Materia orgánica del suelo en sistemas de cultivo.

A veces los términos materia orgánica del suelo y carbono orgánico del suelo se usan indistintamente. Esto se debe a que el carbono (C) constituye la mayor parte de la masa de materia orgánica. Los investigadores estiman que el carbono constituye alrededor del 58% de la materia orgánica del suelo. El hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo y otros nutrientes constituyen la masa restante. Si ve un informe que enumera el carbono orgánico del suelo (los científicos suelen hacer esto), puede convertirlo en materia orgánica multiplicándolo por 1.7.

Suelos orgánicos (Histosoles)

El nivel de materia orgánica del suelo en la mayoría de los suelos minerales varía desde trazas hasta el 20%. Si un suelo tiene 20% o más de material orgánico a una profundidad de 16 pulgadas, entonces ese suelo se considera orgánico y se denomina turba o lodo dependiendo del grado de descomposición. Estos suelos se describen taxonómicamente como Histosol (Figura 1). 

Los histosoles constituyen sólo alrededor del 1% de los suelos del mundo y la mayoría de los suelos tienen un contenido mucho menor de materia orgánica. 

Suelos del Medio Oeste Superior

Los suelos de las Grandes Llanuras del Norte de los Estados Unidos tienen algunos de los niveles de materia orgánica más altos de todos los suelos que no son histosoles, y comúnmente oscilan entre el 4% y el 7% de la masa total del suelo (Figura 2).

Molisoles

La mayoría de los suelos del Medio Oeste caen dentro de la clasificación Mollisol, que se distingue por la acumulación de materia orgánica en los horizontes poco profundos del suelo (Figura 3).

Los suelos de esta región son relativamente jóvenes y solo han estado expuestos a los elementos desde que los glaciares retrocedieron y los lagos glaciares, como el lago Agassiz en el actual Valle del Río Rojo (Figura 4), se secaron. Desde que los glaciares cubrieron el suelo, estos suelos no han estado tan expuestos al viento y al agua. Estos elementos erosivos despojan y desgastan la materia orgánica del suelo con el tiempo. En áreas que no tienen una historia de glaciares, los suelos han tenido más tiempo para resistir la intemperie y están más empobrecidos en materia orgánica.

Después de que los glaciares retrocedieron, la vegetación de las praderas ocupó gran parte de esta área hasta hace unos 150 años. Las raíces perennes profundas contribuyeron con grandes cantidades de materia orgánica al suelo (Figura 5). En una pradera, el material aéreo puede producir alrededor de 0.2 toneladas de biomasa por acre, pero el rendimiento de las raíces se acerca a las 2.2 toneladas de biomasa por acre. El rendimiento de las raíces de los pastos de las praderas contribuyó en gran medida a los altos niveles de materia orgánica del suelo de las Grandes Llanuras.

Finalmente, la corta temporada de crecimiento y los gélidos inviernos de las Grandes Llanuras del Norte impiden la descomposición de la materia orgánica durante parte del año. Los organismos del suelo no están activos durante largos períodos de condiciones de congelación, lo que permite que la materia orgánica del suelo se acumule y permanezca en niveles altos.

Tu puedes pensar en materia organica activa como la porción que se está descomponiendo. La materia orgánica activa es una pequeña porción (del 10 al 20%) de la materia orgánica total del suelo, pero es una porción importante porque alimenta la actividad microbiana y libera nutrientes en el suelo.

La materia orgánica activa contiene nutrientes que los microbios pueden digerir fácilmente y utilizar para su metabolismo. Estos materiales son bastante jóvenes, normalmente menos de cinco años en el suelo. Los residuos de cultivos frescos son una buena fuente de materia orgánica activa. Los trozos de raíces, hojas y cadáveres de insectos que se ven al mirar un puñado de tierra son buenos ejemplos de esto, incluso si ya han comenzado a degradarse (Figura 6).

"La biomasa microbiana es el ojo de la aguja por donde debe pasar toda la materia orgánica"

Jenkinson, 1977

Los materiales orgánicos activos son diferentes de materia orgánica estable, que constituye una porción mucho mayor de la materia orgánica total del suelo: del 60 al 90%. A medida que los organismos del suelo digieren y descomponen el material, suceden varias cosas:

• Se modifica la química de la materia orgánica.
• Los nutrientes se eliminan a medida que los microbios descomponen el material.
• Se adhiere a las partículas del suelo.

La materia orgánica más estable de Lamberton, Minnesota (típica de un Mollisol del medio oeste derivado de una pradera) tenía 1,510 años en las 8 pulgadas superiores del suelo. Esta C antigua y estable probablemente haya sobrevivido a miles de ingestiones y transformaciones microbianas.

Cuando los microbios mueren, los nutrientes y el carbono de sus cuerpos se liberan para ser consumidos por otros microbios, o pueden fijarse en partículas de arcilla, lo que las hace más resistentes a una mayor descomposición.

Color del suelo y materia orgánica.

El color marrón oscuro o negro de la capa superior del suelo es causado por las capas de materia orgánica que cubren las partículas del suelo. Los suelos oscuros de las Grandes Llanuras del Norte contienen una gran cantidad de materia orgánica estable y se puede detectar con solo observar el color del suelo (Figura 7).

La materia orgánica estable se acumula cuando los microbios activos descomponen continuamente la materia orgánica. Proporciona una serie de beneficios químicos, y hablaremos de ellos más adelante.

Agregación del suelo

La agregación es otro proceso que estabiliza la materia orgánica en el suelo. A medida que las partículas del suelo se pegan y se unen, forman agregados (Figura 8).

Pequeños trozos de materia orgánica, tanto en forma activa como estable, pueden quedar atrapados dentro de estos agregados. Cuando esto sucede, las partículas de suelo que componen el agregado actúan como una armadura y protegen la materia orgánica del ataque de los descomponedores.

Esta estabilización física (también llamada oclusión) es otra forma en que la materia orgánica puede acumularse en el suelo, pero depende de la formación y estabilidad de los agregados.

La acumulación de materia orgánica lleva mucho tiempo.

La materia orgánica del suelo se acumula durante largos períodos de tiempo: años, décadas y siglos. La mayor parte de la materia orgánica del suelo es el resultado de la descomposición y agregación que se ha producido durante mucho tiempo.

De hecho, la mayor parte del material agregado al suelo como residuo se consume y se respira mediante descomposición en un plazo de semanas a algunos años. Sólo una pequeña porción de materia orgánica llega cada año al estanque estable. Una ilustración de este ciclo se encuentra en el siguiente cajón.

La materia orgánica contribuye a un suelo sano

Un suelo sano tiene una mezcla de materia orgánica activa y estable. Un suministro constante de insumos orgánicos, como residuos de cultivos y estiércol, ayuda a crear y mantener reservas de materia orgánica tanto activas como estables, que brindan una amplia gama de beneficios al suelo.

Aunque pensamos que los residuos de la superficie contribuyen a los depósitos de materia orgánica del suelo, la mayor parte de la materia orgánica activa que circula y funciona en el suelo proviene de las raíces de las plantas. Para que las hojas y los brotes se conviertan en materia orgánica estable, deben ser consumidos por insectos y microbios, que residen principalmente cerca de la superficie del suelo.  

Los residuos de cultivos que se han incorporado al suelo mediante labranza sólo se consideran materia orgánica después de que han comenzado a descomponerse y fragmentarse en trozos más pequeños.

Cuando se agregan al suelo materiales orgánicos, como residuos (hojas y raíces) o enmiendas orgánicas (estiércol y compost), proporcionan una fuente de materia orgánica activa. Luego, los organismos del suelo lo consumen para su metabolismo y crecimiento.

A través de este proceso, la masa del residuo disminuye: el residuo alimenta el crecimiento de los organismos del suelo y el CO.₂ se respira hacia la atmósfera.

Los procesos de descomposición y renovación de la biomasa liberan nutrientes que son utilizados por plantas y microbios.

La estabilización de la materia orgánica puede ocurrir mediante oclusión (atrapamiento en agregados) y adherencia a partículas del suelo.

Los residuos frescos se descompondrán en períodos de tiempo cortos (días, meses, años), mientras que las formas estabilizadas de materia orgánica tienen tiempos de renovación más largos (décadas).

La materia orgánica del suelo aumenta la capacidad del suelo para recibir y retener más agua. Las partículas de materia orgánica del suelo sirven como un agente de carga liviano y de baja densidad, similar a una esponja.

Este material ayuda al suelo a crear y mantener grandes espacios porosos y canales que permiten que el agua se infiltre y drene y pequeños espacios porosos que retienen el agua. Además, los residuos vegetales que son esponjosos y absorbentes también pueden hincharse y retener agua.

Los residuos en la superficie protegen la superficie del suelo de los elementos atmosféricos del viento, la lluvia y el sol.

Pueden proteger la superficie contra la formación de una costra dura y reducir los riesgos de erosión al ralentizar el movimiento del agua y el aire a través de la superficie (Figura 9).

La materia orgánica actúa como una esponja.

Debido a que la materia orgánica actúa como una esponja, puede drenar el exceso de agua y retener agua que puede usarse para la absorción de las plantas. La Figura 10 muestra el contenido de agua de suelos de diferentes texturas con niveles de materia orgánica del uno al cinco por ciento. 

A medida que aumenta la materia orgánica, también aumenta la capacidad de todos los suelos para retener más agua. Esto es importante para una absorción constante de humedad por parte del cultivo en crecimiento. 

Los investigadores descubrieron que un cultivo de maíz utilizaba aproximadamente 0.25 pulgadas de humedad del suelo por día durante su crecimiento. En un suelo franco limoso, el maíz podría durar tres días más antes de necesitar una lluvia al aumentar el contenido de materia orgánica del tres al cuatro por ciento (Figura 11).

Esta figura también ilustra por qué las cimas de las colinas se secan mucho más rápido que las zonas bajas del campo. Las cimas de las colinas de color tostado claro de Minnesota y el este de Dakota del Norte generalmente tienen un contenido de materia orgánica inferior al 1%. Las áreas más oscuras y bajas de estos mismos campos pueden tener materia orgánica en un 3-5%. Tomando un promedio del 4%, el maíz en las áreas bajas de un suelo franco arcilloso limoso puede pasar cinco días más antes de necesitar un evento de lluvia. El estrés hídrico durante la formación de espigas de maíz puede reducir la formación de granos, lo que resulta en una pérdida del rendimiento del grano de maíz del 3 al 8 % por cada día de estrés.

Los exudados de las plantas y los subproductos microbianos, ambos considerados materia orgánica activa, pueden ser sustancias pegajosas que ayudan a que las partículas del suelo se mantengan unidas para formar y estabilizar agregados. Este “pegamento” de materia orgánica ayuda directamente al suelo a desarrollar y mantener la estructura agregada. La materia orgánica también alimenta a los microbios y les ayuda a crecer y metabolizarse. Estas actividades promueven aún más la agregación del suelo.

Beneficios físicos de una mayor agregación

Mejor aireación

¡Las raíces de las plantas y los organismos del suelo también necesitan oxígeno! Al promover el intercambio de aire con la atmósfera, la comunidad del suelo puede mantenerse activa y saludable, y pueden ocurrir reacciones químicas importantes que afectan la fertilidad.

Mejor friabilidad o labranza

Una mejor friabilidad significa que el suelo es quebradizo, en lugar de compactado y duro. La capacidad de la tierra para desmoronarse facilitará la colocación de semillas y fertilizantes y creará un medio de enraizamiento ideal para las plantas.

Menos costras

si el suelo está bien agregado, es menos probable que se forme costra. La formación de costras impide el movimiento del agua y el aire hacia el suelo, puede impedir que emerjan plántulas y promueve la escorrentía de agua (Figura 12).

Mejor infiltración, drenaje y almacenamiento de agua.

Los suelos agregados permitirán que el agua entre y drene en el suelo creando una red de poros y canales en todo el perfil del suelo. Un suelo bien agregado tiene una variedad de tamaños y formas de poros.

Después de un evento de humectación, algunos poros se drenarán por completo y se llenarán con aire fresco, otros son lo suficientemente pequeños como para retener el agua, que estará disponible para la absorción de las plantas.

Esta estructura ayuda al suelo a amortiguar las fluctuaciones extremas en el contenido de agua durante largos períodos de saturación o sequía.

Resistencia del suelo se refiere a la capacidad de un suelo para resistir o recuperar su estado saludable en respuesta a influencias desestabilizadoras (es decir, sequía, exceso de humedad y labranza).

Beneficios biológicos de una mayor agregación.

Una casa

Los microbios, gusanos e insectos del suelo necesitan un lugar para vivir y los agregados ayudan a proporcionar un hábitat para estos organismos. Debido a que un suelo agregado tiene poros de todas las formas y tamaños, hay espacio para todos (Figura 13).

Almacenamiento de alimentos

Dado que la materia orgánica se incorpora a los agregados a medida que se forman, los agregados sirven como fuente de alimento de liberación lenta para los microbios y otros organismos del suelo.

Aunque es posible que deban esperar hasta que los agregados se rompan después de los ciclos de mojado/secado o de congelación/descongelación, los agregados garantizan que siempre habrá un refrigerio en la alacena.

¿Qué pasa con los beneficios nutricionales de la materia orgánica activa? La materia orgánica activa está llena de nutrientes frescos y accesibles (Tabla 1). A medida que los organismos del suelo descomponen y descomponen la materia orgánica del suelo, los organismos del suelo consumirán los nutrientes y los liberarán a la solución del suelo. Allí, queda libre para ser absorbido por las plantas y otros organismos o se pierde por lixiviación o volatilización. Mientras haya materia orgánica activa en descomposición, se proporcionará un suministro lento y constante de nutrientes a la solución del suelo (mineralización).

La materia orgánica del suelo puede afectar sus recomendaciones de fertilizantes

Si tiene curiosidad sobre cuánta materia orgánica puede contribuir al nivel de fertilidad de su suelo, consulte las recomendaciones de fertilizantes de la Universidad Estatal de Dakota del Norte y la Universidad de Minnesota, que tienen en cuenta el contenido de materia orgánica del suelo:

• Calculadora de nitrógeno de maíz de Dakota del Norte - Juega con los niveles de materia orgánica para ver cómo afecta a la dosis de aplicación de nitrógeno recomendada.
• Fertilizando maíz en Minnesota - El contenido de materia orgánica está integrado en las recomendaciones. Vea también el Calculadora de tasa de nitrógeno de maíz.

La forma disponible para la planta de la mayoría de los nutrientes es un ion, un átomo o molécula que tiene una carga. Un ion que tiene carga positiva se llama catión, mientras que un ion que tiene carga negativa es un anión. 

La carga de un ion determinará cómo se comporta en el suelo. La capacidad de intercambio catiónico (CIC) mide la capacidad del suelo para retener temporalmente diferentes cationes y muchos nutrientes del suelo son cationes. 

El suelo en las Grandes Llanuras del Norte tiene una carga neta negativa y puede retener iones cargados positivamente como el calcio (Ca⁺⁺), magnesio (Mg⁺⁺), zinc (Zn⁺⁺), potasio (K⁺) y amonio (NH₄⁺). Sin embargo, el suelo tiene dificultades para retener aniones como el sulfato (SO₄⁼) y nitrato (NO₃^-).

La materia orgánica del suelo contribuye a la CCA

La materia orgánica del suelo proporciona entre el 20 y el 80% de la CIC de los suelos minerales. La CIC neta de un suelo depende de su textura (porcentaje de arena, limo o arcilla en el suelo) y de la naturaleza de la materia orgánica, pero es principalmente ese conjunto estable de materia orgánica el que proporciona esta función (Tabla 2). En general, cuanto mayor sea el contenido de materia orgánica en el suelo, mayor será la CIC y mayor será la probabilidad de que el suelo retenga nutrientes.

Otro beneficio de la CCA es que intercambia iones de hidrógeno, lo que determina el pH de la solución del suelo. Una CIC más alta permite que el pH del suelo sea más resistente a cambios grandes y rápidos, lo que también protege la disponibilidad de nutrientes y la salud de las plantas en el suelo.

La materia orgánica es la principal fuente de alimento para muchos organismos del suelo. No sorprende que un suministro constante de materia orgánica activa al suelo sustente una comunidad activa y diversa de microbios. Los microbios del suelo son importantes para impulsar los ciclos de nutrientes e influir en la disponibilidad de nutrientes para la planta; Dependemos de sus actividades para que los fertilizantes estén disponibles para la absorción de las plantas y produzcan cultivos saludables.

La diversidad microbiana es importante porque diferentes especies pueden realizar la misma función, como convertir materia orgánica en nutrientes disponibles para las plantas. Si las condiciones del suelo no son cómodas para una especie, otra especie que pueda tolerar esas condiciones puede intervenir para hacer el trabajo. Esto se llama "redundancia funcional". Los suelos son conocidos por albergar una gran diversidad microbiana, lo que los hace resistentes a una amplia gama de condiciones en constante cambio.

Además de proporcionar una fuente de nutrientes y energía a los microbios, la materia orgánica del suelo también es importante para crear y mantener el hábitat microbiano del suelo. Para sustentar la diversidad metabólica y de especies se requiere una variedad de condiciones de hábitat en el suelo, que incluyen:

• Condiciones aeróbicas y anaeróbicas.
• Condiciones húmedas y secas.
• Condiciones ricas y pobres en nutrientes.
• Espacios porosos grandes y pequeños.

La materia orgánica ayuda a crear una combinación de estas condiciones y una variedad de hogares para respaldar la diversidad de la que dependemos para el funcionamiento del suelo.

Una revisión reciente del rendimiento y la materia orgánica del suelo indicó que el contenido de materia orgánica del suelo puede influir en el rendimiento de los cultivos, pero sólo hasta cierto punto. En los sistemas de producción de maíz y trigo, los rendimientos aumentaron a medida que aumentó el carbono orgánico del suelo, pero esos beneficios disminuyeron después de que el contenido de carbono orgánico superó el 3.45% de materia orgánica.

Cuando los niveles de materia orgánica son más altos, otros factores pueden volverse más importantes para influir en el rendimiento. Estos podrían incluir otras limitaciones de nutrientes, clima, genética vegetal y otros factores.

Si bien el aumento de materia orgánica puede afectar el rendimiento hasta cierto punto, sus beneficios colectivos sobre la productividad, la estructura y la salud del suelo son sustanciales y no deben ignorarse.

La formación de materia orgánica en el suelo depende de mantener un flujo estable de carbono a través del suelo. Mientras los microbios incorporen residuos vegetales (materia orgánica activa) en sus cuerpos, la reserva estable de materia orgánica del suelo también crecerá. Las raíces vivas son una excelente manera de mantener felices a los microbios, brindándoles una fuente de alimento de alta calidad para estimular su actividad.

Comida

Como aprendimos anteriormente, la materia orgánica activa es una fuente de alimento para los microbios. Esta fuente de alimento diversa y fácilmente descomponible promueve una comunidad biológica saludable y resistente. Varias prácticas crearán una fuente de alimento para los microbios y también generarán materia orgánica en el suelo:

• Deje residuos de cultivos en la superficie del suelo.
• Agregue plantas perennes o cultivos de cobertura para maximizar el crecimiento de las plantas y las raíces.
• Reducir las alteraciones del suelo.
• Agregue materiales orgánicos como estiércol y subproductos orgánicos.

una casa fuerte

Un suelo bien agregado proporciona muchas opciones de alojamiento para los microbios, mientras que un suelo labrado agresivamente rompe los poros y los agregados del suelo. La labranza agresiva aísla más partículas individuales del suelo con espacios porosos pequeños, lo que limita los tipos de microbios que pueden vivir en este entorno. Para promover la agregación del suelo, éste necesitará una alteración mínima y una variedad de hábitos de crecimiento durante toda la temporada (Figura 14).

Libertad de cambios drásticos

La labranza es un ejemplo de un cambio drástico que puede inhibir el crecimiento y la diversidad microbiana. Mueve, esponja y rompe los agregados del suelo. Los cambios rápidos en la humedad o la temperatura del suelo y el aumento de la erosión hídrica o eólica son efectos directos de la labranza. 

Cuanto más agresivo, profundo y frecuente se labra el suelo, más se ven afectados los microbios. Para proteger el suelo de cambios drásticos de humedad y temperatura, es necesario cubrirlo. Los residuos de cultivos o cultivos vivos, incluidos los cultivos de cobertura, proporcionan una buena protección del suelo.

La elección de un sistema de labranza puede influir en los residuos la cantidad. En un estudio de Minnesota, se compararon tres sistemas de labranza con distintos niveles de alteración del suelo con labranza cero (NT):

1. Arado de vertedera (MP).
2. Grada de discos (DH.
3. Arado de cincel (CP). 

En este estudio, los residuos de trigo de la temporada de cultivo anterior agregaron 2,844 libras de materia orgánica por acre al suelo. 

Cuando el suelo se aró con vertedera (MP), el suelo perdió más de 3,800 libras de materia orgánica por acre dentro de los 19 días posteriores a la pasada de labranza primaria (Figura 15). Esto es 1,000 libras más de lo que se agregó con el aporte total de materia orgánica de la cosecha anterior.

Además, este sistema seguirá perdiendo materia orgánica en la primavera, cuando se labra el campo para prepararlo para la siembra. 

Si este sistema se utiliza año tras año, el contenido de materia orgánica disminuirá drásticamente con el tiempo. Estos valores de pérdida de materia orgánica son sustancialmente mayores que los tratamientos sin labranza (NT), que perdieron solo 767 libras de materia orgánica por acre debido a procesos naturales de ciclo del carbono. La grada de discos (DH) y el arado de cincel (CP) se encontraban en el rango medio de pérdida de materia orgánica.

La selección de cultivos en rotación, el uso de cultivos de cobertura o la adición de compost y estiércol pueden influir en los residuos. . Tiene sentido que más tipos de alimentos sustenten más tipos de microbios, quienes trabajarán duro para convertir esos alimentos en materia orgánica estable. Como seres humanos, no podemos obtener todos nuestros nutrientes de un solo tipo de alimento y no a todos nos gusta comer los mismos tipos de alimentos; necesitamos mucha variedad para mantener a todos sanos y felices. De la misma manera, proporcionar a los microbios una variedad de alimentos (residuos que varían en proporciones C:N) ayudará a generar materia orgánica en el suelo.

Puede considerar algunas de las siguientes opciones para lograr estos objetivos:

• Incluir tres o más cultivos en una rotación en un lapso de tres años. Una rotación estricta ofrece menor calidad y menos opciones de alimentos.
• Incorpore un cultivo perenne como pasto o leguminosas forrajeras a su rotación.
• Agregue cultivos de cobertura y abonos verdes durante los períodos que de otro modo estarían en barbecho (Figura 16).
• Aplique abonos, estiércol u otros materiales orgánicos.

Para ilustrar cómo el estiércol puede afectar a los microbios del suelo, se tomaron muestras de dos tipos de campos en el Centro de Investigación y Extensión del Centro Oeste en el Centro Oeste de Minnesota:

1. Campos que habían sido abonados tradicionalmente.
2. Campos que no habían recibido abono.

Los campos abonados tenían un 45% más de biomasa microbiana, un indicador temprano de los cambios en el carbono orgánico total del suelo, un 40% más de hongos y un 43% más de bacterias (Tabla 3). 

El estiércol ofrece una fuente diversa de alimento para los microbios del suelo y sus poblaciones respondieron. Cualquiera de estas estrategias, o una combinación de ellas, le ayudará a generar materia orgánica en el suelo.

Las proporciones carbono-nitrógeno (C:N) influyen en la velocidad de descomposición. La proporción también determina si el nitrógeno será mineralizado (liberado) a medida que el material se descompone o si la comunidad descomponedora inmovilizará (inmovilizará) el nitrógeno a medida que descomponen el material.

¿Por qué varían las velocidades de descomposición?

Los diferentes tipos de residuos tienen diferentes velocidades de descomposición, pero ¿por qué? La respuesta está en las diferencias en la química de los residuos y los requisitos nutricionales de los descomponedores.

Mayores relaciones C:N

Un residuo con una relación C:N de aproximadamente 25:1 proporciona el equilibrio perfecto de energía y nutrientes para los microorganismos del suelo. Los residuos con un C:N más alto, como el aserrín (aproximadamente 400:1), la paja de trigo (80:1) o los rastrojos de maíz (60:1), no proporcionarán suficientes nutrientes para sustentar una alta biomasa y actividad microbiana. En esos casos, los residuos tardan en descomponerse, ya que los microbios dependen de otras fuentes de nutrientes para que su actividad prosiga. Estos microbios descomponedores eliminarán el nitrógeno libre del suelo, o inmovilizar en sus cuerpos, mientras mastican materiales con alto contenido de carbono.

Relaciones C:N más bajas

Los residuos con proporciones C:N inferiores a 25:1, como el estiércol (20:1) o la alfalfa (12:1), suministrarán muchos nutrientes a los microbios, suficientes para que se libere el exceso de nitrógeno (o mineralizado) en el suelo. En estos casos, los descomponedores tienen todos los nutrientes que requieren en los residuos, por lo que permanecen activos y la descomposición se produce rápidamente.

En un momento dado, la materia orgánica del suelo es una mezcla de diferentes tipos de residuos, cada uno con diferente C:N y velocidad de descomposición (Figura 17).

Los niveles de C:N de los residuos son diferentes a los de una muestra de suelo. Las proporciones C:N del suelo suelen ser bajas (alrededor de 12:1), lo que refleja el C:N de las porciones minerales, orgánicas y vivas del suelo.

Cuando un suelo se altera físicamente, como por ejemplo con la labranza, se rompe la estructura del suelo que sostiene y protege la materia orgánica. La combinación de exponer esa materia orgánica protegida (carbono) a los descomponedores y la aireación del suelo da como resultado una rápida pérdida de carbono orgánico como dióxido de carbono (CO₂).

Incluso una sola pasada de labranza reducirá la materia orgánica del suelo. Con perturbaciones más frecuentes e intensas, la materia orgánica del suelo se reducirá aún más. Además, a medida que se destruye el hogar de los microbios del suelo y las hifas de los hongos se destruyen físicamente, la actividad microbiana se ralentiza. Tomará algún tiempo recuperarse después de que se remueve el suelo.

La mezcla del suelo también afecta los niveles de materia orgánica del suelo. Imagínese cómo la labranza mezcla esa capa superficial rica y poco profunda con las capas más profundas. Dado que las capas más profundas tienen un contenido de materia orgánica del suelo mucho menor, la mezcla tiene un efecto de dilución sobre la materia orgánica del suelo en la zona de raíces. Esta redistribución y homogeneización de la materia orgánica del suelo disminuye sus beneficios y retrasa la acumulación de materia orgánica del suelo.

Como sabemos que un suministro continuo de residuos al suelo es importante para formar materia orgánica, debemos tener cuidado con la cantidad de residuos que eliminamos de un campo. La cantidad de residuos de maíz que se pueden cosechar de manera sostenible en ausencia de carbono suplementario (estiércol, subproductos orgánicos, plantas perennes o cultivos de cobertura) depende de la rotación de cultivos y del sistema de labranza (Figura 18). 

Cómo afecta la labranza a la eliminación sostenible de residuos

La labranza afecta la cantidad de residuos que se pueden cosechar. Con una labranza más agresiva, se incorporan más residuos y aire al suelo. Esto, a su vez, promueve la descomposición de los residuos de cultivos y la materia orgánica del suelo por parte de los microorganismos del suelo (especialmente las bacterias).

A medida que avanza la descomposición, la mayor parte del carbono de los residuos de cultivos y la materia orgánica del suelo se libera a la atmósfera en forma de dióxido de carbono. El potencial para la recolección sostenible de residuos de cultivos es mucho mayor en un sistema de maíz continuo. Si los rendimientos de granos son consistentemente superiores a 200 bu/ac, entonces el 44% del residuo de maíz podría cosecharse anualmente sin afectar gravemente la materia orgánica del suelo (Figura 18). En comparación, sólo el 19% de los residuos de maíz podrían cosecharse de forma sostenible con un sistema de labranza con arado de vertedera en maíz continuo.

Cómo afecta el rendimiento a la eliminación sostenible de residuos

Normalmente, se produce más residuo con mayores rendimientos de grano. Por ejemplo, si los rendimientos continuos de maíz superan los 250 bu/ac, se podrían cosechar tres fardos redondos grandes por acre sin disminuir la materia orgánica del suelo, incluso con arado con vertedera. Por otro lado, no se recomienda cosechar residuos cuando el rendimiento de grano es de 150 bu/ac o menos en este sistema. 

Dado que los niveles de rendimiento pueden fluctuar mucho de un año a otro, los productores deberían tener esto en cuenta y posiblemente ajustar la cantidad de residuos cosechados de un año a otro (Figura 19).

La erosión del suelo es el desgaste de la capa superior del suelo de un campo por las fuerzas físicas del viento y el agua. Esto puede acelerarse mediante fuerzas asociadas con las actividades agrícolas, como la labranza. 

La capa superior del suelo tiene la mayor concentración de materia orgánica, nutrientes y es donde ocurre la mayor parte de la actividad biológica del suelo. El suelo que no está protegido por residuos o cobertura viva está sujeto a erosión. Las prácticas que aumentan la erosión del suelo (labranza excesiva y agresiva, cultivos con pocos residuos y compactación) también reducen la materia orgánica.

La erosión del viento

Las muestras de suelo recolectadas en marzo en las zanjas del condado occidental de Minnesota muestran un promedio de 9.1 toneladas/ac (o 18,200 libras/ac) de suelo recolectado en un área que mide media milla por 16 pies, lo que equivale a un acre (Tabla 4). . 

El viento no sólo se llevó la tierra del campo (Figura 20), sino que también se llevó nutrientes como nitrógeno, fósforo y potasio.

Cuando el suelo es arrastrado por el viento o arrastrado por el viento, la mejor tierra abandona el campo (para nunca regresar) y los nutrientes que contiene no estarán disponibles para los cultivos de ese campo.

La pérdida de suelo a través de la erosión eólica reduce sus ganancias y la productividad del campo al eliminar el recurso no renovable -el suelo- y los nutrientes. Ambos recursos son necesarios para la producción de cultivos y son irremplazables o costosos de reemplazar. 

Piense en el suelo como un banco. Queremos hacer más depósitos de carbono que retiros. Los depósitos de carbono incluyen

• Agregar cultivos de cobertura, plantas perennes en rotación, estiércol o abono. 
• Dejar residuos de cultivos en el campo.
• Reducir la intensidad de la labranza mediante la adopción de labranza cero o labranza en franjas. 

Los retiros incluyen

• Realizar múltiples pasadas de labranza con equipos agresivos.
• Rotaciones de cultivos estrictas.
• Erosión eólica y hídrica. 

La acumulación de materia orgánica en el suelo es un acto de equilibrio que será diferente para cada agricultor.

Tenga expectativas realistas sobre cuánto tiempo llevará generar materia orgánica en el suelo. La materia orgánica protege el suelo de los cambios químicos, físicos y biológicos. 

Esto significa que los suelos con menor materia orgánica (0-2%) pueden experimentar cambios dentro de los 3 a 5 años posteriores al cambio de manejo, mientras que los suelos con mayor materia orgánica (4-7%) pueden tardar entre 7 y 10 años o más en ver un cambio. 

Este proceso también está limitado por el clima de una región y la duración de la temporada de crecimiento. Si bien la materia orgánica puede cambiar lentamente con el tiempo, otros beneficios serán más inmediatos. Éstas incluyen

• Mejor infiltración de agua. 
• Mejora de la resiliencia de los cultivos ante condiciones climáticas extremas. 
• Mayor capacidad de carga del suelo.

La materia orgánica se basa en muchos factores. Los suelos con niveles más altos de limo y arcilla suelen tener niveles más altos de materia orgánica que aquellos con una textura más arenosa. Por ejemplo, un 2% de materia orgánica en un suelo arenoso es muy bueno y difícil de alcanzar, pero en un suelo arcilloso un 2% indica una situación de agotamiento.

Si está interesado en medir y monitorear el estado de la materia orgánica del suelo, no necesita ir mucho más allá de una prueba de suelo estándar. La mayoría de los paquetes de fertilidad incluirán una medida del porcentaje de materia orgánica del suelo junto con el contenido de nutrientes.

Consejos para el muestreo de suelos

Asegúrese de eliminar los residuos de la superficie y el material vegetal de la muestra de suelo antes de enviarla, ya que ese material inflará los valores de materia orgánica del suelo. Recuerde que los niveles de materia orgánica del suelo no cambian rápidamente y es posible que solo vea aumentos de una fracción de porcentaje en unos pocos años.

Pruebas de salud del suelo

Los laboratorios comerciales también ofrecen cada vez más pruebas adicionales de la salud del suelo, incluidas las de “carbón activo” y “estabilidad de agregados”. Según lo que ha leído aquí, puede utilizar estas pruebas para complementar sus pruebas de suelo estándar y realizar un seguimiento de los cambios en la respuesta del suelo al manejo, tipo de cultivo o nuevas prácticas.

Espere que las mediciones de carbono activo fluctúen dentro de una temporada de crecimiento y entre temporadas de crecimiento porque es mucho más dinámico que la materia orgánica total. Se puede esperar que la estabilidad de los agregados responda dentro de 3 a 5 años, dependiendo de la textura del suelo (los suelos arcillosos se agregarán más rápido y con más fuerza que los suelos francos y arenosos). Si tiene dificultades para interpretar estas pruebas, comuníquese con el laboratorio o el personal de Extensión de la universidad para que lo ayuden.