Los primeros conceptos sobre el suelo se basaron en ideas desarrolladas por un químico alemán, Justus von Liebig (1803-1873), y modificadas y refinadas por científicos agrícolas que trabajaron con muestras de suelo en laboratorios, invernaderos y pequeñas parcelas. Los suelos rara vez se examinaban por debajo de la profundidad de la labranza normal. Estos químicos sostenían la teoría del "balance general" de la nutrición de las plantas. El suelo se consideraba un depósito más o menos estático de nutrientes para las plantas: los suelos podían usarse y reemplazarse. Este concepto todavía tiene valor cuando se aplica en el marco de la ciencia moderna del suelo, aunque una comprensión útil de los suelos va más allá de la eliminación de nutrientes del suelo por parte de los cultivos cosechados y su retorno en forma de estiércol, cal y fertilizantes.
Los primeros geólogos aceptaron en general la teoría del balance de la fertilidad del suelo y la aplicaron en el marco de su propia disciplina. Describieron el suelo como roca desintegrada de diversos tipos: granito, arenisca, till glacial y similares. Sin embargo, fueron más allá y describieron cómo los procesos de meteorización modificaron este material y cómo los procesos geológicos lo moldearon en accidentes geográficos como morrenas glaciales, llanuras aluviales, llanuras de loess y terrazas marinas. La monografía (1891) del geólogo Nathaniel Shaler (1841-1906) sobre el origen y la naturaleza de los suelos resumió el concepto geológico de suelos de finales del siglo XIX.
Los primeros estudios de suelos se realizaron para ayudar a los agricultores a localizar suelos que respondieran a diferentes prácticas de manejo y para ayudarlos a decidir qué cultivos y prácticas de manejo eran los más adecuados para los tipos particulares de suelo en sus granjas. Muchos de los primeros trabajadores eran geólogos porque sólo los geólogos estaban capacitados en los métodos de campo necesarios y en la correlación científica apropiada para el estudio de los suelos. Concebían los suelos principalmente como productos de la meteorización de formaciones geológicas, definidas por la forma del relieve y la composición litológica. La mayoría de los estudios de suelos publicados antes de 1910 estaban fuertemente influenciados por estos conceptos. Los publicados entre 1910 y 1920 gradualmente añadieron mayores refinamientos y reconocieron más características del suelo, pero mantuvieron conceptos fundamentalmente geológicos.
La teoría del balance de la nutrición de las plantas dominaba el laboratorio y el concepto geológico dominaba el trabajo de campo. Ambos enfoques se enseñaron en muchas aulas hasta finales de la década de 1920. Aunque algunos científicos del suelo, especialmente Eugene W. Hilgard (1833-1916) y George Nelson Coffey (1875-1967) en los Estados Unidos y científicos del suelo en Rusia, estaban desarrollando conceptos más amplios y de mayor utilidad general sobre el suelo, los datos necesarios para formular estos conceptos más amplios provenían del trabajo de campo de los estudios de suelos. [1]
En sus dos libros, Primeros principios de la ciencia del suelo (1857, 2.ª ed., 1865) y Pedología o ciencia general y especial del suelo (1862), Friedrich Albert Fallou desarrolló sus observaciones de campo del suelo en un enfoque sistemático. Explicó por qué la formación del suelo era digna de estudio y apeló al reconocimiento de la ciencia del suelo como disciplina. En el trabajo de 1862, presentó una propuesta para la descripción del perfil del suelo, analizó las propiedades físicas y químicas de los suelos y propuso una clasificación de los suelos basada en las propiedades minerales.
Hoy en día, se reconoce que Vasily Dokuchaev fue más influyente que Fallou; sin embargo, en los años inmediatamente posteriores a la muerte de Dokuchaev, Fallou fue considerado el fundador de la ciencia del suelo moderna por el estudiante de Dokuchaev, el influyente pedólogo ruso Konstantin Dmitrievich Glinka (1867-1927). El estatus histórico de Fallou como fundador está respaldado por el edafólogo moscovita y bibliógrafo de la ciencia del suelo rusa, Arseny Yarilov, editor de Pochvovedenie (que significa ciencia del suelo). Yarilov tituló su artículo de 1904 sobre Fallou en Pochvovedenie "Friedrich Albert Fallou, fundador de la ciencia del suelo".
A partir de 1870, la escuela rusa de ciencias del suelo, bajo la dirección de V. V. Dokuchaev (1846-1903) y N. M. Sibirtsev (1860-1900) [3], desarrolló un nuevo concepto de suelo. Los investigadores rusos concibieron los suelos como cuerpos naturales independientes, cada uno con propiedades únicas resultantes de una combinación única de clima, materia viva, material parental, relieve y tiempo. Plantearon la hipótesis de que las propiedades de cada suelo reflejaban los efectos combinados del conjunto particular de factores genéticos responsables de la formación del suelo. Más tarde, Hans Jenny enfatizó la relación funcional entre las propiedades del suelo y su formación. Los resultados de este trabajo se hicieron generalmente disponibles para los estadounidenses a través de la publicación en 1914 del libro de texto de K. D. Glinka en alemán y, especialmente, a través de su traducción al inglés por CF Marbut en 1927. [4]
Los conceptos rusos fueron revolucionarios. Las propiedades de los suelos ya no se basaban exclusivamente en inferencias a partir de la naturaleza de las rocas o del clima u otros factores ambientales, considerados individualmente o en conjunto; más bien, al ir directamente al suelo mismo, la expresión integrada de todos estos factores podía verse en la morfología de los suelos. Este concepto exigía que todas las propiedades de los suelos se consideraran colectivamente en términos de un cuerpo natural completamente integrado. En resumen, hizo posible una ciencia del suelo.
El entusiasmo inicial por el nuevo concepto y por la nueva disciplina emergente de la ciencia del suelo llevó a algunos a sugerir que el estudio del suelo podría realizarse sin tener en cuenta los conceptos más antiguos derivados de la geología y la química agrícola. Sin duda, lo cierto es lo contrario. Además de sentar las bases para una ciencia del suelo con sus propios principios, el nuevo concepto hace que las otras ciencias sean aún más útiles. La morfología del suelo proporciona una base firme sobre la cual agrupar los resultados de la observación, los experimentos y la experiencia práctica y desarrollar principios integrados que predigan el comportamiento de los suelos. [1]
Bajo el liderazgo de CF Marbut , el concepto ruso se amplió y se adaptó a las condiciones de los Estados Unidos. Este concepto enfatizaba los perfiles de suelo individuales a la subordinación de las características externas del suelo y la geología de la superficie. Sin embargo, al enfatizar los perfiles de suelo, los científicos del suelo tendieron al principio a pasar por alto la variabilidad natural de los suelos, que puede ser sustancial incluso dentro de un área pequeña. Pasar por alto la variabilidad de los suelos redujo seriamente el valor de los mapas que mostraban la ubicación de los suelos.
Además, el énfasis inicial en los perfiles genéticos del suelo fue tan grande que sugirió que el material que carecía de perfil genético, como el aluvión reciente, no era suelo. Se trazó una clara distinción entre la erosión de las rocas y la formación del suelo. Aunque una distinción entre estos conjuntos de procesos es útil para algunos propósitos, la erosión de las rocas y los minerales y la formación del suelo son comúnmente indistinguibles.
El concepto de suelo se fue ampliando y extendiendo gradualmente durante los años posteriores a 1930, esencialmente a través de la consolidación y el equilibrio. El énfasis principal se había puesto en el perfil del suelo. Después de 1930, los estudios morfológicos se extendieron de pozos individuales a trincheras largas o una serie de pozos en un área de un suelo. La morfología de un suelo pasó a describirse por rangos de propiedades que se desviaban de un concepto central en lugar de por un único perfil "típico". El desarrollo de técnicas para estudios mineralógicos de arcillas también enfatizó la necesidad de estudios de laboratorio.
Marbut hizo mucho hincapié en que la clasificación de los suelos debería basarse en la morfología en lugar de en teorías sobre la génesis del suelo, porque las teorías son efímeras y dinámicas. Tal vez hizo demasiado hincapié en este punto para contrarrestar a otros investigadores que suponían que los suelos tenían ciertas características sin examinarlos. Marbut trató de dejar claro que el examen de los suelos mismos era esencial para desarrollar un sistema de clasificación de suelos y para hacer mapas de suelos utilizables. A pesar de esto, el trabajo de Marbut revela su comprensión personal de las contribuciones de la geología a la ciencia del suelo. Su clasificación de suelos de 1935 depende en gran medida del concepto de un "suelo normal", el producto del equilibrio en un paisaje donde la erosión descendente sigue el ritmo de la formación del suelo.
La clarificación y ampliación del concepto de ciencia del suelo también surgió del creciente énfasis en la cartografía detallada del suelo. Los conceptos cambiaron con el mayor énfasis en la predicción de los rendimientos de los cultivos para cada tipo de suelo que se muestra en los mapas. Muchas de las antiguas descripciones de los suelos no habían sido lo suficientemente cuantitativas y las unidades de clasificación habían sido demasiado heterogéneas para hacer predicciones de rendimiento y gestión necesarias para planificar la gestión de granjas o campos individuales.
Durante la década de 1930, la formación del suelo se explicaba en términos de procesos vagamente concebidos, como la "podzolización", la "laterización" y la "calcificación". Se suponía que estos eran procesos únicos responsables de las propiedades comunes observadas en los suelos de una región. [1]
En 1941, en Factores de formación del suelo: un sistema de pedología cuantitativa, Hans Jenny (1899-1992) resumió e ilustró de manera concisa muchos de los principios básicos de la ciencia del suelo moderna hasta esa fecha. Desde 1940, el tiempo ha asumido una importancia mucho mayor entre los factores de la formación del suelo, y los estudios geomorfológicos se han vuelto importantes para determinar el tiempo en que el material del suelo en cualquier lugar ha estado sujeto a procesos de formación del suelo. Mientras tanto, los avances en la química del suelo, la física del suelo, la mineralogía del suelo y la biología del suelo , así como en las ciencias básicas que los sustentan, han agregado nuevas herramientas y nuevas dimensiones al estudio de la formación del suelo. Como consecuencia, la formación del suelo ha llegado a tratarse como el agregado de muchos procesos físicos, químicos y biológicos interrelacionados. Estos procesos son objeto de estudio cuantitativo en la física del suelo, la química del suelo, la mineralogía del suelo y la biología del suelo. El foco de atención también se ha desplazado del estudio de los atributos generales de todo el suelo al detalle covariante de las partes individuales, incluidas las relaciones grano a grano. [1]
Tanto en la clasificación de Marbut como en la de 1938 desarrollada por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, las clases se describían principalmente en términos cualitativos. Las clases no se definían en términos cuantitativos que permitieran una aplicación uniforme del sistema por parte de diferentes científicos. Ninguno de los dos sistemas vinculaba definitivamente las clases de sus categorías superiores, en gran medida influidas por los conceptos genéticos iniciados por los edafólogos rusos, con las series de suelos y sus subdivisiones que se utilizaban en la cartografía de suelos en los Estados Unidos. Ambos sistemas reflejaban los conceptos y teorías de la génesis de los suelos de la época, que eran predominantemente de carácter cualitativo. La modificación del sistema de 1938 en 1949 corrigió algunas de sus deficiencias, pero también ilustró la necesidad de una reevaluación de los conceptos y principios. Más de 15 años de trabajo bajo la dirección de Guy D. Smith culminaron en un nuevo sistema de clasificación de suelos. Éste se convirtió en el sistema de clasificación oficial del National Cooperative Soil Survey de los Estados Unidos en 1965 y se publicó en 1975 como Soil Taxonomy: A Basic System of Soil Classification for Making and Interpreting Soil Surveys. El sistema Smith fue adoptado en los EE. UU. y muchas otras naciones para su propio sistema de clasificación.
Otro factor ha tenido un inmenso impacto en los estudios de suelos, especialmente durante la década de 1960. Antes de 1950, las principales aplicaciones de los estudios de suelos eran la agricultura, la ganadería y la silvicultura. Las aplicaciones para la planificación de carreteras se reconocieron en algunos estados ya a fines de la década de 1920, y las interpretaciones de los suelos se incluyeron en los manuales de campo para ingenieros de carreteras de algunos estados durante las décadas de 1930 y 1940. Sin embargo, los cambios en los estudios de suelos durante este período fueron principalmente respuestas a las necesidades de la agricultura, la ganadería y la silvicultura. Durante las décadas de 1950 y 1960, los usos no agrícolas del suelo aumentaron rápidamente. Esto creó una gran necesidad de información sobre los efectos de los suelos en esos usos no agrícolas. [1]
En la década de 1980 se inició una importante reevaluación de la formación del suelo y del papel de la biota, cuando los geomorfólogos del suelo comenzaron a reevaluar las primeras ideas de Charles Darwin y Nathaniel Shaler sobre el papel de la bioturbación en la formación del suelo. [5] [6] Ahora hay amplia evidencia que apoya las conclusiones de Darwin, y en muchas áreas la biota que excava en el suelo es un agente importante de la pedogénesis . [7] [8] [9] [10]
La materia orgánica del suelo es significativamente diferente de lo que entendía la ciencia del suelo antes del siglo XXI. [11] Las fallas en el paradigma establecido se hicieron evidentes en 1999 [12] cuando los modelos de suelo no pudieron dar cabida al gran componente de carbón presente en los chernozems. En 2016 [13] los libros de texto de ciencia del suelo comenzaron a abordar la necesidad de abandonar conceptos aceptados desde hace mucho tiempo, pero ahora obsoletos. [14] [15]
A partir de 2021, pocos [16] todavía comprenden que la teoría clásica de los libros de texto sobre la acumulación de materia orgánica en el suelo "ha demostrado ser en su mayor parte falsa". [17]
Una nueva generación de estudios del suelo impulsados por microscopios modernos y tecnologías de imágenes ha revelado que, sea lo que sea el humus, no es la sustancia duradera que los científicos creían que era. Los investigadores del suelo han llegado a la conclusión de que incluso las moléculas más grandes y complejas pueden ser devoradas rápidamente por los abundantes y voraces microbios del suelo. La molécula mágica que puedes simplemente colocar en el suelo y esperar que permanezca allí puede no existir.
El paradigma actual considera al humus como un sistema de heteropolicondensados, producidos en gran medida por la microflora del suelo, en diversas asociaciones con arcilla (Anderson 1979). Debido a que este modelo conceptual, y los modelos de simulación arraigados en el concepto, no dan cabida a un gran componente de carbón, parece inminente un cambio considerable en la comprensión conceptual (un cambio de paradigma).
"La última edición de La naturaleza y las propiedades de los suelos, publicada en 2016, cita el artículo de Lehmann de 2015 y reconoce que "nuestra comprensión de la naturaleza y la génesis del humus del suelo ha avanzado mucho desde principios de siglo, lo que requiere que algunos conceptos aceptados desde hace mucho tiempo sean revisados o abandonados".
Si el paradigma del humus está llegando a su fin, la pregunta es: ¿qué lo reemplazará?
Lehmann está presionando para reemplazar la vieja dicotomía del carbono estable e inestable con un "modelo de continuidad del suelo" del carbono en etapas progresivas de descomposición. Pero este modelo y otros similares están lejos de estar completos y, en este momento, son más conceptuales que matemáticamente predictivos.
Pocos fuera del campo de la ciencia del suelo han oído hablar de la desaparición del humus.
"La teoría de la acumulación de carbono orgánico en el suelo que aparece en ese libro de texto ha demostrado ser en gran parte falsa... y todavía la seguimos enseñando". (Gregg Sanford)