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LAS CONDICIONES FISICAS, LA PRODUCCIONAGRICOLA Y LA CALIDAD DEL SUELO

Warren ForsytheCentro de Investigaciones Agronomicas, Universidad de Costa Rica

1 INTRO DUCCI 0 N Cuadro 2. Causas de la degradaci6n del suelo en Sur y Centroamerica. (Oldeman, 1994)

Para suplir la creciente demanda de alimentos se debe c asiAt. .d d "It i;" S d ... C tro ... BUS C IVI a es - u am"nca en am"ncaaumentar la productividad de las tierras agricolas 0 expandir Deforestaci6n 100 14la a!!ricultura a nuevas areas. Esto significa destruir bosques E I t .6 . c' 12 II~ xp 0 aci n exceslvae iniciar el cultivo de tierras marginates incrementando las

S b t 68 90 repas areanecesidades de riego y drenaje. Actividades agricolas 64 28

Los recursos de tierra del orbe son finitos y por 10 tanto Bioindustrial y otraslimitados. La extensi6n total de tierras en el mundo es de Actividades -- -13 X 109 ha, de las cuales solo un 11% son arables (1.44 x Total 244 62109 ha). Al existir menos tierra disponible, la expansi6nglobal de la agricultura se vuelve carla vez mas lenta. Asi EI C d 3 . d. I It ta. d t .. ua ro In lca e a 0 porcen ~e e lerras conen los aDOS 60 se Incorporaron 46.5x106 ha arables, en la ,... d d 39 I 106 h I 80 ' 26 5 10 6 h laderas en los palses centroamencanos, el cual puede

slgulente eca a . x a, y en os s . x a I. I . . d I .6 h'd . II R 1995) exp lcar en parte a lmportancla e a erOSI n 1 rica en a(Enge man y Le oy, . zona. Un os 46 x 106 Ha del area centroamericana de 271.6

En adici6n el recurso suelo se esta reduciendo por su x 106 Ha estan afectadas por la erosi6n hidrica (17%). EIdegradaci6n como 10 indican los Cuadros 1 y 2. Los Cuadro 4 indica los climas y periodos de crecimiento enprocesos mas importantes de degradaci6n quimica son la America Central y America del Sur, y el Cuadro 5 muestrandisminuci6n de materia organica y nutrimentos; mientras las limitaciones de los suelos de dichas zonas.que los procesos dominantes de degradaci6n fisica son laerosi6n, el encostrarniento y la compactaci6n. La reducci6nde la materia organic a contribuye al deterioro de la Cuadro 3. Porcentaje del 'rea total national con zonas de ladera

. .. I . (Posner y McPherson 1981)estructura. Las costras superficlales Ilmltan a emergencla .de plantulas, la infiltraci6n del agua y esta a su vez reduce Pais % del area national conel agua disponible para las plantas. . EI suelo rI c' pendientes> 8%estructuralmente degradado produce menos blomasa , 10 Mexico 45que resulta en una disminuci6n de materia organica y Guatemala 75cobertura protectiva, repitiendo el cicio de degradaci6n EI Salvador 75

(IBSRAM, 1991). Honduras 80

Costa Rica 70Cuadro I. Estimados de la degradation del suelo en Sur y Panama 80Centroamerica (Oldeman, 1994). Jamaica 60

Haiti 80Proceso de Sudamerica Centroamerica Republica Dominicana 80degradaci6n 1 x 100ha Colombia 40Erosi6n hidrica 123 46 Ecuador 65Erosi6n e61ica 42 5 Peru 'iV.; '7: , i 50Degradaci6n quimica 70 7 ,.Degradaci6n fisica 8 ;i: (:Ci S

,". 'L '":1 ii; :.i""

X Congreso Nacional Agronomico I II Congreso de Suelos 1996 189

Las condiciones .flSicas, fa produccion agricofa y .,.

Cuadro 4. Climas regionales dominantes (FAO-1984)

Clima : America del Sur America Central

FRIO

(con limitaciones de temperatura frigida) 60.8 (3.4) 0.7 (0.3)

CALIDO/FRESCO

(sin limitaciones de temperatura

frigida)Seco (0 dias de Iluvia) 81.2 (4.6) 35.6 (13.1)

Periodos insuficientes de crecimiento (1-74 dias) 114.6 (6.5) 62.2 (22.9)

Periodos cortos de crecimiento (75-179 dias) 230.4 (13.0) 63.2 (23.3)

Periodos largos de crecimiento (180-365 dias) 1,163.5 (65.7) 109.9 (40.4)

Hilmedodurante todoel afto(365 dias) 119.7 (6.8),.

TotalLas cifras entre parentesis son porcentajes de los totales.

bnEqxCi i) '.1.!!;;:,:;;~ (tn'.;!.i ;'61 ~L t,!,~!Cuadro S. Suelos Regionales Dominantes (FAO-1984)

Suelos con limitaciones America del Sur America Central

106 hasSuelos sin limitaciones propias de fertilidad C';!' 359.8 (20.3)" :;' 7;-;, ii i 118.9 (43.8)

Suelos c°!1limitaciones graves de

fertilidad 722.3 (40.8) 16.2 (6.0)

Suelos arcillosos muy agrietados 24.9 (1.4) 13.2 (4.9)

Suelos afectados par la sal 56.5 (3.2) 2.3 (0.8)

Suelosmaldrenados 179.9 (10.2) 12.7 (4.7)

Suelos someros « 50 cm) 193.6 (10.9) 60.6 (22.3)

Suelos de textura gruesa 132.4 (7.5) 15.9 (5.8)

Suelossemideserticosydeserticos 93.9 (5.3) 31.8 (11.7)Unidades de tierras diversas 6.9 (0.4) ---

Total 1,770.2 271.6

Las cifras entre parentesis son porcentajes de 105 totales.

La reducci6n por degradaci6n de la productividad y del comida. En cambio, en los paises en desarrollo hayarea de las tierras cultivadas ha estimulado la conciencia preocupaci6n tanto sobre la disponibilidad de la comidapublica mundial sobre la relaci6n de productividad y como la degradaci6n ambiental y la sostenibilidad (Antlesostenibilidad de la agricultura. La investigaci6n agricola y Wagenet, 1995).y su financiamiento correspondiente es un elemento ... . ,importante en un sistema agricola sostenible. Antle y ~~ maneJo s.o~temble de t!erras combl~a tecno.l?glas,Wagenet (1995) sugieren que la investigaci6n con pO.lltl:a~ y actlv.ldades ,de~tmadas a la mtegracl~n definanciamiento publico debe dar alta priori dad a proyectos pnn~lplos SOCloeconomlCOS con preocu~~clonesque proporcionan conocimiento para resolver problemas amb.le?tales; b~scan~o aum.entar la prodUCC.l?n y losimportantes de bien publico. La investigaci6n basica para servl:l?S, reduc.lr el myel de nesgos de p.roducclon, lograrcomprender el impacto de la actividad humana sobre el establlldad amblental c~nservando la ~alldad del ~uelo y elambiente es un ejemplo. El hecho de que el resultado de agua, y ser econ6mlcamente f~ctlble y soclalmenteeste tipo de investigaci6n no siempre resulta en productos aceptable (Bouma 1994, Dumanskl et al.199l).

comerciales tiende a desanimar la participaci6n del sector La necesidad de aumentar la productividad de laprivado. En cambio, el sector privado muestra mas agricultura significa tomar en cuenta todos los factores queentusiasmo para financiar investigaci6n que genere algun inciden en su productividad. Tradicionalmente se buscababeneficio comercial, a pesar que recientemente el sector la productividad maxima que fuera econ6micamente rent-privado esta comenzando a mostrar preocupaci6n sobre able, pero actualmente tam bien se tom a en cuenta latemas de bien publico. sostenibilidad. La calidad del suelo es un indicador de

En los ultimos anos, los paises desarrollados tienden a sost~~ibilidad y es su c~pacidad de producir bienes.ypreocuparse mas sobre la calidad de la com ida, del ambiente servlclos ~ reg~lar el amblente ~Lal,1993). ~n este trabaJoy la salud que sobre la cantidad y disponibilidad de la se enfocara h.a~la los facto res fiSlCOS de la calldad de suelos

y su productlvldad.

190 X Congreso Nacionaf Agron6mico / II Congreso de Sue/os 1996

Warren Forsythe

2. UNA ECUACION DE EST ADO PARA EL . Despues de afios de es~~io e .inv~stigaci6n, hay una

CIMIENTO Y LOS F ACTORES DE lista .de. 17 elementos nutntivos Indispensables para elCRE creCImiento de la planta. Estos elementos pueden

CRECIMIENTO considerarse como factores de crecimiento. La presencia

de elementos t6xicos puede considerarse un factor de

El crecimiento de los cultivos depende de varios crecimiento. En el medio del suelo se hall encontrado cuatro

factores. Algunos hall seleccionado el termino "factores factores fisicos de crecimiento; la succi6n total del agua, la

de crecimiento" para designarlos. La siguiente ecuaci6n aireaci6n, la temperatura y la resistencia mecanica a la

muestra el concepto: penetraci6n por las falces (Shaw,1952; Forsythe, 1967).

Hay otros factores del suelo que son biol6gicos y que noC = f(X , X , X ), (1) estan bien definidos. Pero se podria considerar la presencia

, 1 nde plagas y enfermedades como otro factor.

donde C representa el crecimiento del cultivo y X Xson los factores de crecimiento (Tisdale y Nelson,11975) n Muchas veces los factores que aparecen como factores

de crecimiento no son unicos sino compuestos e inclusive

Idealmente, los factores de crecimiento compre~den pueden ser factores asociados con, 0 que dependen de un

el numero minimo de factores, los cuales determman factor unico. Una de las aplicaciones de la investigaci6n

completamente y de manera directa el crecimiento del cientifica puede considerarse como la aclaraci6n de este

cultivo. Los factores son unicos y se encuentran con la tipo de confusi6n.

experiencia y la experimentaci6n. Estos factores ideales

se tratan como las variables independientes en una Jenny (1941) expres6 una relaci6n matematica

ecuaci6n matematica. identificando factores de crecimiento. En terminos gen-

erales estos se pueden tratar como propiedades de estado

El problema se puede mirar desde dos perspectivas: por 10 que la ecuaci6n sirve para ordenar el problema:

Se pueden considerar C, XI, X2' Xn' como las R = f (cl, p, h, s, t) (2)

propiedades de estado en el proceso de

crecimiento, las cuales comprenden el numero minimo donde R = rendimiento; cl = clima; p = planta; h =

de caracteristicas 0 variables que describen y hombre; s = suelo y t = tiempo.

determinan completamente el estado del sistema

(Lewis, Randall, Pitzer y Brewer, 1961). El proceso Las variables al lado derecho de la ecuaci6n son

de crecimiento se tiene que considerar como uniforme factores compuestos que pueden dividirse para formar otros

y una funci6n de valor unico de las variables. factores mas basicos. El factor clima podria considerarse

como un compuesto de temperatura, lluvia, luz y viento.

Se pueden cons~derar los fact~re~ XI, X2' ..",Xn' .l?s El factor planta como variedad; el facto~ hombre como las

cuales son seguidos por el creClffiIento C. La relacion diversas practicas de manejo, tales como la arada, la

entre X ,X , X Y C forma una funci6n de tipo causa- fertilizaci6n y el control de plagas. El factor suelo como

efecto eh 1.J: cuallos factores X , X , X , son necesarios los factores quimicos, fisicos y bio16gicos del mismo y el

(0 indispensables) y suficientbs ifara C CAckoff, Gupta, factor tiempo permanece igual. La ecuaci6n (2) se refiere

Minas, 1962). La palabra suficiente quiere decir que el a un sistema de producci6n que incluye el suelo como un

juego de X ,X , X , es completo para causar C y no factor compuesto de crecimiento (0 mas especificamente

falta ninguh o1ro fac"tor. El criterio de necesi~~d es aqui, de rendimiento). Si queremos pensar en la

aquel que se usa para calificar los elementos nutrrtivoS. productividad de sue los, tenemos que considerarlos bajo

Esta relaci6n causa-efecto se llama "causalidad condiciones iguales de cl, p, h Y t, 0 sea con estos factores

deterministica". mantenidos fijos como se presenta en la siguiente ecuaci6n:

La experiencia, la experimentaci6n y las pruebas R = f(s) (3)

criticas en base de los criterios mencionados arriba, cl, p, h, t

determinan si un elemento es un factor de crecimiento.

Entonces la lista de factores de crecimiento depende de El factor compuesto suelo comprende, a su vez, varios

nuestro conocimiento de fen6menos, proc~s~s y los factores: Sl' s2, sn. Si se quiere considerar un factor Sl

mecanismos de dichos procesos. El conOCImiento de de crecimiento en el suelo se podria considerarlo asi:

mecanismos nos ayuda a interpretar el papel de un factor

para decidir si este es indispensable para el crecimiento R = f(s ) (4)de las plantas. s' s, cl, p, h,t

1 n

X Congreso Naciona/ Agronomico / II Congreso de Sue/os 1996 191

Las condiciones fisicas. la produccion agricola y ...

El enfoque de Jenny en la ecuaci6n (2) es igual a su exito para estimar la humedad del suelo y periodos detrato de log factores de formaci6n de suelo desarrollados crecimiento. Un anal is is estadistico de lag lluvias nospor Dokuchaev y Hilgard, como prQpiedades de estado puede dar la lluvia confiable, la cual en su tomo nos(Wilding, 1994). El valor de este concepto para ordenar y daria periodos de crecimiento confiables (Hargreaves,

conceptualizar estudios de sistemas abiertos de pedologia 1976).y el analisis de ecosistemas, ha sido reconocido por unapublicaci6n especial de la Sociedad Norteamericana de Cuando el suelo se seta su humedad disminuye yCiencias del Suelo (SSSA, 1994). su energia tam bien disminuye. El crecimiento y

rendimiento de cada cultivo responde a la energia delSe ha visto que, idealmente, lag variables que se usan agua del suelo en una curva de respuesta. Cuando el

para describir un proceso tienen que ser independientes 0 suelo esta mas seco, la atracci6n agua-suelo es masindispensables para el proceso. Si una variable no es in- fuerte. Dicha atracci6n se ha denominado succi6ndispensable para el proceso no debe aparecer en la ecuaci6n. matricial y se expresa en megapascales (MPa).

For ejemplo, para estimar el rendimiento de log cultivos nose considera a nuestro mejor conocimiento la intensidad Generalmente, una arcilla montmorillonitica tienede ondas s6nicas (aunque ultimamente hay rumores al mayor atraccion que una caolinitica 0 de sesquioxidos,contrario) 0 la intensidad magnetica. Entonces estas vari- y un suelo mas fino tiene mayor atracci6n que unoabies. adem as de no ser indispensables. ni siQuiera son arenoso. Hay que tomar en cuenta el efecto osm6ticointluventes v no aparecen en la ecuaci6n de rendimiento. de lag sales disueltas en la solution del suelo sobre lag

falces que tienen membranas semipermeables. DichoEl mismo principio se aplica a varias propiedades del efecto se denomina suction osmotica. La sum a de la

suelo. De esta manera, propiedades como el contenido de suction matrical y la suction osm6tica se llama laarc ilia, CIC, MO, Y la densidad aparente no llenan log succi6n total. En la mayoria de log suelos, excepto logrequisitos para ser facto res de crecimiento (rendimiento), salinos, el componente de succi6n osm6tica es pequeno.

porque no son indispensables para el crecimiento de laplanta. Claro que estas propiedades intluyen en log factores Se hall escogido valores criticos de la suction delde crecimiento y por ego muchas de estas propiedades son agua del suelo de lag curvas de respuesta de variosconfundidas por factores de crecimiento. Sin embargo, estas cultivos y dichos valores indican la succi6n maximapropiedades intluyentes no son la unica fuente de log que debe experimentar el suelo para evitar gran desfactores de crecimiento y, por 10 tanto, no son indispens- perdidas del rendimiento maximo. Algunos de estosabies. valores para cultivos son: frijoles (27-R) 0.08 MPa a 5

cm de profundidad 0 0.06 MPa a 15 cm de profundidad(Forsythe y Legarda, 1978), cana de azucar 0.15 - 0.20

3. EL CRECIMIENTO Y LOS FA TORES MPa, papas 0.2 - 0.3 MPa, algodon mayor de 0,4 MPa

FISICOS DEL SUELO y mellor de 0.7 MPa, hortalizas en general 0.1 MPa,cacao (estimado) 0.02 - 0.03 MPa (0-30 cm), banano

. , 0.03 -0.15 Mpa, cebolla 0.065 - 0.1 MPa (30-40 cm)3.1 La SUCClon total del agua (Hagan y Stewart 1972), arroz de secano (IR747B2-6-

3)0.017 MPa (De Dattaetal, 1974).La humedad de un suelo agricola sigue ciclos entre

un limite superior de la capacidad de campo y un limite 3.2 Espacio aereo y aireacion del sueloinferior del punto de marchitez segun el clima (balancehidrico) y el riego. Cuando el suelo se seta 0 cuando El CO2 producido como resultado de la respirationlag plantas extraen agua del suelo, el secamiento en el de lag falces, fauna y microorganismos se acumula enperfil es diferencial, siendo la parte superior mas seca el suelo y asi su concentraci6n aumenta, llegando aen un principio. niveles mucho mayores que lag existentes en la

atm6sfera. La gradiente de concentraci6n producidaEl balance hidrico atmosferico para un periodo provoca la difusi6n de CO2 hacia afuera del suelo. For

dado es la diferencia entre la lluvia y la otro lado, el con sumo de 02 en el suelo produce unaevapotranspiraci6n. Cuando el balance hidrico es gradiente de concentraci6n que provoca la difusi6n depositivo, el exceso de agua sirve para au men tar la 02 hacia adentro del suelo. La difusi6n es el mecanismohumedad del perfil hasta la capacidad de campo, y una mas importante de intercambio de gases entre el airevez a esta humedad conservarla en el perfil ya que el del suelo y la atm6sfera. La difusividad del suelo 0 seaagua sobrante se drena hacia abajo. Si el balance hidrico su capacidad de permitir la difusi6n depende del espacioes negativo la humedad del suelo empieza a disminuir. aereo del suelo con continuidad.El principio del balance hidrico ha sido usado con algun

192 X Congreso Nacional Agronomico / II Congreso de Suelos 1996

Warren Forsythe

Espacio aereo = porosidad total - humedad volumetrica (5) para un suelo desnudo de la serie Margot en Turrialbamuestran promedios anuales de 25.7; 25; 25.3 y

La ecuacion (5) nos indica que si la humedad 25.4 °C para 0, 2 ,5, 10,20 Y 50 cm de profundidadaumenta como en el caso de suelos con mal drenaje respectivamente (Forsythe 1976), cuando la temperaturainterno, el espacio aereo se reduce y tambien si su media del aire rue de 21.6 °C. Ellugar tiene latitud 9°porosidad total se reduce como en el caso de la 53'N y longitud 83 °39'Oeste con una elevacion de 602compactacion del suelo, 10 mismo ocurre. Se ha msnm. La lluvia anual promedio es de 2.662 mm y laencontrado que cuando el espacio aereo de los suelos radiacion solar diaria promedio es de 17.4MJ/m2.aumenta a 5-10% empieza a permitir la difusion Generalmente un aumento de 100 de elevacion esta(Wesseling y Van Wijk 1957; Xu et a/1992, Jin et a/, acompanado por un descenso de 0.6 °C en la temperatura1996), 10 que significa que el espacio aereo se vuelve media anual del aire esto afecta la temperatura del suelocontinuo a dichos valores. Cuando no hay datos en forma similar (Van Wambeke, 1992). La temperaturaespecificos para un cultivo se ha usado un valor critico optima para plantas en el tropico es de 25-30°C.)

de 10%. El espacio aereo correlaciona bien con la ratade difusion de oxigeno (RDO), y se puede usaf como La temperatura del suelo influye sobre lasun indice de la aireacion. Se consiguen curvas de actividades de las falces y de los microorganismos delrendimiento en relacion con el espacio aereo. Algunos suelo. Segun el cultivo, una temperatura demasiadovalores criticos son 11 % para cafia de azUcar (Robinson, alta 0 demasiado baja puede inhibir el desarrollo y1964), 25% para frijol (Legarda y Forsythe, 1978) y funcionamiento de la planta. La temperatura de las25% para tomate (Flocker et a/, 1959). En cambio, capas superficiales del suelo influye sobre lacultivos como el arroz y la malanga (C%casia germinacion de semillas. Se ban observado problemasescu/enta var. escue/enta), crecen bien en suelos con germinacion en suelos arenosos en el tropico debidoanegados. alas temperaturas maximas altas durante el dia en las

capas superficiales. Un Typic Torripsamment con 94%3.3 Temperatura del suelo de arena, 3% de limo y 3% arcilla tiene una humedad

volumetrica de 7.7% a 0.033MPa de succion y 3% aLa superficie del suelo se calienta cuando absorbe 1.5 MPa con 4.7% de agua disponible para la planta

la radiacion solar de onda corta. Tambien se calienta el (ADP). Los valores de humedad son bajos y permitenaire sobre el y se proporciona el calor latente de un facil calentamiento del suelo. En cambio unevaporacion del agua del suelo. La superficie del suelo Tropeptic Eutrothox con 9.3% de arena, 5.2% de limorefleja parte de las ondas cortas y, por su calentamiento, y 85 ~5% de arcilla tiene la humedad volumetrica degenera radiacion de onda larga. La rata de flujo de 42.1 Yo a 0.033 MPa y 40% a 1.5 MPa con 2.1 % decalor en el suelo depende de la gradiente de temperatura ADP. Estos dos suelos tienen poco ADP pero losy la conductividad termica. Un suelo con mayor valores de hu~edad de! segundo suelo no se prestan ahumedad tiene mayor capacidad calorica debido a la un calentamlento faCII. Podemos apreciar que laalta capacidad de calor del agua. Por 10 tanto un suelo temperatura del suelo se controla mediante el drenajemojado se calienta menos que uno seco cuand~ absorbe (para. calentar) el riego (para enfriar), la sombra y elcierta cantidad de calor y viceversa. La conductividad mantillo muerto 0 vivo.

termica de un suelo se reduce al secarse. En SapporoJapon, de 35° N de latitud, se notaba que durante un di~ 3.4 Resistencia mecanicadespejado de verano una arena llegaba a una . .

temperatura maxima de 55 °C a0Cmml' entr .11 . Veihmeyer y Hendrickson (1948) encontraron queasunaarCI a englrasol' , , . ,

que contenia mas humedad tuvo una maxima de 35°C .' nmguna ralZ penetro nmgun suelo con unaA 5 cm d ~ d ' d d I .' densldad aparente de 1.9 Mg/m3 0 mayor. En algunos

e prolun I a a temperatura maxima de la I I . .arena rue de 40 °C y aquella de la arcilla 32 °C (Yak sue. os os valores Ilmrtantes fueron de 1.7 a 1.8 pero en

1946 Cha 1968) U . d I uwa arctllas losvaloresfueron de 1.6-1.7. En la arcillaAiken, ng . na cammata esca zo sobre arena ( I I . , '

seca en una playa alas 11 de la manana uede sue 0 atosollCO) el valor cnnco fu~ de 1.46. ,Se ha

comprobar estas observaciones p nota~o.que el estado de empaquetamlento y la hlstoria

, previa mfluyen mucho en la resistencia del suelo a unEn las zonas tropl ' cales I fl t ' penetrometro y, por 10 tanto, la dens,idad aparente es

, as uc uaClones 'd' d ' ,estacionales de la temperatura del aire y del suelo son ~~61:) l~: e r~,~t~~cI~, con muc,has, fallas (~earson,menores que la zona templada y las fluctuaciones . . muy I ICI ap lcar los cn~enos de V el~eyerd,' Y Hendnckson a otros suelos especlalmente a Ulnsoles

lurnas son mas lmportantes, A mas de 20 cm de .profundidad hay muy poca variac ion (Hard 1970) que pued~n ten~r su densldad aparente natural deLos datos de temperatura tornados durante s~is anos' 1,0 Mg/m y AnI ddlsoles que pueden tener su densidad

, , aparente natura e 0.5 Mg/m3,

X Congreso Nacional Agronomico III Congreso de Suelos 1996 193

Las condicionesfisicas, fa producci6n agricofa y ..,

Taylor y Gardner (1963) correlacionaron la macroecon6mica. La sostenibilidad agron6mica trata la

densidad aparente versus la penetraci6n pOt falces con capacidad de un terreno de mantener la productividad

r= -0.59, mientras la resistencia medida pOt un agricola con el tiempo. La sostenibilidad ecol6gica es la

penetr6metro estatico versus penetraci6n por falces capacidad de los sistemas que apoyan la vida de mantener

tenia un coeficiente de correlaci6n r= -0.96. Usando la calidad del ambiente. La sostenibilidad microecon6mica

el mismo aparato con un pist6n de acero inoxidable de se trata de la capacidad de una finca a permanecer

5mm de diametro, Taylor y Burnett (1964) encontraron econ6m icamente solvente y la sostenibilidad

que la resistencia en MPa experimentada para introducir macroecon6mica es la capacidad de los sistemas nacionales

el pist6n 5mm en un suelo donde no habia penetraci6n de producci6n de competir en mercados domesticos e

pOt falces, rue un esfuerzo de 2.5-3.0 MPa y esto se internacionales.

encontr6 para los siguientes cultivos: algod6n . . .(G . h . t ) (8 r d . ,I Ademas de la productlvldad del suelo, la calldad trata

ossYP,um Irsu um , sesame esamum In Icum/,. . , .

(C . t . I b ) b . (8 b . sobre la fun cion del suelo en regular el amblente. En el

guar yamopsls e,ragono 0 us ; ses ama es ama . .

It t ) . Ph I IT..'. (V Ch . contexto de la calldad del suelo, los conceptos de atrlbuto,

exa a a, aseo usaureus, rlgnaslmensls ar. I-. ... .R d) (8 h I ) . d d S propledad, caracteristlcas y call dad son sm6mmos (Larsonnese e ; sorgo org um vu gare vane a umac .

9Y Pierce I 94).Sorgo. Forsythe y Huertas (1979) encontraron una

curva de rendimiento versus resistencia y que una La calidad del suelo se ha definido asi:

resistencia de 2 MPa a capacidad de campo en la zona

0-25 cm de suelo, provoc6 una reducci6n de 40% del Q = f (q), (6)rendimiento maximo para la varied ad de frijoI27-R. i n

donde Q = la funci6n de las calidades individuales q delHay varios tipos de penetr6metros; el mencionado suelo. i

anteriormente es del tipo portatil. Existe un banco de. .datos que permite usaf las lecturas del penetr6metro y . EI s ImPl °rtante saber el ca~blo d de Q ~ dQ) p~ra detectar

I I t . I d I I . . t d Sl e sue 0 va en un camIllO e mejoramlento 0 de

eva uar e po encla e sue 0 para creclmlen 0 e .. .

It . F th T ti (1985) t I degradacl6n, en relacl6n con su estado al tlempo to.cu IVOS. orsy e y a ur presen aron asiguiente evaluaci6n: 0-0.6 MPa excelente; 0.7 - 1.2 dQ = f1(q - q ) (q - q )] (7)

MPa aceptable; 1.3 - 2.5 MPa no aceptable y >2.5 Mpa EI . d ' . dil. ilol ... ~I,

d olo I hh tr .

6 I i tIempo po na m Icar a mlclaclon e uso umano

no ay pelle aci n por as ra ces. ...(largo plazo) 0 un camblo reclente en el manejo (corto

4. LA CALIDAD DEL SUELO plazo). ~e sugiere ~epresenta~ d? co~o una. fracci6n 0

porcentaje de camblo para ellmmar dlmenslones en la

. . . ecuaci6n. (Larson y Pierce, 1994). La evaluaci6n de Q comoE! termmo calldad del suelo ~e refier~ a los a~lbutos 0 adecuado dependeria de pautas establecidas de acuerdo con

prop!edades del s~elo y su capacldad de.mter~cclonar con la experiencia y la experimentaci6n. EI valor de Q podria

los. msumos apll~ados. Como es dmaml.ca, se esta set un producto compuesto por los varios q expresados

mejorando, sostemendo 0 degradando (Ver FIg.I). como porcentajes, tal como la elaboraci6n del indice de

.. Storie para la productividad de un suelo agricola. Al igual(Manej~ y us~ aproplado) que el sistema diagn6stico de la salud humana, el cual

mejoramlento incluye la medici6n de propiedades tales como la

. . . .. temperatura, presi6n sanguinea, el pulso, etc., hayCalldad inferior ~ Calldad superior propiedades 0 atributos del suelo que se pueden USaf como

del suelo ~ del suelo indicadores de su calidad (salud).

degradaci6n En forma mas concreta, la calidad del suelo es un

(Manejo y uso inapropiado) complejo de sus propiedades fisicas, quimicas y biol6gicas

que proporcionan a) un medio para el crecimiento de laFig. I, La calidad del suelo y el, proceso mejoramiento- planta b) regulaci6n y distribuci6n del flujo de agua en el

degradacl6n b . ) fil fi b . I E fu . am lente c un I tro e ICaz am lenta. stas nclones se

, . pueden desglosar asi:Larson y Pierce (1991) defmen la calldad del suelo, .

.d d d ti ' d tr d I ,. - Aceptar, retener y llberar nutnmentos y otroscomo su capaci a e unclonar en 0 e sus Imltes t "

16 . d . . . . I componen es qulmlcos.eco gicos y e mteracclonar posltIvamente con e . ,

b . t t I ' t E t d fi . .6 I - Aceptar, retener y llberar agua a las plantas, nos yam len e ex erno a ecosis ema. n es a e mici n, a bt '

. . aguas su erraneas.calldad del suelo es un factor Importante en los cuatro . .

b .. d t . b . l . dad . d . d L (1990) - Prom over y sostener el creclmlento de las plantas.

0 ~etlvos e sos em I I mica os pOt ourance: M t h A b . b .6 .d d.b .l .d d 6 . ' b .l ' d d 16 . - an ener un a ltat I tIco a ecua o.

sostem I I a agron mica, so stem I I a eco glca, R d I . . t . I d d . ,.b.l .d d . 6 . t ' b . l . d d - espon er a manejo y resls Ir a egra aclon.

sostenl I I a mlcroecon mica y sos enl I I a

194 X Congreso Naciona/ Agron6mico / II Congreso de Sue/os 1996

Warren Forsythe

El Cuadro 6 indica la relaci6n entre algunos atributos suelo. POT ejemplo, la textura y el carbono organico estandel suelo y las funciones involucradas con la calidad del relacionados con las cinco funciones.

Cuadro 6. Relaci6n de los atributos del suelo con funciones relacionadas con la calidad del suelo.

c;"ni)~, ((If'!};: \~ Funciones relacionadas con la calidad de suelo~""Atributos de! suelo Aceptar, tener, Aceptar, tener, Promover Mantener un ,~.. Resistir

liberar liberar agua crecimiento habitat adecuado degradaci6n

nutrimentos

Horizonte superficialMateria organica total X X X X X

Materia organica !abil X X X X

Nutrimentos X X X X

Textura X X X X

Profundidad X X X X

Estructura X X : ~, X

pH X X X :u:; IJ;1i) XConductividad electrica X X 0:) :;;tn5ffi X Gttl!;)j1-;,b ()?(J X ,11£1

Horizonte limitante 'f:;t.'f'J~b ",1; 1

Textura X X X X X

Profundidad X X X X

Estructura X X X

pH X X X

Conductividad electrica X X X X;

4.1 lndicadores de la cali dad del suelo percolar profundamente para formaT agua subterraneaque luego emerge en nacimientos y riDs. El agua

Como medio que promueve el crecimiento de las subterranea puede llevar quimicos disueltos consigo,plantas, el suelo proporciona un volumen adecuado para perderlos pOT adsorci6n 0 adquirirlos pOT la liberaci6nel desarrollo de las raices de acuerdo con su profundidad pOT el suelo. En suelos con pendientes, el agua escurridaefectiva y los requisitos de las plantas. Los factores erosiva puede Uevar suelo y nutrimentos de la superficiequimicos de crecimiento son los nutrimentos esenciales, a los lagos 0 riDs. El agua escurrida no erosiva puedelas sustancias t6xicas como Al. La capacidad de fijaci6n Uevar quimicos disueltos a los mismos destinos. Si eldel suelo para un nutrimento dado y el pH del suelo suelo es de poca pendiente, el encharcamiento puedeinfluyen sobre muchos de dichos factores. Los factores reducir la aireaci6n y, pOT 10 tanto, la producci6n de losfisicos de crecimiento son la succi6n total del agua del cultivos. Si el sistema suelo-planta no tiene coberturasuelo, la aireaci6n (espacio aereo), la resistencia protectiva contra el impacto de las gotas de Uuvia semecanica y la temperatura. La succi6n total se puede puede formaT seUamientos con costras. Estos a su vezestimar pOT la humedad del suelo y la conductividad junto con la compactaci6n provocada pOT el manejoelectrica del extracto saturado. En lugares con mal favorece mas aun el escurrimiento y el encharcamiento.

drenaje, la aireaci6n se puede estimar pOT la profundidaddel nivel friatico. Los factores biol6gicos de crecimiento El destino de los desechos es un problema humanoson las plagas, las enfermedades y las sustancias creciente. El suelo puede actuar como un filtro ambientalorganicas alelopaticas. eficaz porque la matriz tiene una area superficial

enorme y es una zona importante de adsorci6n yLa condici6n de la superficie del suelo determina reacci6n para la transformaci6n y descomposici6n de

su capacidad para regular y distribuir el flujo de agua los desperdicios organicos y otras sustancias quimicas.en el ambiente. La Uuvia que cae sobre el sistema suelo- La capacidad de intercambio de cationes y de formaTplanta en parte infiltra el suelo, 0 escurre sobre la complejos aumenta dicha capacidad. Cuanto mas fmasuperficie en forma no erosiva 0 erosiva. El agua la textura del suelo, mayor es el area superficial pOTinfiltrada se puede almacenar y USaf para las plantas, 0 unidad de masa donde la poblaci6n microbial es el

X Congreso Naciona/ Agronomico / II Congreso de Sue/os 1996 195

Las condicionesJlSicas, la produccion agricola y ...

fi d ". d I t . temperatura mediante los datos climaticos. La aireaci6nagente trans orma or maS lmportante e as sus anClas .., .

,. M h d I fi . . rt t Y la reslstencla mecamca deben ser evaluadas mas

qulffilcas. uc as e as trans ormaClones lffipO an es I.I I ' b' ... , d d amp lamente.en e sue 0 son aero ICas y necesltan aIreaCIOn a ecua a.Mediante la dispersi6n hidrodinamica, el suelo puede 4.4 Carbono organico (CO)diluir la concentraci6n de una sustancia agregada al aguadel suelo, mientras que se desplaza en la corriente de .EI carbo?o ?rganic? 0 la materia organ!ca, seflujo que ocurre. consldera un mdlcador lmportante de la calldad y

productividad del suelo. Hayek et 01 (1990) sostienen4.2 Juego minimo de datos (JMD) que la cantida~ de CO es el atributo d:l ~uelo que tiene

un efecto dommante sobre su productlvldad. Se puedeSe ha visto que varias propiedades 0 atributos del concluir que las practicas que aumentan el CO tambien

suelo intervienen en la calidad del suelo y su cambio, con toda probabilidad van a aumentar su productividad".por 10 que como en el caso de los factores de crecimiento Esto concuerda con la idea anteriormente expresadahay que escoger propiedades indispensables para de que el CO no es un factor de crecimiento en sf, sinodescribir la calidad del suelo. Larson y Pierce (1991) que esrn correlacionado con factores de crecimiento queban escogido las propiedades presentadas en el Cuadro producen biomasa. Es decir, el CO es parte de la7. Aprecian que los atributos que definen la cali dad biomasa producida. La reducci6n del CO estadel suelo varian con el ecosistema y la funci6n del suelo acompaflada por la disminuci6n de los nutrimentos, laen ello. Tambien se ha usado el criterio de que el agregaci6n de las particulas, la retenci6n del aguaatributo debe ser uno CUrD cambio se puede medir disponible (en suelos arenosos)y laporosidad(aumentodentro de un lapso de tiempo relativamente corto (meses de densidad aparente). Todo esto, resulta en reducci6n0 aflos en lugar de decadas). de la infiltraci6n y aumento del escurrimiento (Frye et

01, 1985).Se deben considerar ciertas caracteristicas fijas

del suelo, tales como la pendiente y su posici6n 4.5 Textura (T)fisiografica por su influencia sobre el ambiente. Otrosfacto res ambientales importantes en Costa Rica y Generalmente un suelo que se :ncuentre e?tre losCentroamerica son el grado de cobertura, temperatura, extr~mos de textura are~osa y ar~lliosa pegaJosa sela lluvia confiable la lluvia maxima con intervalo de consldera apta para la agncultura. Slla textura del sueloretorno de 5 aflOS; la evapotranspiraci6n potencial. superficial es diferente de aquella del subsuelo, la

erosi6n provocaria un cambio de textura. Si el subsuelo4 3 S m.n.stro de nutrimentos tiene mas arc ilIa, la erosi6n expondria este horizonte 10. UII I d . . f .l ."cua pue e ocaSlonar menDs m I traclon, y mas

EI suministro de nutrimentos influye en la escurrimientoyerosi6n(Fryeetal, 1985). Sielsubsueloproductividad del suelo. En la mayoria de los paises se es arenoso, la erosi6n provocaria un aumento en la arenaban desarrollado tecnicas de analisis quimico para y esto ocasionaria una reducci6n en la retenci6n de aguaevaluar la fertilidad del suelo. La evaluaci6n de los y mayor infiltraci6n. Los suelos mas arenosos se prestanfactores fisicos de crecimiento incluye mayormente la mas a la compactaci6n (Frye et 01, 1985).humedad del suelo mediante el analisis de la lluvia y la

Cuadro 7. Los atributos del suelo que Corman un juego minimo de datos seglin Larson y Pierce (1991),

ATRIBUTO DEL SUELO METODO DE MEDICION!

Suministro de nutrimentos Analisis quimico

Carb6n total Combusti6n mojada 0 seta

Carb6n labil Digesti6n con KCI

Textura Metodo de la pipeta 0 del hidr6metro

Agua disponible para la planta Curvas de retenci6n de humedad 0 en el campo

Estructura Densidad aparente y conductividad hidraulica

Resistencia Densidad aparente 0 resistencia a la penetraci6n

Profundidad maxima de falces La proCundidad de falces de carla cultivo

pH Electrodo de pHConductividad electrica (CE) (, CE del extracto saturado ;,

196 X Congreso Nacional Agronomico / II Congresode Sue/os 1996

Warren Forsythe

4.6 Agua disponible para la planta (ADP) 4.9 pH

Un atributo importante del suelo es su capacidad El pH del suelo da informaci6n sobre lade almacenar agua y luego liberarla a la planta. Du- solubilidad de varios nutrimentos y otros compuestos,rante el cicIo de producci6n, un cultivo puede sufrir la actividad de microorganismos, el grado de saturaci6nperiodos de deficit cuando la evapotranspiraci6n de bases, la presencia de Al intercambiable y de

sobrepasa la lluvia y el suelo se seca.. CaCO3.

A medida que el suelo se seca, la succi6n total del . . ..agua del suelo aumenta y esta reduce el rendimiento 4.10 ConductIvldad electrlca (CE)

del cultivo. En cuanto menor es el ADP, mayor es la La CE se usa para evaluar lag sales solubles ensucci6n desarrollada. El ADP esta afectado tambien el suelo. La CE del extracto saturado basta 2 dS mol espor la profundidad de lag falces. En el tr6pico humedo- una medida integrada de log nutrimentos en el suelo.seco ocurren a menu do periodos erraticos de 10-20 dias Tambien se usa para estimar la succi6n osm6tica de lasin lluvia durante la epoca lluviosa, conocidos como soluci6n del suelo. Valores de CE de 4 a 12 dS m-1"veranillos" 0 "caniculas" en Costa Rica y "veranicos" pueden significar una reducci6n del 50% en elen Brasil. La frecuencia del riego determina el grado rendimiento de algunos cultivos.de succi6n desarrollada en su aplicaci6n. Las curvasde retenci6n de humedad de muestras no alteradas clan 5. FUN ClONES DE PEDOTRANSFE-informaci6n par~ el ADP. Las cur~as de retenci6n de RENCIA (F P )muestras de Andlsoles secadas al alre clan valores muy . .bajos de ADP (Forsythe y Vazquez, 1973).

Bouma (1989) define funciones de pedotransferencia4.7 Estructura como fu?ciones matematicas que describeD relaciones en-

tre propledades del suelo. Muchas F.P. son de naturalezaKay (1989) indica que la estructura del suelo empirica, 10 que generalmente limita su aplicabilidad a la

comprende tres componentes: I) la forma estructural, regi6n donde rue desarrollada. La profundidad del nivella cual se refiere a la geometria del espacio poroso, la friatico y el espacio aereo se usan como indices dedistribuci6n del tamafio de log poros y su continuidad; aireaci6n y son ejemplos de funciones de

2) la estabilidad de log agregados, la cual se refiere a la pedotransferencia.distribuci6n del tamafio de log agregados y su resistenciaaladegradaci6n; 3) la capacidad de recuperaci6n de la 6. LA CAPACIDAD DE USO DE LASestructura de su condici6n degradada. Las mediciones TIERRAS Y LA CALIDAD DEL SUELOde la forma estructural incluye la densidad aparente(porosidad) y el volumen de macroporos (poros > 60 La clasificaci6n de la capacidad de uso de lag tierrasmm de diametro 0 poros > 10 mm de diametro cuando agricolas contempla la profundidad del suelo y su

se trata de agua infiltrable). Tambien incluye la pendienteenrelaci6nconlosriesgosde'erosi6nbajovariosconductividad hidraulica saturada. Las curvas de tipos de uso de la tierra. Su filosofia general embarcaretenci6n de humedad de muestras con la estructura del algunas ideas de la calidad del suelo porque consideracampo (muestras no alteradas) se usan para determinar riesgos de erosi6n, el drenaje, capas que restringen elporos grandes. desarrollo de lag falces, la salinidad, la cantidad de

nutrimentos y la acidez como factores limitantes en la4.8 Profundidad de raices (PR) producci6n agricola. En la practica, se estiman por

observaci6n pero no se miden muchos de log atributosEl suelo debe proporcionar un espacio adecuado fisicos de la calidad del suelo. POT ejemplo, no se cuantifica

para el desarrollo de lag falces, tanto de lag plantas la naturaleza hidraulica de la superficie del suelo, lamaduras como de aquellas en estado de germinaci6n. caracteristicahidraulicadelperfil, ni laretenci6n del ADP.Esto esta relacionado con el almacenaje de nutrimentos Entonces, es dificil monitorear log cambios de log atributosy agua para lag plantas y la posibilidad de que el arbol para determinar si hay degradaci6n 0 mejoramiento dese de sarro lie un hueD soporte mecanico. La evaluaci6n log suelos.de la profundidad de capas duras que impiden elcrecimiento radical es importante para determinar la 7. CONCLUSIONprofundidad efectiva del suelo, y para este fin se banusado la resistencia ala penetraci6n y la densidad Los problemas actuales de aumento de laaparente. poblaci6n mundial, degradaci6n del ambiente , y la

decreciente oportunidad de cultivar nuevas tierras, nos

X Congreso Naciona/ Agronomico / II Congreso de Sue/os /996 197

Las condiciones flsicas, /a producci6n agrico/a y ...

presenta nuevas pautas en la producci6n agricola: 1) DUMANSKI,J; ESWARAN,H;YLATHAM, M. 1991. A proposal foraumentar la productividad aprovechandoel manejo de an international framework for evaluating sustainable landtodos los factores de crecimiento, 2) lograr la managem.ent. J!!(Editors Dumanski.eta/.) 25-43. ~valuation

. . . .. for sustainable land management In the developIng world.rentabilidad y 3) lograr la sostembilldad. Pautas para Volume 2: Technical Papers. Bankok, Thailand: Internationalregular los factores quimicos y fisicos de crecimiento Board for Soil Research and Management, 1991. IBSRAM.se ban desarrollado. El manejo de los factores quimicos Proceedings. no. 12 (2). 631 p.

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temperatura ?O es tan crit.ico, excepto en suelos FORSYTHE, W. yVAZQUEl,O. 1973. Effect of air-drying on thearenosos. EI nego y el mantlllo muerto se puede USaf water retention curves of disturbed samples of three soils ofpara este fin. Costa Rica derived from volcanic ash. Turrialba 23: 200-207.

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es el comportamiento hidraulico de la superficie del FORSYTHE W M . LEGARDA L 1978 S .1 d .. . d 1 . d d d d I ' . ., y ,.. 01 water an aerationsuelo. La claslficacl6n e a capacl a e uso e as and red bean production. I Mean maximum soil moisture

tierras agricolas tiene una filosofla que embarca algunas suction. Turrialba 28: 81-86.ideas de la calidad del suelo pero los atributos flsicosse estiman por observaci6n en lugar de medirlos. Esto FORSYTH~, W.M. Y HUERTAS, A. ~979. Effect of soil penetratio.n

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