. A pesar de la complejidad de la ciencia del suelo y las prácticas emergentes de manejo del suelo, se puede esperar que el concepto básico de suelo como medio de crecimiento de las plantas persista por un período de tiempo indefinido. Pero es cada vez más claro que las visiones anteriores sobre el suelo como meramente el "medio de apoyo" para el crecimiento de las plantas están dando lugar a otras más nuevas sobre los "conceptos de gestión" de este medio de apoyo. Esto queda ampliamente ilustrado por el cambio de enfoque de la fase de la revolución verde de la década de 1960 a mediados de la de 1970, donde se enfatizó la aplicación de cantidades crecientes de insumos de suelo, como fertilizantes y pesticidas, a la fase de "agricultura sostenible" desde principios de la década de 1980 hasta el presente. La agricultura sostenible confía más en los procesos biológicos mediante la adopción de genotipos en condiciones adversas del suelo, mejorando la actividad biológica del suelo y optimizando el ciclo de nutrientes para minimizar los insumos externos, como los fertilizantes, y maximizar su eficiencia de uso. De hecho, el paradigma de la fase anterior ha dado paso al nuevo paradigma emergente[6] y esto se refleja claramente en el diálogo de los líderes mundiales durante la Cumbre de la Tierra en 1991 en Río de Janeiro, Brasil, donde la Agenda 21 incorporó seis capítulos sobre cuestiones de gestión del suelo[7]. El enfoque de este repositorio de prácticas, estará en el segundo paradigma en la medida en que el manejo prescriptivo del suelo se preocupa por comprender la disponibilidad de nutrientes del suelo y su manejo eficiente en la producción de cultivos.


Leyes que rigen la gestión sostenible del suelo 


El desafío de duplicar la producción mundial de cereales alimenticios para 2030 es mucho más abrumador de lo que se imagina, porque la tierra cultivable per cápita y los recursos renovables de agua dulce han disminuido drásticamente a lo largo de los años. Los métodos agrícolas altamente extractivos y muy dañinos para el medio ambiente, practicados durante el último medio siglo, eufemísticamente llamada la “revolución verde”, ha dejado la mayoría de los recursos del suelo, en particular, de un país como México, está degradado, es decir, casi un tercio del área geográfica total, gracias a la revolución verde. Tenemos miles de acres donde ni siquiera crecerá una brizna de hierba, a menos que se realicen grandes inversiones en técnicas de mejora del suelo. La fertilidad inherente del suelo se ha deteriorado enormemente. Gracias al uso desenfrenado de fertilizantes químicos para apuntalar la revolución verde, el pH del suelo ha bajado de un valor saludable de 6 – 6.5 en los días de la revolución preverde a 2–3 ahora; los suelos se han vuelto muy ácidos y hay una meseta del rendimiento o una disminución drástica del rendimiento. El calentamiento global[8] es ahora una preocupación adicional. Cerca del 35% del calentamiento global se debe al uso desenfrenado de fertilizantes nitrogenados, en particular urea, para apuntalar la revolución verde, que mientras se mineraliza en el suelo libera el óxido nitroso (N2O) que captura el calor irradiado en la estratósfera que conduce al calentamiento global[9].


Principios básicos del manejo sustentable del suelo


Existen leyes básicas que gobiernan el manejo sustentable del suelo, y son las siguientes[10]: Ley # 1: Los recursos del suelo están distribuidos de manera desigual entre biomas y regiones geográficas. Los suelos altamente productivos en climas favorables son finitos y a menudo se encuentran en regiones de alta densidad de población y ya se han convertido en ecosistemas gestionados; tierras de cultivo gestionadas, tierras de pastoreo y pastos, plantaciones forestales y energéticas. Ley # 2: La mayoría de los suelos son propensos a la degradación por el mal uso de la tierra y el manejo del suelo dado por la “revolución verde” altamente extractiva del suelo. Los factores antropogénicos que conducen a la degradación del suelo son impulsados ​​por situaciones desesperadas e impotencia en el caso de agricultores con escasos recursos y pequeños propietarios de tierras, y por codicia, miopía, mala planificación y atajos para obtener ganancias rápidas en el caso de la agricultura comercial y a gran escala,  empresas. Ley # 3: La erosión acelerada del suelo y la disminución de la calidad del suelo por otros procesos de degradación dependen más de "cómo" que de "qué" cultivos se cultivan. El potencial productivo de los sistemas agrícolas solo puede alcanzarse cuando se implementa junto con las prácticas restauradoras y recomendadas de manejo del suelo y el agua. El uso sostenible del suelo depende del manejo juicioso de los insumos tanto dentro como fuera del sitio. El uso indiscriminado y excesivo de la labranza, el riego y los fertilizantes pueden deteriorar la calidad del suelo y los servicios ecosistémicos auxiliares, como el aumento de la reserva de C del ecosistema, la mejora de la calidad y cantidad de los recursos de agua dulce renovables y el aumento de la biodiversidad. Los recursos del suelo nunca pueden darse por sentado. Se extinguieron las civilizaciones que alguna vez fueron prósperas, por ejemplo, maya, incas, indo, mesopotámica, teotihuacana…  que optaron por ignorar los recursos del suelo. Dada la importancia para la supervivencia humana y la dependencia de la vida terrestre, la calidad del suelo debe mejorarse y restaurarse. Los suelos deben transferirse a la siguiente generación en un mejor estado que cuando se recibieron de la anterior, no traicionemos a nuestros niños. 


2. Manejo eficiente de los nutrientes para las plantas, el factor clave en una gestión de suelo sostenible


Los sistemas agrícolas se diferencian de los sistemas naturales en un aspecto fundamental: si bien existe una salida neta de nutrientes por las cosechas de los suelos en el primero, no existe tal cosa en el segundo[11]. Esto se debe a que las pérdidas de nutrientes debido a los efectos físicos de la erosión del suelo por el agua, se reponen continuamente mediante la meteorización de los minerales primarios o la deposición atmosférica. Por lo tanto, el elemento crucial de la sostenibilidad de la producción de cultivos es el factor de nutrientes. Pero, de todos los factores, el factor de nutrientes es el menos resistente[12]. El impulso de la tecnología de altos insumos, el sello distintivo de la "revolución verde", en retrospectiva, o la moderación por la tecnología de bajos insumos, la piedra angular de la agricultura sostenible, en perspectiva, ambos residen en este factor de nutrientes menos resistente. Si la reserva de nutrientes en el suelo, tanto nativos como agregados, pudiera considerarse como el "capital", el manejo eficiente de los nutrientes podría ser análogo a aumentar el "interés" devengado de este capital, de tal manera que no exista un gran peligro de la erosión de esta capital. Por lo tanto, una buena gestión prescriptiva del suelo debe apuntar a comprender el vínculo real entre el "capital" y el "interés" de modo que se puedan prescribir prácticas de gestión significativas.


Pruebas de suelo y "disponibilidad" de nutrientes 


Es de conocimiento universal que las pruebas de suelo son la base para predecir la "disponibilidad" de nutrientes. Quizás haya tantas pruebas de suelo para cada nutriente como nutrientes hay. Este manuscrito no se detendrá en los méritos o deméritos de una sola prueba de suelo o grupo de ellos. Baste decir que las recomendaciones de fertilizantes se hacen tradicionalmente en el punto en el que los ingresos marginales son iguales a los costos marginales, lo que implica cierto sinergismo positivo[13]. El resultado más común de este enfoque es la gran acumulación en la reserva de nutrientes del suelo en suelos cultivados intensivamente[14]. Los datos de la siguiente indican saldos positivos (en kg/ha/año) para N (61), P (23) y K (37) en sistemas de producción de cultivos intensivos[15]. A lo largo de varias décadas, estos saldos positivos pueden conducir a una enorme acumulación del capital de nutrientes, especialmente en el caso de sistemas agrícolas intensivos con altos insumos, como en el caso de muchos países europeos, norteamericanos y escandinavos. Una consecuencia peligrosa de una acumulación tan grande de suelo es la contaminación de las aguas subterráneas por nutrientes hasta el extremo de que se hacen necesarias “pruebas ambientales del suelo” para evaluar los límites críticos de la contaminación por nutrientes[16]. El nitrógeno es un candidato principal para este escenario, especialmente en la zona templada. En el otro extremo del espectro se encuentran las áreas marginales de la zona tropical donde la reposición inadecuada de la eliminación de nutrientes por el crecimiento de los cultivos y también la pérdida de nutrientes por la erosión del suelo y el agua ha dejado esa capital "en números rojos". De cualquier manera, los análisis de suelos contemporáneos son la base sobre la cual se formulan las prácticas de manejo prescriptivas.


Clasificación de las pruebas de suelo para definir la disponibilidad de nutrientes y un índice de fertilidad 


La mayoría de los laboratorios de análisis de suelos de todo el mundo utilizan algún tipo de "sistema de clasificación" para evaluar los valores de las pruebas de suelo. Estos sistemas de clasificación invariablemente utilizan términos cualitativos como "bajo", "medio" o "alto" para describir la disponibilidad de un nutriente vegetal específico. Es cierto que estos términos denotan diferentes significados en el contexto de la disponibilidad de un nutriente vegetal en particular y, en el mejor de los casos, son terminologías empíricas. Este problema ha sido reconocido por investigadores a lo largo de los años. Morgan propuso una escala del 1 al 10 con 8 igual al punto de no respuesta[17]. Se ha utilizado el rendimiento relativo o el porcentaje de suficiencia para describir el grado de deficiencia, con 100 definido como el punto de no respuesta. El índice por debajo de 100 sigue la relación curvilínea entre los valores de las pruebas de suelo y el rendimiento sin la adición del elemento. Por encima de 100, el índice muestra una relación de línea recta que indica el margen relativo de adecuación o la proximidad a un nivel excesivo. Para eliminar la necesidad de un signo de porcentaje, los valores se denominan "índices de fertilidad" y se informan al múltiplo de 10 más cercano de 0 a 9990[18]. Además de las calificaciones, la mayoría de los laboratorios utilizan algún método para informar los resultados con mayor precisión, principalmente para que los usen los agricultores en el mantenimiento de registros y el monitoreo de la fertilidad del suelo. Algunos reportan kg/ha, lb/a, o ppm extraídos, pero estos serían confusos para los agricultores, porque cada elemento tiene un nivel diferente para un grado específico de adecuación. Por ejemplo, el nivel adecuado o crítico para un suelo puede ser 25 ppm de P, 120 ppm de K, 200 ppm de Ca y 30 ppm de Mg. Los niveles adecuados en otros suelos y de otros procedimientos de extracción serían diferentes para cada elemento. A pesar de que una serie de análisis de suelos y otros como los sistemas integrados de diagnóstico y recomendación están de moda para predecir la disponibilidad de nutrientes, hay que decir que aún no ha surgido una imagen universal en este campo con respecto a la predicción precisa de la disponibilidad. Esto se debe principalmente a que una prueba de suelo en el laboratorio nunca puede simular la absorción de un nutriente por la raíz de una planta en un suelo de campo, aunque la mayoría de las veces se supone que sí. En el análisis final, es la planta y la planta por sí sola las que decidirán si el nutriente está disponible o no. Esta revisión examina la cuestión de si existe una alternativa mejor y más confiable.


Balance de nutrientes (kg/ha/año) en suelos cultivables de manejo intensivo[19]




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3. Conceptos básicos 


En cualquier enfoque de manejo de nutrientes que sea sólido y reproducible, se debe comenzar con una comprensión básica del entorno químico de las raíces de las plantas. Cuando consideramos esto, el primer término con el que nos encontramos es la “solución del suelo”, porque la raíz de la planta está bañada en ella y es la más afectada por sus propiedades químicas. La Soil Science Society of America define la solución del suelo como la fase líquida acuosa del suelo y sus solutos que consisten en iones disociados de las superficies de las partículas del suelo y otros materiales solubles[20]. Weindorf, ha dado una definición simple: la solución del suelo es el componente acuoso de un suelo en el contenido de humedad del campo. Quizás sea importante enfatizar aquí que muchas de las pruebas de suelo contemporáneas han considerado un extracto de suelo como sinónimo de la solución del suelo. Dado que se supone que la extracción del suelo simula la extracción de la raíz de la planta, es pertinente considerar el entorno químico de la raíz, aunque brevemente, desde este ángulo. Vale la pena señalar que el entorno químico de las raíces en los sistemas de suelos naturales es tan obviamente complejo que tanto los científicos del suelo como los fisiólogos de plantas no han podido proporcionar una definición precisa. Para cuantificar con precisión este complejo sistema químico, será necesario utilizar principios termodinámicos para evaluar los datos experimentales. Incluso entonces, las limitaciones son obvias, como en el caso de K, donde las investigaciones termodinámicas son a menudo inaplicables en condiciones de campo. Esto se debe a que, aunque se puede lograr un cuasi-equilibrio en el intercambio de K en el laboratorio, estas condiciones rara vez, o nunca, se alcanzan en condiciones de campo[21]. Los suelos agrícolas están, en su mayor parte, en un estado de desequilibrio debido a la entrada de fertilizantes y la absorción de nutrientes por las raíces de las plantas. Por tanto, parece que una definición universal y precisa del entorno químico de una raíz espera la aplicación adecuada de la termodinámica para la solución ambiental de la raíz  o incluso la cinética como en el caso de K, donde la termodinámica se ha encontrado inadecuada. Las extracciones de suelo con diferentes extractores proporcionan un segundo enfoque para definir el entorno químico de la raíz. Este enfoque ha sido particularmente exitoso en la comprensión de casos como la solubilidad del P, la acidez del suelo y la fijación de K. Sin embargo, este enfoque tampoco define con precisión el entorno químico de la raíz. Si bien, este enfoque también adolece de deficiencias, como los extractantes que eliminan cantidades arbitrarias e indeterminadas de electrolitos o iones en fase sólida (o los extractantes que provocan la precipitación de sales o iones de la solución del suelo) y la interrelación suelo-planta definida en términos de  componente de fase sólida del suelo, a pesar de que la fase sólida es esencialmente inerte, excepto que mantiene los equilibrios termodinámicos con la fase de solución, esta última parte podría investigarse más para comprender cómo se pueden interpretar los equilibrios de fase sólida-fase de solución para dar un significado más nuevo a la cuantificación de la biodisponibilidad de nutrientes. Es en este contexto que el papel del "poder amortiguador" de los nutrientes de las plantas adquiere una importancia crucial. La relación estrecha, casi lineal, en un rango de concentración bajo de <0.5 mM para Imagen, que se ha establecido mediante numerosos experimentos de cultivo en solución, puede definirse cuantitativamente. por la ecuación 


Imagen (3.1)

donde U es la absorción de un segmento de raíz de 1 m, r es el radio de la raíz, Cr es la concentración del ion en la superficie de la raíz y α es el poder de absorción de la raíz[22]. La tasa metabólica de la raíz determina su poder absorbente. Un alto poder de absorción de la raíz implicaría que se absorbe una proporción relativamente alta de iones nutrientes que entran en contacto con la superficie de la raíz y viceversa. La concentración de iones nutrientes en la superficie de la raíz (Cr) depende de α ya que un alto poder de absorción de las raíces tiende a disminuir el Cr; también depende de la velocidad de movimiento del suelo a granel hacia la raíz[23]. La difusión y/o el flujo másico controlan este movimiento. Pero ahora está establecido que casi el 95% de este movimiento de nutrientes como P, K y Zn, y posiblemente el Imagen , es por difusión. Cuando la absorción de la raíz de una especie iónica es menor que su movimiento hacia ella, es probable que ocurra la acumulación de la especie iónica en la superficie de la raíz, como se ha demostrado que es el caso del Imagen, donde el flujo másico contribuye a esta acumulación[24]. La ruta de difusión de los iones, como P y K,  las raíces de las plantas los absorben a altas tasas, pero están en baja concentración en la solución del suelo cerca de la raíz, es el gradiente de concentración. En cierto sentido, el coeficiente de difusión efectivo que cuantifica la ruta de difusión y la potencia amortiguadora son análogos porque el flujo de difusión a través de la superficie de la raíz está relacionado integralmente con la potencia amortiguadora de nutrientes. Se ha demostrado que esto es cierto en el caso de P, donde se encontró que existía una correlación positiva altamente significativa entre muestras de suelo[25]. Sin embargo, en una configuración de laboratorio de rutina, es mucho más fácil medir el poder amortiguador del nutriente vegetal en cuestión que el coeficiente de difusión efectivo y esta revisión se enfocará más en la cuestión de cómo se puede cuantificar el poder amortiguador sin recurrir a engorrosas técnicas analíticas y cómo su integración en los datos de análisis rutinarios del suelo mejorará considerablemente la previsibilidad de la absorción de nutrientes.


Medición del coeficiente de difusión eficaz de un nutriente (poder amortiguador de nutrientes) y su importancia para afectar las concentraciones de nutrientes en las superficies de las raíces. La capacidad de predecir la movilidad de los productos químicos disueltos, como los fertilizantes, en el suelo es de considerable interés y valor en la gestión de las aplicaciones de fertilizantes. Las pruebas de suelo, en esencia, tienen como objetivo lograr esto. Si bien modelar el transporte y la retención de iones de ángulos termodinámicos[26], cinéticos[27] y mecanicistas podría ser muy informativo, la importancia de traducir esta información en procedimientos prácticamente factibles en la producción de cultivos requiere una comprensión no solo de los conceptos básicos, pero también su aplicación inteligente. En un estado dinámico de crecimiento de la planta, la concentración de cualquier nutriente en la superficie de la raíz es casi imposible de medir con precisión, ya que tanto el nutriente en el tejido de la planta como el poder de absorción de la raíz, que lo afecta directamente, cambian rápidamente debido a los procesos metabólicos de la raíz. Recientemente se ha destacado la incapacidad de incluso modelos mecánicos-matemáticos para predecir con precisión las tasas de entrada de nutrientes[28]. Por lo tanto, si se va a idear un procedimiento de análisis de suelo eficaz para un nutriente, que es una alternativa a la definición del entorno químico de la raíz de la planta, se debe resolver el problema de cuantificar la concentración de nutrientes en la superficie de la raíz de manera indirecta, incluso si es imposible resolverlo directamente, por las razones mencionadas anteriormente. 


Usando la primera ley de Fick,


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Donde F es el flujo, dC/dx es el gradiente de concentración a través de una sección particular y D es el coeficiente de difusión, la fórmula se puede aplicar tanto a iones como a moléculas[29]. El signo negativo de D implica un movimiento neto de concentración alta a baja. Aunque para las moléculas en sistemas simples como las soluciones diluidas D puede ser casi constante en un rango de concentraciones, para los iones en sistemas complejos como suelos y arcillas D generalmente dependerá de la concentración del ion, y también de la de otros iones. Nye ha sugerido además que aunque la primera ley de Fick puede derivarse de los principios termodinámicos en sistemas ideales, en un medio complejo como el suelo, la ecuación anterior puede considerarse como una definición operativa del coeficiente de difusión. Así, Nye  define el coeficiente de difusión como


Imagen.     (3.2)


Donde D1 es el coeficiente de difusión del soluto en solución libre, θ es la fracción del volumen del suelo ocupado por la solución y da la sección transversal para la difusión, f1 es un factor de impedancia, C1 es la concentración del soluto en la solución del suelo, DE es un término en exceso que es cero cuando los iones o moléculas del sólido no tienen movilidad superficial, pero representa su contribución adicional al coeficiente de difusión cuando son móviles. Por lo general, la DE puede pasarse por alto, ya que solo en raras ocasiones desempeñará algún papel en la difusión de los iones nutrientes de las plantas en el suelo[30]. Desde el punto de vista de la biodisponibilidad de nutrientes, dC1/dC, que representa el gradiente de concentración, adquiere una importancia crucial, como veremos a continuación. El término dC1/dC, donde C1 es la concentración del ion nutriente en la solución del suelo y C es la concentración de la misma especie iónica en toda la masa del suelo, adquiere una importancia considerable al otorgar un significado práctico a la biodisponibilidad de nutrientes. Si atribuimos el término "capacidad" o "cantidad" a C e "intensidad" a C1, tenemos en este término una relación integral entre dos parámetros que pueden afectar de manera crucial la biodisponibilidad de nutrientes. Dado que el gradiente de concentración del perfil de agotamiento del nutriente en la zona de absorción de nutrientes depende de la concentración de las especies de iones en toda la masa del suelo (representada por "cantidad" o "capacidad") en relación con la tasa a la que se reducido en la superficie de la raíz de la planta por absorción (representado por "intensidad"), se podría argumentar que una relación cuantitativa entre los dos debería representar la velocidad a la que debería ocurrir el agotamiento y/o la reposición de nutrientes en la zona de raíces[31]. Esta relación ha sido cuantificada funcionalmente por Nair para P en ocho suelos centroeuropeos muy diferentes, y el término dC1/dC se ha referido como “poder amortiguador de nutrientes”. Nair uso electro-ultrafiltración (EUF) para cuantificar C1 mientras usaban una técnica de incubación y extracción para cuantificar C. Para P, se encontró que C se aproxima mucho al P isotópicamente intercambiable[32], pero en los experimentos realizados por Mengel, se estimó mediante la extracción de suelo incubado con un extractante que era una mezcla constituida por lactato de calcio 0.01 M +0.1 Acetato de calcio +0.3 M ácido acético a pH 4.1. El extractante intercambia el fosfato adsorbido y disuelve los fosfatos de Ca excepto las apatitas; el método conocido como "método CAL", desarrollado por Schuller (1969), es ahora ampliamente utilizado en Europa central. En el caso de Imagen y Imagen denota la concentración de fracciones intercambiables y, en cierta medida, no intercambiables. Dado que se puede alcanzar una concentración muy baja en el rango de 2.0 μM en la superficie de la raíz, tanto para P como para K[33]  tuvieron que utilizarse la técnica EUF para cuantificar C1. Por lo tanto, el agotamiento de nutrientes alrededor de las raíces que es causado por el flujo difusivo de los nutrientes hacia la superficie de la raíz está relacionado tanto con los parámetros de cantidad como de intensidad, una relación cuantificable entre ambos representa el poder amortiguador específico del nutriente y del suelo. Una raíz en crecimiento encontrará al principio una concentración relativamente alta de P, que está en el rango de la concentración de la solución del suelo a granel[34]. A medida que continúa la absorción, se producirá un agotamiento en la superficie de la raíz. Este perfil de agotamiento se vuelve más plano con una mayor absorción de nutrientes[35]. Pero es la capacidad del suelo para reponer este agotamiento lo que asegura un suministro de iones de nutrientes a la raíz de la planta sin deprimir en gran medida su concentración promedio en la superficie de la raíz. Es el coeficiente de difusión efectivo del nutriente (o poder amortiguador) el que decide estas tasas de agotamiento y/o reposición. Un suelo con un alto poder amortiguador de P implica que el P absorbido de la solución del suelo se repone rápidamente. En tal caso, la concentración de P en la superficie de la raíz disminuye solo lentamente y la concentración media de P en la superficie de la raíz permanece relativamente alta. En suelos con un poder amortiguador de P bajo, ocurre lo contrario, y la concentración de P en la superficie de la raíz disminuye rápidamente y permanece relativamente baja. Esto ha sido probado experimentalmente para P[36]. Este fenómeno es válido para Imagen, K  y Imagen y también Imagen.

4.  Poder amortiguador de suelos y su efecto sobre los nutrientes 


4.1 Fósforo 


Cuando los iones de nutrientes intercambiables o desorbibles se trazan en el eje y y la concentración correspondiente de los mismos iones en la solución equilibrada en el eje x, obtenemos una pendiente, cuya pendiente representa el poder amortiguador para ese ion nutriente. El "factor de cantidad" (C) en la ecuación (3.2) se determinó mediante dos métodos (i) mediante una técnica de incubación y extracción y (ii) mediante un método de adsorción-desorción-equilibrio mientras que el "factor de intensidad" se midió mediante el método EUF. Es muy destacable que los coeficientes de correlación, en todos los suelos investigados, entre C (representado por y) y C1 (representado por x) son muy significativos como lo indican los valores de “r”, que en casi todos los casos fueron cercanos a la unidad. Esto estableció claramente el hecho crucial de que las técnicas empleadas cuantificarán con precisión el gradiente de concentración de P en los suelos investigados cuando las plantas crecen en esos suelos. Si esta hipótesis es cierta, el impacto de la potencia de amortiguación de P se reflejará claramente en la absorción de P por la planta de prueba, ya que la potencia de amortiguación de P se convierte en el factor más crucial para predecir la biodisponibilidad de P. Esto se puede probar correlacionando la absorción de P con los datos de las pruebas de suelo de rutina sin integrar la potencia de amortiguación de P y también integrando la potencia de amortiguación de P. Nair y Mengel utilizaron la función de regresión lineal múltiple Y = a + bx + cz, donde P = absorción por la planta de prueba, x= datos de prueba de suelo de rutina y z= la potencia amortiguadora de P, y, a y b son constantes, para probar la hipótesis. Los datos de muestran claramente el impacto del poder amortiguador de P en la absorción de P en relación con la biodisponibilidad de P.


En ambos casos de datos de pruebas de suelo de rutina, la predictibilidad de la absorción aumentó notablemente al integrar la potencia de amortiguación de P. El coeficiente de determinación, que es una medida de la precisión de estos cálculos, aumentó del 15% al ​​79% en el caso de EUF-P y del 51% al 89% en el caso de CAL-P. Esto, en efecto, significa que al integrar los datos de potencia del buffer P en los cálculos, se obtiene un aumento dramático (427%) en el caso de EUF-P y 75% en el caso de CAL-P, en la predicción de la planta. Captación de P mediante la integración de los datos de potencia del buffer P en los cálculos. Evidentemente, el incremento ha sido muy notable en el caso del EUF-P. Esto también muestra que la cuantificación del factor de intensidad solo (como en el caso de los datos de prueba de suelo EUF-P) o el factor de cantidad solo (como en el caso de los datos CAL-P) es insuficiente para predecir con precisión P bio disponibilidad. Una proporción sustancial de la variación en la absorción de P se debe a la potencia de amortiguación de P. De los argumentos anteriores se deduce que los suelos con un poder amortiguador bajo para un nutriente particular requieren una alta concentración inicial de iones y viceversa. Se proporciona evidencia experimental para corroborar esto en el caso de la absorción de K+ del pasto de centeno que crece en nueve suelos de propiedades físico-químicas muy diferentes[37]. Esto también señalaría el hecho importante de que la relación entre el poder amortiguador del nutriente y el límite "crítico" o "de corte" donde el rendimiento de la planta se reduce perceptiblemente tiene una relación inversa: un suelo con un poder amortiguador bajo para el nutriente dando como resultado una concentración crítica más alta en el tejido vegetal en comparación con un suelo con un poder tampón relativamente alto que tiene una concentración crítica más baja en el tejido vegetal para el mismo nutriente. Esto se ha encontrado en el caso de K y P una correlación negativa muy significativa entre la concentración crítica de P en la parte superior de la planta y la tasa de reposición de P en el sustrato del suelo que el poder amortiguador de P representa en el centeno de verano. En el caso del rendimiento de materia seca esta relación fue significativa, pero positiva. Esta sugerencia que la potencia de amortiguación de P controla el agotamiento y/o la reposición de P en la zona de enraizamiento y su medición precisa sería la clave para una cuantificación precisa de la disponibilidad de P. Sorprendentemente, el poder amortiguador de P de los suelos no tuvo una relación directa con el contenido de arcilla o humus, o el pH del suelo.


Poder amortiguador P y relación Q/I 


Hace casi medio siglo, Schofield[38], al introducir el concepto Q/I (cantidad/intensidad) al P del suelo, argumentó que la cantidad de P disponible para las plantas no es necesariamente dependiente sobre el tamaño de la reserva de P del suelo lábil y sugirió que el trabajo requerido para eliminar el P de la piscina lábil podría ser crucial para determinar la absorción de este elemento por las raíces de las plantas. De hecho, la potencia amortiguadora de P podría ser una medida indirecta del trabajo necesario para eliminar el P de la reserva lábil para afectar la absorción de la planta. Se han realizado investigaciones sobre las relaciones Q/I de sorción y desorción[39] y sus representaciones teóricas. Dado que la liberación de P en el suelo es una característica clave en el suministro de P a las plantas, el estudio de las características Q/I de desorción de P podría ser más adecuado que las características de Q/I de sorción de P cuando se evalúa el poder amortiguador de P y P disponible de la planta en los suelos. La cuantificación de la potencia del tampón P mediante el método de sorción solo sería válida si las curvas de sorción y desorción se superponen y si la proporción de la solución P en el P desorbido total es insignificante y todo el P sorbido también se desorbe. El éxito del enfoque de equilibrio de adsorción-desorción para cuantificar exactamente el poder amortiguador de P varía ampliamente[40] y radica en el hecho anterior. Sin embargo, las curvas Q/I de sorción y desorción de P generalmente no coinciden y la histéresis de sorción-desorción se observa comúnmente[41]. Sin embargo, los valores de potencia de búfer P derivados de las curvas de sorción parecen ser índices de capacidad adecuados en términos de absorción de P por las plantas[42].

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Sea reportado resultados de suelos de diversas características de P, las capacidades tampón derivadas de las isotermas de adsorción de P son satisfactorias para caracterizar la desorción de P, así como la adsorción, en el contexto de la difusión de P en el suelo y la absorción de P por las plantas[43]. Se afirmó además que durante las últimas etapas de absorción de P, las capacidades de amortiguación eran siempre mayores que las indicadas por las mediciones de adsorción, lo que sugiere que el P no lábil estaba haciendo una contribución significativa a la reposición de la solución del suelo. Investigaciones recientes[44] indican que los valores de la potencia del tampón P derivados de las curvas de sorción Q/I difieren de los de las curvas de desorción Q/I. Han informado que la absorción de P de la planta de prueba (en este caso una sola planta de maíz en un cultivo en contenedor a corto plazo) estaba mejor relacionada con el parámetro de cantidad derivado de la relación Q/I de desorción (Qmax) como se muestra: 


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Fox (1970) desarrollaron un procedimiento estándar para determinar las curvas de sorción que permiten calcular la cantidad de fertilizante fosfórico requerida para establecer una concentración deseada de P en la solución del suelo[45]. Aunque Beckwith  sugirió tentativamente que el ajuste a 0.2 mg P / l sería adecuado para el crecimiento exitoso de la mayoría de las plantas, estos valores críticos dependerían de las especies de plantas y factores nutricionales[46]. Además, el recurso a un valor crítico de concentración de P en solución despreciaría el efecto amortiguador de P. Los procedimientos que evalúan la capacidad de amortiguación de los suelos a menudo requieren mucho tiempo, pero no se puede subestimar la cuestión de la necesidad de una documentación precisa de los parámetros del suelo que cuantifiquen la absorción de P con precisión para los cultivos de campo, donde otros factores importantes pueden entrar en juego. Las correlaciones empíricas basadas en ecuaciones de tipo Mitcherlich han tenido bastante éxito en el trabajo de extensión, pero estas ecuaciones están restringidas a áreas con suelo, clima y manejo similares. Dado que estas ecuaciones no pueden adaptarse a suelos con capacidades de amortiguación de fosfato divergentes, difícilmente se puede pasar por alto la necesidad de incluir un valor numérico para la capacidad de amortiguación de P (Bowman y Olsen 1985b). A menudo se cuestiona la utilidad, para la aplicación de campo, de las relaciones Q / I obtenidas en el laboratorio. Las relaciones Q / I pueden dar una idea de la relativa facilidad con la que se liberará (amortiguará) el “P fácilmente extraíble”, algo que no dan otros procedimientos convencionales de análisis de suelos[47]. Se pueden hacer estimaciones del número de años que el suelo puede suministrar P antes de que se establezcan los niveles de deficiencia. Por lo tanto, la interpretación de las pruebas de suelo para suelos de Q idéntico pero con un poder amortiguador de P más alto deberá ser diferente. Otra cuestión importante es si es fundamental emplear procedimientos de isoterma de desorción de laboratorio simplemente porque el procedimiento simula de manera más realista la absorción de la planta. La comprensión científica del proceso de absorción parece explicarse más apropiadamente por el proceso de isoterma de desorción, ya que la absorción de la planta es básicamente un proceso de desorción. Sin embargo, se sugiere que en lo que respecta a las respuestas de campo, las isotermas de adsorción son más apropiadas para estandarizar el poder amortiguador de P de los suelos. El trabajo de Nair (2019) sugiere que tanto los procedimientos de adsorción como los de desorción son apropiados, siendo la cuestión crucial la precisión con la que se determinan estos procesos en el laboratorio y mediante técnicas de cultivo de plantas.


Potasio 


Como se discutió anteriormente con respecto al P, la dinámica de la disponibilidad de K sigue el mismo patrón que el del P, especialmente en el rango de concentraciones bajas. Se ha utilizado la relación de actividad de Imagen y Imagen para determinar la disponibilidad de K[48]. Dado que la capa intermedia K desempeñaría un papel importante en la disponibilidad de K, sería más lógico considerar la potencia de búfer de K para determinar la disponibilidad de K. De manera rutinaria, es el extractante de acetato de amonio el que se usa ampliamente para caracterizar la disponibilidad de K. La razón por la que esto puede no ser adecuado para caracterizar el K intercambiable es que en la extracción de rutina, solo se extrae la capa superior, mientras que se ignora la capa intermedia de la que las plantas de raíces profundas pueden alimentarse[49]. Existe una amplia evidencia para corroborar esto. La importancia del K entre capas en la nutrición de cultivos perennes y de raíces profundas, como el cardamomo (Elettaria cardamomum M.), el cultivo de especias más valioso del mundo, ha sido destacado recientemente Nair.


La importancia comercial de la determinación del poder tampón de K para las recomendaciones confiables de fertilizantes K asume una gran importancia en aquellos países que se enfrentan a la importación de estos fertilizantes a un costo enorme para el tesoro nacional. El reciente descontrol de los precios de los fertilizantes de fosfato y potasio resultó en una escalada de los precios de mercado de la noche a la mañana. En una situación como esa, los agricultores se vuelven extremadamente cautelosos con el uso del campo y, a menos que la aplicación de fertilizantes sea rentable, la fe en su uso, especialmente los mencionados anteriormente, se rompería. La recomendación de fertilizante K para el cardamomo se ha basado exclusivamente en la extracción de[50] Imagen. La investigación de Nair mostró su ineficacia. Aunque la importancia del poder amortiguador de K para predecir la disponibilidad de K se ha informado anteriormente, estos informes de investigación se relacionan principalmente con cultivos anuales como el trébol blanco[51] y el centeno; el trabajo de Nair fue el primero de su tipo en cultivos perennes.


4.2 El papel del Imagen en la disponibilidad de Imagen


Uno de los supuestos frecuentes que se hacen al predecir la disponibilidad de K en los suelos es que los resultados de los sistemas de intercambio binario (de dos iones) pueden extrapolarse a sistemas ternarios (de tres iones) utilizando ecuaciones apropiadas. Las reacciones de intercambio de K-Ca en los suelos a menudo se investigan en estudios de laboratorio. La mayor parte de las investigaciones realizadas en suelos minerales arcillosos y suelos como superficies de intercambio[52] son sistemas de intercambio binario. Sin embargo, los suelos de campo son al menos sistemas ternarios[53]. La evaluación de suelos como sistemas binarios implica que estas reacciones pueden usarse para predecir resultados en sistemas ternarios como suelos de campo. Para que esta suposición sea válida, los coeficientes de selectividad de intercambio binario deben ser independientes de la composición de la fase del intercambiador[54]. Pero, el trabajo de Shu-Yan mostró que es imposible predecir las interacciones fase de intercambio-fase de solución en un sistema ternario como el suelo de campo a partir de un sistema binario como la muestra de laboratorio[55]. Esto centra la importancia de los sistemas ternarios. En lo que respecta a la disponibilidad de K, sería importante incluir también el ion Imagen. Se ha  demostrado que la adsorción de Imagen a las superficies del suelo se suprime en presencia de Imagen añadido, mientras que la adsorción de Imagen a la misma superficie se mejora en presencia de Imagen añadido[56]. Estas observaciones apuntan a la influencia del Imagenañadido en el potencial de desorción (potencial químico) del K adsorbido o viceversa y serían relevantes para la determinación del poder tampón de K, especialmente cuando los agentes que contienen iones Imagen, tales como Imagen, se utilizan para determinar la potencia tampón de K (Nair et al. 1997). Sin embargo,  demuestra claramente el efecto del ion Imagen sobre la desorción de Imagen, con un aumento de la desorción de Imagenen presencia de Imagenañadido. En su ausencia, podría ser seguro concluir que la forma de la curva de potencia de amortiguación de K no cambiará apreciablemente incluso si se eliminan mayores cantidades de K debido al cultivo y, por lo tanto, puede considerarse como una propiedad relativamente constante de los suelos. Hay evidencia que respalda este punto de vista. Estos autores, mientras investigaban la relación Q/I en la absorción de K por el trigo (T. aestivum) en plantas calcáreas vertisoles e inceptisoles del suroeste de España, encontraron que el 80% del K extraído provenía de la reserva de K no intercambiable. Estas observaciones, junto con las discutidas anteriormente, sugieren que la precisión de la predicción de la disponibilidad de K puede mejorarse sustancialmente cuantificando primero el poder amortiguador de K del suelo en el que se pretende cultivar el cultivo. Es cierto que los pasos que limitan la velocidad involucrados en la dinámica de K no se comprenden del todo[57]. A pesar de esta limitación, si se debe avanzar en la concepción de una mejor gestión de los fertilizantes de K en la producción de cultivos, se debe establecer un punto de partida con respecto a la cuantificación precisa de la disponibilidad de K. Cuantificar el poder amortiguador de K de los suelos y basar las recomendaciones de fertilizantes K en esto parece ser el mejor punto de partida.


Medición de la potencia amortiguadora de K frente a la prueba de suelo contemporánea de datos de K para la confiabilidad de la predicción de la disponibilidad de K: el contexto de los enfoques MYR y MEY.


La importancia de la determinación de la potencia amortiguadora de K en el diseño de recomendaciones efectivas de fertilizantes de K debe considerarse frente al doble objetivo de maximizar la eficiencia del uso de fertilizantes lograr una alta productividad de los cultivos, la preocupación fundamental de los países en desarrollo, y minimizar la pérdida de nutrientes al medio ambiente, la preocupación fundamental de los países industrializados. Las pérdidas de potasio se deben principalmente a la lixiviación y ocurren en suelos de textura gruesa bajo condiciones húmedas[58]. Cuando tales pérdidas por lixiviación son agudas, la aplicación dividida de fertilizante de K ajustada a las demandas del cultivo y a las condiciones climáticas fluctuantes se considera una medida útil para mejorar la eficiencia del uso de K por los cultivos. A pesar del hecho de que los modelos cinéticos predictivos de la dinámica de K están ausentes y los pasos que limitan la velocidad de K aún no se comprenden adecuadamente[59] (una mejor comprensión sin duda resultaría en una mejor predicción del destino del K aplicado y, en consecuencia, ayudaría a mejorar rendimiento de los cultivos y la eficiencia de absorción de K, a través de recomendaciones de fertilizantes K más efectivas), las recomendaciones de fertilizantes K aún continúan girando en torno a la cuantificación del K disponible, principalmente mediante extracciones estándar con Imageno ácidos como 1 N o 1 M Imagen o 1 M HCl. Un ejemplo de ello es el enfoque MYR (investigación de rendimiento máximo) o MEY (rendimiento económico máximo). Hallazgos indican que en una rotación arroz-trigo de cinco campañas agrícolas, la disminución del K disponible fue de 12.3 mg / ga 120-30-30 / 120-60-30 (tasas de N-P-K) y 15,6 mg / ga 180-30-30 / 180-60-30 (tasas de N-P-K) sobre sus respectivos niveles iniciales, lo que indica el hecho anómalo e inconsistente de que a tasas de aplicación idénticas de K, la reducción del K disponible es variable[60]. Obviamente, tal conclusión está sujeta a escrutinio desde el punto de vista tanto de la cuantificación del K disponible (en este caso se empleó la extracción estándar de Imagen) como de las tasas variables de N y P donde la interacción entre los tres nutrientes (N, P y K) está destinado a desempeñar un papel en su disponibilidad individual. Sin embargo, no se puede ignorar la insuficiencia de tal enfoques, porque estas pruebas de suelo contemporáneas no detectan con precisión las diferencias en la disponibilidad de K en el suelo. Se han obtenido resultados contradictorios donde una mayor aplicación de fertilizante de K resultó en un K disponible más alto correspondiente[61] mientras que la misma práctica resultó en una disminución del K extraíble[62]. Obviamente, estos resultados inconsistentes arrojan una profunda sombra de duda sobre la confiabilidad de las pruebas de suelo contemporáneas para la disponibilidad de K en los suelos. Una situación similar prevalece en el caso de la producción de arroz para MEY en Costa Rica. Usando un extractante modificado, una mezcla de[63] Imagen, clasificaron los niveles críticos de K del suelo en bajos (<0.1 cmolc / l), medios (0.11-0.2 cmolc / l) y altos (> 0.2 cmolc / l). l). El nivel crítico de K se fijó en 0,1 cmolc / ly las recomendaciones de fertilizantes de K variaron de 30 a 60 kg K2O/ha. Pero se obtuvieron respuestas a fertilizantes de K hasta 80 kg K2O / ha incluso en suelos con un nivel crítico de K de 0.15 cmolc / l en vertisoles y molisoles con altos contenidos de Ca þ Mg indicando que el nivel crítico de K basado en el suelo, la extracción no es un índice confiable de disponibilidad y la situación puede variar de un suelo a otro. La situación anterior requeriría diferentes recomendaciones de fertilizantes de K para diferentes suelos basados ​​en el K extraíble y la relación Ca + Mg / K. Esto no permite las recomendaciones de fertilizantes K de manera universal. Estas no son las limitaciones de las que adolece el enfoque de la potencia de búfer K. Dado que el poder amortiguador de K cuantifica la concentración promedio de K en la superficie de la raíz de la planta, aunque indirectamente, proporcionaría una mayor precisión en la predicción de la disponibilidad de K y, por lo tanto, daría como resultado recomendaciones de fertilizantes de K más confiables y uniformes. La evidencia de apoyo refuerza este supuesto[64]. El enfoque MYR se centra en las BMP (mejores prácticas de gestión) y tiene como objetivo maximizar los rendimientos de los cultivos siempre que sea posible. Sin embargo, algunos de los insumos clave, como las decisiones sobre las dosis de fertilizantes, todavía se basan en pruebas de suelo contemporáneas basadas en filosofías y procedimientos desarrollados hace varias décadas sin esencialmente ningún cambio en el enfoque general. En un interesante artículo titulado “Investigación de rendimiento máximo: amigo del medio ambiente”, presentado en el 15º Congreso Mundial de Ciencias del Suelo en Acapulco, México, se presenta un caso sólido a favor de este enfoque para maximizar la producción de cultivos[65]. La única forma de que la agricultura produzca suficientes alimentos para mantener el ritmo de la población y aliviar el hambre de los pobres del mundo es aumentar la intensidad de la producción agrícola en aquellas condiciones ecológicas que se prestan a la intensificación mientras disminuyen la intensidad de la producción en las ecologías más frágiles[66]. La mayor parte del aumento de rendimiento en la producción de alimentos necesario durante las próximas generaciones debe lograrse mediante aumentos de rendimiento en las tierras que ahora se cultivan. Además, estos aumentos de rendimiento deben lograrse mediante la aplicación de tecnología ya disponible o muy avanzada en la línea de investigación. Esto no solo conducirá al desarrollo económico, sino que también contribuirá en gran medida a resolver los graves problemas ambientales que surgen como consecuencia de tratar de cultivar tierras que no son adecuadas para la producción agrícola. Afortunadamente, muchas de las tierras agrícolas más favorecidas que se cultivan actualmente siguen produciendo alimentos con niveles de rendimiento muy por debajo de su potencial.


5.   Gestión de los recursos del suelo para la salud humana

y sostenibilidad ambiental


5.1 Recursos importantes 


El suelo es uno de los recursos importantes que sustentan la vida del planeta Tierra. No solo proporciona alimentos, forraje, combustible y fibra, sino que también regula la calidad del aire y el agua[67]. Sin embargo, el aumento de las actividades antropogénicas junto con las prácticas de manejo del suelo insostenibles conducen a la desertificación, la contaminación, la reducción de la biodiversidad y el contenido de materia orgánica[68]. El bajo estado de nutrientes en el suelo ha resultado en una disminución de la productividad y los nutrientes en los cultivos, lo que afecta negativamente la buena salud y el bienestar humano[69]. Se ha estimado que alrededor del 33% de los recursos del suelo mundiales se encuentran en estado de degradación, lo que afecta los medios de vida de miles de millones[70]. Dado que el rápido crecimiento de la población humana requiere un aumento del 50% al 70% en la producción de alimentos, fibras y forrajes en un futuro próximo, el requerimiento de tierra cultivable para satisfacer dicha demanda es de aproximadamente 2.7 a 4.9 M ha y 1[71]. Si bien la fertilidad del suelo se puede reponer hasta cierto punto, se necesitarán cientos de años para recuperar la vitalidad del suelo para mantener las funciones y servicios críticos del ecosistema del suelo. En este contexto, la gestión sostenible de los recursos mundiales del suelo es imperativa para satisfacer la seguridad alimentaria y nutricional de la población en crecimiento, al tiempo que se mantiene la fertilidad del suelo, la productividad y los servicios del ecosistema del suelo para alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU[72]. Considerando la importancia de los recursos del suelo para la agricultura sostenible y la salud humana y creando así una solidaridad global para la conservación y gestión del suelo, Naciones Unidas ha declarado el período 2015-2024 como Decenio Internacional del Suelo, mientras que el decenio 2021-2030 como el Decenio Internacional de Restauración de Ecosistemas. Además, se están realizando muchos esfuerzos internacionales para aumentar la conciencia sobre la gestión sostenible de los recursos globales del suelo[73] y restaurar el suelo ya degradado para recuperar la fertilidad y las funciones del ecosistema para una buena calidad. de la vida humana[74]. El presente artículo analiza brevemente varios factores de la degradación del suelo, el impacto de la degradación de la calidad del suelo en la producción de cultivos y la salud humana y propone prácticas de manejo adecuadas para mantener la vitalidad del suelo.


5.2 Impulsores de la degradación del suelo 


Hay varios factores interconectados que afectan la degradación de los recursos del suelo, tales como (1) interacciones clima-suelo-bióticas, (2) interacciones biofísicas y socioeconómicas, y (3) las perturbaciones antropogénicas y naturales. Se requiere un monitoreo periódico de estas interacciones para comprender el comportamiento de varios impulsores en las funciones y servicios del ecosistema del suelo y también para la implementación de enfoques eficientes de restauración y manejo[75]. 


5.3 Degradación del suelo y salud humana 


La calidad del suelo está directamente relacionada con la desnutrición y los problemas básicos de salud pública[76]. En consecuencia, la degradación de la calidad del suelo afecta directa e indirectamente la nutrición y la salud humanas debido a que la degradación de la calidad del suelo disminuye tanto la cantidad como la calidad de los productos agrícolas.


Por lo tanto, la reducción del rendimiento de los cultivos ha provocado una escasez mundial de alimentos que, a su vez, afecta a más de 854 millones de personas en todo el mundo. Además, la reducción de la concentración de proteínas y micronutrientes (Zn, Se, Fe, I, etc.) conduce a la desnutrición y al hambre oculta que afecta a 3.700 millones de habitantes, especialmente a los niños[77]. Además de la ingesta insuficiente de calorías, las deficiencias de micronutrientes son la causa común de mortalidad, y especialmente, los niños son más susceptibles al Zn[78] y deficiencias de la vitamina A. Por ejemplo, la mitad de la tasa de mortalidad de niños menores de cinco años en la India se debe principalmente a la desnutrición[79]. De manera similar, alrededor del 24% de todos los niños en China son víctimas de la deficiencia de Fe, mientras que más del 50% sufre de deficiencia de Zn[80].  Con la rápida industrialización, la contaminación del suelo (por ejemplo, la contaminación por Pb y As) representa un grave problema de salud en China[81]. Los hornos de ladrillos, en la rápida urbanización, consumen anualmente 1 m de tierra vegetal del 0.5% al ​​0.7% del área de tierras de cultivos. Los cultivos alimentarios que se cultivan en suelos poco profundos son deficientes en micronutrientes. Se atribuyeron la aparición de varias enfermedades humanas a la contaminación del aire, el agua y el suelo[82]. Después de la deforestación masiva, la infección por anquilostomas aumentó Haití[83]. La salinidad de la tierra seca ya afecta a 1.05 millones de hectáreas (Mha) en el suroeste de Australia, y tiene un riesgo potencial de diseminarse a 1.7 o incluso hasta 3.4 Mha y tiene implicaciones intensas para la salud humana[84]. Por lo tanto, existe una estrecha proximidad entre las prácticas mal administradas adoptadas y el agotamiento del suelo y la salud humana. Esto podría ser en forma de uso de la tierra o la sobreexplotación de dichos recursos del suelo, lo que resulta en la erosión del suelo y otras pérdidas del estado de los nutrientes del suelo, lo que posteriormente conduce a la degradación de estos recursos naturales. Esto aumenta el escenario de escasez de alimentos y nutrientes para los pueblos asociados, los trabajadores involucrados y otros actores que podrían llevar a sus impactos en la salud retardados o graves y, por lo tanto, disminuir la eficiencia de su trabajo.


5.4 Estrategias para el manejo de los recursos del suelo 


Las prácticas de manejo adaptativo pueden jugar un papel vital en la lucha contra el agotamiento de nutrientes, manejando suelos problemáticos, manejando la erosión del suelo y optimizando el uso del agua del suelo. La gestión adaptativa se puede definir generalmente como una herramienta de toma de decisiones iterativa que es tanto operativa como conceptualmente una ayuda simple que incorpora a los usuarios para reconocer y dar cuenta de la incertidumbre y mantener un entorno operativo que permita su reducción a través de una planificación cuidadosa, el aprendizaje de la evaluación hasta los resultados deseados. se logran[85]. Se ha informado que también se han cultivado varios cultivos comestibles en las tierras contaminadas para servir a la creciente población mundial[86]. Varias investigaciones mencionadas han hecho uso de rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR), hongos micorrízicos arbusculares (HMA) u otros microorganismos promotores del crecimiento vegetal novedosos (PGPM) en los consorcios que han proporcionado el potencial a esas especies de plantas para tolerar tales condiciones adversas en el campo. Además, los microorganismos endofíticos habían desempeñado un papel fundamental en la restricción de los niveles de contaminantes al límite permisible para la ingesta humana como suplementos dietéticos. Hay varias iniciativas regionales e internacionales para la gestión de los recursos del suelo que se centraron en mejorar la eficiencia del uso de los recursos, como corregir las deficiencias de nutrientes micro y secundarios en el suelo que han demostrado aumentar la productividad de los cultivos entre un 20% y un 66% en Karnataka, India. Como resultado, cinco millones de agricultores se han beneficiado y los beneficios económicos netos a través de una producción mejorada se estimaron en alrededor de 353 millones de dólares estadounidenses (millones de rupias de 1963). Es más, la importancia del conocimiento ecológico tradicional (TEK) también se ha visto como una solución práctica pertinente para la restauración del suelo y su manejo[87]. Las prácticas de gestión de los agroecosistemas, que son la parte próxima del TEK, están atrayendo la atención debido a su mejor adaptabilidad y sostenibilidad. Bio-mulching, tratamientos de semillas, semillas y variedades nativas, bioformulaciones, vermicompost, pesticidas naturales, cría de ganado son algunos de los TEK que se han utilizado en diferentes regiones de la India para mejorar las producciones sostenibles. Se ha empleado una zona tropical semiárida como la región de Kachchh en Gujarat con estos TEK y se ha encontrado que tiene una mejor salud del suelo con respecto a la disponibilidad de fósforo en el suelo a través de microbios solubilizadores de fosfato. Además, los impactos de las perturbaciones naturales como los incendios forestales y otros cambios en las propiedades del suelo y el medio ambiente humano también deben enfocarse para mantener la viabilidad de tales ecosistemas[88]. El manejo adaptativo podría jugar un papel vital en el manejo de estos problemas para mantener la reserva de carbono del suelo en los bosques boreales. La respuesta del contenido de COS a los 4, 29 y 91 años después de la perturbación e informaron una pérdida drástica de carbono a los 4 años después del incendio, mientras que aumentaba gradualmente de nuevo durante un período prolongado (COS de 2% después de 4 años a 33 % después de 91 años para suelos forestales[89]). Además del COS, varios otros nutrientes como el nitrógeno, el fósforo y muchos cationes básicos como el potasio, el calcio, etc.también se pierden en los regímenes de incendios forestales, lo que agota la calidad del suelo, aumenta las emisiones de GEI y, por lo tanto, el impacto adverso en el ser humano. salud. Para superar tales escenarios, predecir los futuros incendios forestales a través de la tecnología geoespacial podría desempeñar un papel empírico[90]. Además, es urgente monitorear la calidad de la salud del suelo en otros ecosistemas como los sistemas urbanos y ribereños para diseñar acciones de manejo adecuadas en consecuencia. Dado que existe un posible desacuerdo entre los objetivos sociales y ecológicos para la restauración del ecosistema, por lo tanto, la mayoría de los proyectos de restauración que clasificaron las necesidades sociales o económicas que no abordaron de manera efectiva impactos ecológicos más amplios o se enfocaron en estrechar los objetivos de mitigación sin tener en cuenta las necesidades fundamentales de las personas. Es evidente del pasado que los pueblos indígenas y los agricultores tradicionales a menudo desarrollaron sistemas agroforestales diversos y adaptados en los alrededores. Esto dio como resultado la seguridad alimentaria local, la conservación de la biodiversidad regional y la consiguiente resiliencia socioecológica[91]. Estos sistemas pueden reconocerse mediante el estudio de las posibles compensaciones entre los beneficios de diversos agroecosistemas y los cambios en la producción de cultivos básicos. Para abordar estos desafíos, contabilizar la variabilidad del paisaje mientras se planifica la rehabilitación y la restauración permite muchas de las compensaciones para aliviar el hambre, al tiempo que aumenta los beneficios colaterales potenciales. Tales compensaciones pueden evitarse proporcionando acceso temporal a la tierra en otra parte del paisaje o intensificando la producción en una parte de la tierra del agricultor mientras se elimina otra parte de la producción. Los cobeneficios pueden mejorarse dirigiendo dichos fondos de restauración donde sea posible la mayor rentabilidad.


5.5 Camino a seguir 


Las deficiencias generalizadas de múltiples nutrientes y el deterioro de la salud del suelo son las causas de la baja eficiencia, productividad y rentabilidad del uso de nutrientes. Aparte de esto, los problemas relacionados con el cambio climático han creado un mayor agotamiento de la calidad del suelo, la disponibilidad de agua de riego y la eficiencia en el uso de recursos e insumos, y la productividad de los cultivos. La adopción de prácticas resilientes al clima junto con la aplicación de sensores remotos, SIG y tecnologías de restauración avanzada son imperativas para restaurar la fertilidad de la salud del suelo para el desarrollo sostenible. Esto no solo ayudaría a combatir los problemas del cambio climático, sino que también ayudaría a formular políticas sólidas para la gestión de los recursos del suelo.


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