La biodiversidad del suelo se refiere a la relación del suelo con la biodiversidad y con los aspectos del suelo que pueden gestionarse en relación con la biodiversidad. La biodiversidad del suelo se relaciona con algunas consideraciones de gestión de cuencas .
Según el Departamento Australiano de Medio Ambiente y Recursos Hídricos , la biodiversidad es "la variedad de vida: las diferentes plantas, animales y microorganismos, sus genes y los ecosistemas de los que forman parte". [1] La biodiversidad y el suelo están fuertemente vinculados, porque el suelo es el medio para una gran variedad de organismos e interactúa estrechamente con la biosfera en general . Por el contrario, la actividad biológica es un factor primario en la formación física y química de los suelos. [2]
El suelo proporciona un hábitat vital , principalmente para microbios (incluidas bacterias y hongos ), pero también para microfauna (como protozoos y nematodos ), mesofauna (como microartrópodos y enquitreidos) y macrofauna (como lombrices de tierra , termitas y milpiés ). [2] La función principal de la biota del suelo es reciclar la materia orgánica que se deriva de la "red alimentaria vegetal aérea".
El suelo está en estrecha cooperación con la biosfera en general. El mantenimiento de un suelo fértil es "uno de los servicios ecológicos más vitales que realiza el mundo vivo", y el "contenido mineral y orgánico del suelo debe reponerse constantemente a medida que las plantas consumen elementos del suelo y los pasan por la cadena alimentaria ". [3]
La correlación entre suelo y biodiversidad se puede observar espacialmente. Por ejemplo, los límites de la vegetación tanto natural como agrícola se corresponden estrechamente con los límites del suelo, incluso a escala continental y global. [4]
Una "sincronía sutil" es como Baskin (1997) describe la relación que existe entre el suelo y la diversidad de vida, por encima y por debajo de la tierra. No sorprende que la gestión del suelo tenga un efecto directo sobre la biodiversidad. Esto incluye prácticas que influyen en el volumen, la estructura, las características biológicas y químicas del suelo, y si el suelo presenta efectos adversos como reducción de la fertilidad , acidificación del suelo o salinización . [3]
La acidez (o alcalinidad) del suelo es la concentración de iones de hidrógeno (H + ) en el suelo. Medida en la escala de pH , la acidez del suelo es una condición invisible que afecta directamente la fertilidad y toxicidad del suelo al determinar qué elementos del suelo están disponibles para ser absorbidos por las plantas. Los aumentos en la acidez del suelo son causados por la eliminación de productos agrícolas del potrero, la lixiviación de nitrógeno en forma de nitrato debajo de la zona de las raíces, el uso inadecuado de fertilizantes nitrogenados y la acumulación de materia orgánica . [5] Muchos de los suelos del estado australiano de Victoria son naturalmente ácidos; sin embargo, alrededor de 30.000 kilómetros cuadrados o el 23% de los suelos agrícolas de Victoria sufren una productividad reducida debido al aumento de la acidez. [5] Se ha observado que la acidez del suelo daña las raíces de las plantas. [6] Las plantas con mayor acidez tienen raíces más pequeñas y menos duraderas. [6] Alguna evidencia ha demostrado que la acidez daña las puntas de las raíces, restringiendo un mayor crecimiento. [6] La altura de las plantas también ha visto una marcada restricción cuando se cultivan en suelos ácidos, como se observa en las poblaciones de trigo estadounidenses y rusas . [7] La cantidad de semillas que incluso pueden germinar en suelo ácido es mucho menor que la cantidad de semillas que pueden brotar en un suelo con pH más neutro. [7] Estas limitaciones al crecimiento de las plantas pueden tener un efecto muy negativo en la salud de las plantas , lo que lleva a una disminución de la población general de plantas.
Estos efectos ocurren independientemente del bioma . Un estudio realizado en los Países Bajos examinó la correlación entre el pH del suelo y la biodiversidad del suelo en suelos con un pH inferior a 5. [8] Se descubrió una fuerte correlación, en la que cuanto más bajo es el pH, menor es la biodiversidad. [8] Los resultados fueron los mismos tanto en pastizales como en brezales. [8] Particularmente preocupante es la evidencia que muestra que esta acidificación está directamente relacionada con la disminución de especies de plantas en peligro de extinción, una tendencia reconocida desde 1950. [8]
La acidificación del suelo reduce la biodiversidad del suelo. Reduce la cantidad de la mayor parte de la macrofauna, incluida, por ejemplo, la cantidad de lombrices de tierra (importantes para mantener la calidad estructural de la capa superior del suelo para el crecimiento de las plantas). También se ve afectada la supervivencia y persistencia del rizobio . Se puede reducir la descomposición y fijación de nitrógeno , lo que afecta la supervivencia de la vegetación nativa . La biodiversidad puede disminuir aún más a medida que ciertas malezas proliferen bajo la vegetación nativa en declive. [5] [9]
En suelos fuertemente ácidos, la toxicidad asociada puede provocar una disminución de la cobertura vegetal , dejando el suelo susceptible a la erosión por el agua y el viento. [10] Los suelos con pH extremadamente bajo pueden sufrir un deterioro estructural como resultado de la reducción de microorganismos y materia orgánica; esto conlleva una susceptibilidad a la erosión en caso de lluvias intensas , sequías y perturbaciones agrícolas. [5]
Algunas plantas dentro de la misma especie han mostrado resistencia a la acidez del suelo en el que crece su población. [6] La cría selectiva de plantas más fuertes es una forma que tienen los humanos de protegerse contra el aumento de la acidez del suelo. [6]
Se han observado mayores éxitos en la lucha contra la acidez del suelo en poblaciones de soja y maíz que sufren toxicidad por aluminio . [11] Los nutrientes del suelo se restauraron y la acidez disminuyó cuando se agregó cal al suelo. [11] La salud de la planta mejoró y la biomasa de las raíces aumentó en respuesta al tratamiento. [11] Esta es una posible solución para otras poblaciones de plantas de suelo ácido [11]
La estructura del suelo es la disposición de las partículas y los poros asociados en los suelos en un rango de tamaño que va desde nanómetros a centímetros. Se pueden demostrar influencias biológicas en la formación y estabilización de los agregados del suelo, pero es necesario distinguir claramente entre aquellas fuerzas o agentes que crean agregaciones de partículas y aquellas que estabilizan o degradan dichas agregaciones. [12] Lo que se considera un buen suelo contiene los siguientes atributos: resistencia óptima del suelo y estabilidad de los agregados, que ofrecen resistencia a la degradación estructural (cobertura/incrustación, apagado y erosión, por ejemplo); densidad aparente óptima, que ayuda al desarrollo de las raíces y contribuye a otros parámetros físicos del suelo, como el movimiento del agua y el aire dentro del suelo; Capacidad óptima de retención de agua y tasa de infiltración de agua. [13]
Los suelos sanos y bien desarrollados son sistemas complejos en los que la estructura física del suelo es tan importante como el contenido químico. Los poros del suelo, que están maximizados en un suelo bien estructurado, permiten que el oxígeno y la humedad se infiltren en las profundidades y que las raíces de las plantas penetren para obtener humedad y nutrientes. [14]
La actividad biológica ayuda al mantenimiento de la estructura del suelo relativamente abierta, además de facilitar la descomposición y el transporte y transformación de los nutrientes del suelo. Se ha demostrado que cambiar la estructura del suelo conduce a una menor accesibilidad de las plantas a las sustancias necesarias. Ahora es indiscutible que los exudados microbianos tienen un papel dominante en la agregación de partículas del suelo y la protección del carbono contra una mayor degradación. [15] Se ha sugerido que los microorganismos dentro del suelo "diseñan" un hábitat superior y proporcionan una estructura del suelo más sólida, lo que lleva a sistemas de suelo más productivos. [dieciséis]
Las prácticas agrícolas tradicionales generalmente han provocado el deterioro de la estructura del suelo. [17] Por ejemplo, el cultivo provoca la mezcla mecánica del suelo, la compactación y el corte de los agregados y el llenado de los espacios porosos; la materia orgánica también está expuesta a una mayor tasa de descomposición y oxidación. [4] La estructura del suelo es esencial para la salud y fertilidad del suelo; El deterioro de la estructura del suelo tiene un efecto directo en la cadena alimentaria del suelo y la superficie y, como consecuencia, en la biodiversidad. El cultivo continuo eventualmente resulta en cambios significativos dentro del suelo, como su estado de nutrientes, equilibrio del pH, contenido de materia orgánica y características físicas. [18] Si bien algunos de estos cambios pueden ser beneficiosos para la producción de alimentos y cultivos, también pueden ser perjudiciales para otros sistemas necesarios. Por ejemplo, los estudios han demostrado que la labranza ha tenido consecuencias negativas para la materia orgánica del suelo (MOS), el componente orgánico del suelo compuesto por la descomposición de plantas y animales y sustancias sintetizadas por los organismos del suelo . La MOS desempeña un papel integral en la preservación de la estructura del suelo, pero la labranza constante de los cultivos ha provocado que la MOS se desplace y se redistribuya, provocando que la estructura del suelo se deteriore y alterando las poblaciones de organismos del suelo (como las lombrices de tierra). [19] Sin embargo, en muchas partes del mundo, maximizar la producción de alimentos a cualquier costo debido a la pobreza rampante y la falta de seguridad alimentaria tiende a pasar por alto las consecuencias ecológicas a largo plazo, a pesar de la investigación y el reconocimiento por parte de la comunidad académica. [18] McDaniel et al 2014 y Lori et al 2017 encuentran que la rotación de cultivos , la diversificación de cultivos , los cultivos intercalados de leguminosas y los insumos orgánicos se correlacionan con una mayor diversidad del suelo.
La sodicidad del suelo se refiere al contenido de sodio del suelo en comparación con su contenido de otros cationes , como el calcio . En niveles elevados, los iones de sodio rompen las plaquetas de arcilla y provocan hinchazón y dispersión en el suelo. [21] Esto resulta en una reducción de la sostenibilidad del suelo. Si la concentración ocurre repetidamente, el suelo se vuelve parecido al cemento , con poca o ninguna estructura.
La exposición prolongada a niveles altos de sodio produce una disminución en la cantidad de agua retenida y capaz de fluir a través del suelo, así como una disminución en las tasas de descomposición (esto deja el suelo infértil y prohíbe cualquier crecimiento futuro). Este problema es importante en Australia, donde 1/3 del territorio se ve afectado por altos niveles de sal. [22] Es un fenómeno natural, pero las prácticas agrícolas como el pastoreo excesivo y el cultivo han contribuido a su aumento. Las opciones para el manejo de suelos sódicos son muy limitadas; hay que cambiar las plantas o cambiar el suelo. Este último es el proceso más difícil. Si se cambia el suelo, se debe agregar calcio para absorber el exceso de sodio que bloquea el flujo de agua. [23]
La salinidad del suelo es la concentración de sal dentro del perfil del suelo o en la superficie del suelo. El exceso de sal afecta directamente la composición de plantas y animales debido a la diferente tolerancia a la sal, junto con diversos cambios físicos y químicos en el suelo, incluido el deterioro estructural y, en casos extremos, la denudación, la exposición a la erosión del suelo y la exportación de sales a los cursos de agua. [24] Con baja salinidad del suelo, hay mucha actividad microbiana, lo que resulta en un aumento en la respiración del suelo , lo que aumenta los niveles de dióxido de carbono en el suelo, produciendo un ambiente más saludable para las plantas. [25] A medida que aumenta la salinidad del suelo, hay más estrés sobre los microbios porque hay menos agua disponible para ellos, lo que lleva a una menor respiración. [25] La salinidad del suelo tiene efectos localizados y regionales sobre la biodiversidad, que van, por ejemplo, desde cambios en la composición y supervivencia de las plantas en un sitio de descarga local hasta cambios regionales en la calidad del agua y la vida acuática .
Si bien no se prefieren los suelos muy salinos para el cultivo, es importante tener en cuenta que muchos cultivos pueden crecer en suelos más salinos que otros. [26] Esto es importante en países donde recursos como el agua dulce son escasos y necesarios para beber, y donde el agua salina se puede utilizar para la agricultura. [26] La salinidad del suelo puede variar entre extremos en un área relativamente pequeña; [27] esto permite que las plantas busquen áreas con menos salinidad. Es difícil determinar qué plantas pueden crecer en suelos con alta salinidad, porque la salinidad del suelo no es uniforme, incluso en áreas pequeñas. [27] Sin embargo, las plantas absorben nutrientes de áreas con menor salinidad. [27]
La erosión del suelo es la eliminación de las capas superiores del suelo por la acción del agua, el viento o el hielo. La erosión del suelo se produce de forma natural, pero las actividades humanas pueden aumentar considerablemente su gravedad. [28] Un suelo sano es fértil y productivo. [29] Pero la erosión del suelo conduce a una pérdida de la capa superior del suelo, materia orgánica y nutrientes; descompone la estructura del suelo y disminuye la capacidad de almacenamiento de agua, lo que a su vez reduce la fertilidad y la disponibilidad de agua para las raíces de las plantas. Por lo tanto, la erosión del suelo es una gran amenaza para la biodiversidad del suelo. [30]
Los efectos de la erosión del suelo pueden reducirse mediante diversas técnicas de conservación del suelo . Estos incluyen cambios en las prácticas agrícolas (como pasar a cultivos menos propensos a la erosión ), la plantación de árboles leguminosos fijadores de nitrógeno o árboles que se sabe que reponen materia orgánica . [29] [31] Además, las esteras de yute y las redes geotextiles de yute se pueden utilizar para desviar y almacenar la escorrentía y controlar el movimiento del suelo. [32] [33]
Los esfuerzos de conservación del suelo mal interpretados pueden resultar en un desequilibrio de los compuestos químicos del suelo. [31] [34] Por ejemplo, los intentos de forestación en el norte de la meseta de Loess , China , han llevado a la privación de nutrientes de materiales orgánicos como carbono , nitrógeno y fósforo . [34]
El potasio (K) es un macronutriente esencial para el desarrollo de las plantas [35] y el cloruro de potasio (KCl) representa la fuente de K más utilizada en la agricultura. [36] El uso de KCl conduce a altas concentraciones de cloruro (Clˉ) en el suelo, lo que provoca un aumento de la salinidad del suelo que afecta el desarrollo de las plantas y los organismos del suelo. [37] [38] [39] [40]
El cloruro tiene un efecto biocida en el ecosistema del suelo, provocando efectos negativos en el crecimiento, la mortalidad y la reproducción de los organismos, [38] [40] que a su vez ponen en peligro la biodiversidad del suelo. La excesiva disponibilidad de cloruro en el suelo puede desencadenar trastornos fisiológicos en plantas y microorganismos al disminuir el potencial osmótico de las células y estimular la producción de especies reactivas de oxígeno. [39] Además, este ion tiene efectos negativos sobre los microorganismos nitrificantes, afectando así la disponibilidad de nutrientes en el suelo. [38]
Los sistemas biológicos, tanto naturales como artificiales, dependen en gran medida de suelos sanos; es el mantenimiento de la salud y la fertilidad del suelo en todas sus dimensiones lo que sustenta la vida. La interconexión abarca vastas escalas espaciales y temporales; Los principales problemas de degradación, como la salinidad y la erosión del suelo, por ejemplo, pueden tener efectos desde locales hasta regionales: pueden pasar décadas antes de que las consecuencias de las acciones de gestión que afectan al suelo se hagan realidad en términos de impacto en la biodiversidad. [ cita necesaria ]
Mantener la salud del suelo es una cuestión regional o a escala de cuenca. Dado que los suelos son un activo disperso, la única forma eficaz de garantizar la salud del suelo en general es fomentar un enfoque amplio, consistente y económicamente atractivo. Ejemplos de tales enfoques aplicados a un entorno agrícola incluyen la aplicación de cal ( carbonato de calcio ) para reducir la acidez y aumentar la salud y la producción del suelo, y la transición de prácticas agrícolas convencionales que emplean el cultivo a sistemas de labranza limitada o sin labranza, que ha tuvo un impacto positivo en la mejora de la estructura del suelo. [41]
Los suelos abarcan una enorme diversidad de organismos, lo que hace que la biodiversidad sea difícil de medir. Se estima que un campo de fútbol contiene bajo tierra tantos organismos como el tamaño de 500 ovejas. Un primer paso que se ha dado para identificar las áreas donde la biodiversidad del suelo está más presionada es encontrar los principales indicadores que disminuyen la biodiversidad del suelo. [42] La biodiversidad del suelo se medirá en el futuro, especialmente gracias al desarrollo de enfoques moleculares que se basan en la extracción directa de ADN de la matriz del suelo. [43]
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