La producción de alimentos a nivel global está gravemente amenazada por el cambio climático. En Chile, las evidencias de cambio climático se suman día a día y los efectos proyectados a través de modelos globales, hace casi tres décadas, lamentablemente se han hecho realidad. Entre ellos, una drástica caída en las precipitaciones, las que a su vez se hacen más cortas e intensas, un aumento de las temperaturas y una disminución de las horas de frío acumuladas, y como consecuencia un aumento significativo del déficit hídrico en una porción significativa del territorio, lo que en la práctica implica un aumento en los requerimientos de riego, en un escenario de menos agua disponible. Muchas son las medidas de adaptación al cambio climático que se han propuesto, sin embargo, una esencial es el mejoramiento de la calidad de suelo.

Los suelos constituyen el mayor almacén de carbono terrestre. Los primeros treinta centímetros del suelo del planeta contienen prácticamente el doble de carbono que el que existe en toda la atmósfera. Después de los océanos, el suelo es el segundo sumidero de carbono natural más grande, y sobrepasa la capacidad de los bosques y otra vegetación para capturar dióxido de carbono (CO2) del aire (Figura 1).

Sin embargo, la degradación acelerada de los suelos, especialmente en los trópicos y subtrópicos, es un problema global, que lleva no solo a perder la capa arable de los mismos, sino también su capacidad de retención de agua, producción de alimentos y diversidad biológica, entre muchas otras funciones que cumple el suelo.

LAS CUATRO FORMAS

La degradación del suelo implica la pérdida de su calidad y la reducción de los servicios y funciones ecosistémicas que presta. La degradación del suelo puede ser física, química, biológica y ecológica.

• Degradación física, que resulta en la reducción de las propiedades estructurales (estructura, porosidad) haciendo susceptible el suelo a la formación de costras, compactación, erosión, mayores fluctuaciones de temperatura, reducción de la infiltración de agua y mayor propensión a la desertificación.

• Degradación química, caracterizada por la acidificación, reducción de capacidad de intercambio catiónico CIC, incremento de toxicidad por Al o Mn o Cu (como ocurre en suelos chilenos), deficiencias de Ca o Mg, pérdida de N-NO3, P-PO4 y otros nutrientes esenciales, o acumulación de residuos y contaminantes industriales. Cabe señalar que la degradación química puede producirse también por excesos de fertilización, lo que puede aumentar la salinidad y afectar la calidad física del suelo, como por ejemplo excesos de K que provocan un sellamiento del suelo.

• Degradación biológica asociada a la pérdida in situ de las diferentes fracciones de materia orgánica del suelo, pérdida de biodiversidad, reducción de la estabilización de fracciones orgánicas, e incremento de los gases de efecto invernadero (GEI) desde el suelo a la atmósfera, producto de la degradación de la materia orgánica y reducción de la capacidad de secuestro de carbono del suelo. El suelo se convierte entonces en una fuente de emisiones netas de GEI como dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4), en lugar de ser un sumidero. Esta se produce normalmente por exceso de labranza y manejo intensivo del suelo.

• Degradación ecológica, que es considerada por expertos como la combinación de las anteriores resultando en la pérdida de
las funciones ecológicas del suelo, como ciclaje de elementos, infiltración y purificación de agua, cambios en los ciclos hidrológicos y pérdida de la productividad neta del bioma.

En general la pérdida de la materia orgánica y el deterioro de calidad del suelo ya sea por factores naturales o antropogénicos, tiene efectos directos sobre la pérdida de sus funciones, incluyendo la pérdida de agua y la conservación de los ecosistemas (Figura 2).

MATERIA ORGÁNICA Y CALIDAD DEL SUELO

Las diferentes fracciones de materia orgánica en el suelo, tanto en cantidad como en calidad, son la base de la calidad y salud del suelo y por lo tanto son los indicadores más confiables para monitorear su estado de conservación. La degradación del suelo agota las distintas fracciones de materia orgánica y, junto con ello, se reduce drásticamente la diversidad biológica y, en especial, microbiológica de los suelos, los nutrientes disponibles para la planta (N, P, S) y la formación de micro y macroagregados, directamente relacionados con la capacidad de infiltración y retención de agua en el suelo.

El total de materia orgánica se determina a partir del carbono orgánico (SOC); sin embargo, es posible determinar otras fracciones importantes como el C soluble y el C de ácidos húmicos y fúlvicos. Los microorganismos heterótrofos del suelo degradan la materia orgánica, contribuyendo al ciclaje de nutrientes, la estabilización de la estructura del suelo y la infiltración y almcenamiento de agua en el suelo.

El mayor reservorio de carbono orgánico del suelo se encuentra en el permafrost de las regiones nórdicas, calculado en cerca de 190 Pg C (1 petagramo= 1 x 1015 g); es decir, ciento noventa mil millones de toneladas en los primeros 30 cm de suelo, la mayoría como turba. Allí, el C se acumula en el suelo debido a las bajas temperaturas que reducen la actividad biológica y promueven una lenta degradación de la materia orgánica.

Cabe señalar que existen suelos con similares contenidos de materia orgánica, como los suelos andisoles (trumaos) con contenidos similares de materia orgánica (10-30%), donde ésta se encuentra protegida en las arcillas amorfas (alofán e imogolita). Las propiedades físicas de estos suelos son extraordinarias, mostrando una excelente infiltración y retención de humedad.

Estos suelos, ocupan cerca del 1% de la superficie de suelos a nivel mundial, sin embargo, en Chile los suelos de origen volcánico representan cerca del 55% de los suelos arables (Figura 3, suelos volcánicos del sur de Chile). Desafortunadamente su degradación continúa, sobretodo a través de una erosión de manto, que provoca la pérdida de varias toneladas de suelo por hectárea, que no se notan a simple vista, pero que tiene un gran impacto en la pérdida de la calidad del suelo y los efectos colaterales, como pérdidas de materia orgánica y nutrientes hacia los cursos de agua, sedimentación de los mismos y riesgos de inundaciones con lluvias más cortas e intensas.

Por tanto, la materia orgánica del suelo es esencial no solo para reducir el efecto de los GEI, sino para garantizar la salud del suelo y a partir de ella su capacidad productiva y conservación del agua y nutrientes.

AUMENTO DE MATERIA ORGÁNICA

Según antecedentes de literatura, las fracciones de carbono orgánico del suelo deben aumentar y mantenerse por encima del umbral o nivel crítico de 10 a 15 g/kg (1-1,5%) esencial para reducir los riesgos de degradación y revertir la tendencia a la degradación. En Chile se apunta a tener suelos con hasta un 4% de materia orgánica (MO), cuando éstos no son de origen volcánico, aunque se ha establecido un nivel crítico de 2% de MO.

Cabe señalar que, a través del uso del suelo, por el proceso de respiración microbiana, se pierden anualmente entre 500 a 2.000 kg de C/ha, que deben ser repuestos anualmente a través de la adición de materiales orgánicos. Por tanto, deben implementarse prácticas agrícolas que fomenten la calidad del suelo, no solo para la producción de alimentos, sino también como una estrategia clave de adaptación al cambio climático.

El Manejo Integrado de la Nutrición (MIN) es una estrategia que incorpora el manejo adecuado de la materia orgánica y su dinámica, que no solo permite aprovechar los residuos de cosecha, agroindustria o de la producción animal, sino que aprovecha el potencial de todos los componentes de la materia orgánica, desde polímeros complejos como la celulosa o lignina, hasta simples como los azúcares y aminoácidos, para activar biológica y químicamente el suelo.

De esta forma, el balance de nutrientes, que incluye los aportes de la mineralización de la materia orgánica y el ajuste de la proporción de nutrientes faltantes mediante el uso de fertilizantes convencionales u orgánicos, ofrece un saldo positivo de carbono para el suelo y el ecosistema, que permite mejorar su calidad, sus relaciones hídricas y su productividad, además de secuestrar C.

Uno de los factores más críticos de la presente temporada agrícola en Chile, ha sido la falta de agua, situación que, de acuerdo a los modelos predictivos, será recurrente en el futuro.

Es por ello que las medidas que apuntan a mantener o mejorar la calidad del suelo, la materia orgánica, y la actividad biológica en el mismo, sumados a estrategias para un uso eficiente del agua, a nivel de cuenca, se vislumbran como elementos claves en la adaptación al cambio climático. El uso eficiente del recurso hídrico no pasa solamente por cambiar el método de riego hacia sistemas tecnificados, sino que debe involucrar una mirada a nivel de cuenca, de manera que el riego no se traduzca en una actividad netamente consuntiva del recurso hídrico, sino que se realice considerando todos los factores a nivel de ecosistema.

CALIDAD DE MO, MÁS AGUA

La capacidad de retención de humedad es la cantidad máxima de agua disponible para la planta que puede almacenar un suelo, luego del drenaje de los macroporos. Técnicamente corresponde a la diferencia entre la capacidad de campo y el punto de marchitez permanente de un suelo. Estas constantes hídricas pueden ser modificadas en el mediano y largo plazo a través del mejoramiento de la calidad del suelo, en particular, a partir de la adición de materia orgánica.

Esta propiedad es afectada por la textura del suelo, la presencia de macro y microagregados, y por ende, por la presencia microorganismos y ciclaje de materia orgánica (Figura 4). El agua disponible en el suelo aumenta con el contendido de arcilla y materia orgánica del suelo. En suelos de textura más fina, sin ser arcillosos (suelos francos), o con presencia de materiales orgánicos, hay mayor presencia de poros pequeños que retienen el agua contra el drenaje libre, lo que resulta en mayor capacidad de campo. Sin embargo, en suelos arcillosos, pesados, la capacidad de agua disponible es menor, ya que estos suelos tienden a tener un mayor punto de marchitez permanente.

Por ello uno de los mayores efectos de la materia orgánica del suelo, en la mayoría de suelos minerales (no volcánicos), es contribuir con el 20-80% de la capacidad de intercambio catiónico y promover la agregación de sus partículas. Los microorganismos presentes en el suelo activan la descomposición de los materiales carbonados y producen polisacáridos y sustancias húmicas que promueven la agregación. De esta forma, las pequeñas partículas se entrelazan formando agregados estables al agua, que son importantes para mejorar la infiltración, reducir la escorrentía, mejorar la aireación e intercambio de gases y facilitar la penetración y crecimiento de raíces. Esto permite a su vez un uso más eficiente del agua y los nutrientes del suelo.

Conocer la situación y la condición de los recursos del suelo y el paisaje es fundamental para tomar decisiones sobre las prácticas sostenibles de manejo que contribuyen a los sistemas de uso inteligentes, adaptados al clima. La selección adecuada de estrategias de manejo, para condiciones específicas brinda una oportunidad para mejorar la adaptación y la mitigación del cambio climático y el establecimiento de un ecosistema resiliente. La base del manejo de suelo adaptado al clima es el mejoramiento de su calidad, particularmente a través del uso de materia orgánica y de allí construir estrategias para el mantenimiento de la calidad y cantidad de agua (Figura 5).

¿Como partir? Para mejorar la calidad del suelo, es necesario conocerlo en detalle. Es por ello que un buen punto de partida es el mapeo detallado de las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, para luego establecer las respectivas enmiendas y un manejo inteligente del mismo, adaptado al cambio climático (Figura 6).

COMENTARIOS FINALES

Una de las principales medidas de adaptación al cambio climático es el mejoramiento de la calidad del suelo, que permitirá mejorar la infiltración y capacidad de retención de agua en el suelo y hacer un mejor uso de ésta. El uso de materia orgánica de buena calidad es el punto de partida para un manejo sustentable, inteligente frente al cambio climático.

Por: María Mercedes Martínez, PhD y Rodrigo Ortega Blu, PhD, académicos investigadores de la Universidad Federico Santa María