La biodiversidad del suelo se refiere a la relación del suelo con la biodiversidad y a 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 de Medio Ambiente y Recursos Hídricos de Australia , la biodiversidad es "la variedad de la vida: las diferentes plantas, animales y microorganismos, sus genes y los ecosistemas de los que forman parte". [1] La biodiversidad y el suelo están estrechamente 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 del suelo. [2]
El suelo proporciona un hábitat vital , principalmente para microbios (incluyendo 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 sobre el suelo".
El suelo está en estrecha cooperación con la biosfera en su conjunto. El mantenimiento de un suelo fértil es "uno de los servicios ecológicos más vitales que presta el mundo viviente", y "el contenido mineral y orgánico del suelo debe reponerse constantemente a medida que las plantas consumen elementos del suelo y los pasan a lo largo de la cadena alimentaria ". [3]
La correlación entre el suelo y la biodiversidad se puede observar espacialmente. Por ejemplo, los límites de la vegetación natural y agrícola se corresponden estrechamente con los límites del suelo, incluso a escala continental y global. [4]
Baskin (1997) describe la relación entre el suelo y la diversidad de vida sobre y debajo del suelo como una "sincronía sutil". No es sorprendente que la gestión del suelo afecte directamente a 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 la reducción de la fertilidad , la acidificación del suelo o la salinización . [3]
La acidez del suelo (o alcalinidad) 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 la absorción por las plantas. Los aumentos en la acidez del suelo son causados por la eliminación de producto agrícola del potrero, la lixiviación de nitrógeno como nitrato debajo de la zona de la raíz, el uso inadecuado de fertilizantes nitrogenados y la acumulación de materia orgánica . [5] Muchos de los suelos en el 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 visto 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] Algunas pruebas han demostrado que la acidez daña las puntas de las raíces, lo que restringe un mayor crecimiento. [6] La altura de las plantas también ha visto una marcada restricción cuando se cultivan en suelos ácidos, como se ve en las poblaciones de trigo estadounidenses y rusas . [7] El número de semillas que incluso pueden germinar en suelo ácido es mucho menor que el número de semillas que pueden brotar en un suelo con un pH más neutro. [7] Estas limitaciones al crecimiento de las plantas pueden tener un efecto muy negativo en la salud de las mismas , lo que lleva a una disminución de la población general de plantas.
Estos efectos se producen independientemente del bioma . Un estudio 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 menor 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 (importantes para mantener la calidad estructural de la capa superficial del suelo para el crecimiento de las plantas). También se ve afectada la supervivencia y la persistencia de los rizobios . La descomposición y la fijación de nitrógeno pueden verse reducidas, lo que afecta la supervivencia de la vegetación nativa . La biodiversidad puede disminuir aún más a medida que ciertas malezas proliferan bajo la vegetación nativa en declive. [5] [9]
En suelos fuertemente ácidos, la toxicidad asociada puede conducir a 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 genera una susceptibilidad a la erosión en eventos de fuertes precipitaciones , 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 ha observado un mayor éxito en la lucha contra la acidez del suelo en poblaciones de soja y maíz que sufrían toxicidad por aluminio . [11] Los nutrientes del suelo se restauraron y la acidez disminuyó cuando se agregó cal al suelo. [11] La salud de las plantas y la biomasa de las raíces aumentaron en respuesta al tratamiento. [11] Esta es una posible solución para otras poblaciones de plantas con suelos ácidos [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 los nanómetros hasta los centímetros. Se pueden demostrar influencias biológicas en la formación y estabilización de los agregados del suelo. Aun así, es necesario distinguir claramente entre las fuerzas o agentes que crean agregaciones de partículas y las 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 (capa/encostramiento, descamación 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 bien desarrollados y saludables son sistemas complejos en los que la estructura física del suelo es tan importante como el contenido químico. Los poros del suelo (maximizados en un suelo bien estructurado) permiten que el oxígeno y la humedad se filtren a profundidad y que las raíces de las plantas penetren para obtener humedad y nutrientes. [14]
La actividad biológica ayuda a mantener una estructura relativamente abierta del suelo, además de facilitar la descomposición y el transporte y la transformación de los nutrientes del suelo. Se ha demostrado que los cambios en la estructura del suelo reducen la accesibilidad de las plantas a las sustancias necesarias. Actualmente no se discute que los exudados microbianos dominan la agregación de partículas del suelo y la protección del carbono frente a 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 conduce a sistemas de suelo más productivos. [16]
Las prácticas agrícolas tradicionales generalmente han causado el deterioro de la estructura del suelo. [17] Por ejemplo, el cultivo provoca la mezcla mecánica del suelo, la compactación y el cizallamiento 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 la fertilidad del suelo ; el deterioro de la estructura del suelo tiene un efecto directo en la cadena alimentaria del suelo y la superficie y la biodiversidad como consecuencia. El cultivo continuo de cultivos eventualmente resulta en cambios significativos dentro del suelo, como su estado de nutrientes, equilibrio de 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 juega un papel integral en la preservación de la estructura del suelo. Aun así, la labranza constante de los cultivos ha provocado que la materia orgánica del suelo se desplace y se redistribuya, lo que provoca el deterioro de la estructura del suelo y altera 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 toda costa debido a la pobreza desenfrenada y la falta de seguridad alimentaria tiende a dejar de lado las consecuencias ecológicas a largo plazo, a pesar de la investigación y el reconocimiento de la comunidad académica. [18] McDaniel et al. 2014 y Lori et al. 2017 han descubierto 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. [20]
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 altos, los iones de sodio rompen las plaquetas de arcilla y provocan hinchazón y dispersión en el suelo. [21] Esto da como resultado una menor sostenibilidad del suelo. Si la concentración se produce repetidamente, el suelo se vuelve similar al cemento , con poca o ninguna estructura.
La exposición prolongada a niveles elevados de sodio produce una disminución de la cantidad de agua retenida y capaz de fluir a través del suelo y una disminución de las tasas de descomposición (esto deja el suelo infértil e impide cualquier crecimiento futuro). Este problema es importante en Australia, donde un tercio de la tierra se ve afectada 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 gestionar los suelos sódicos son mínimas; se deben seleccionar plantas tolerantes a la sodicidad o cambiar el suelo. Este último es el proceso más difícil. Si se cambia el suelo, se debe agregar calcio para desplazar el exceso de sodio intercambiable que causa la desagregación que bloquea el flujo de agua. [23]
La salinidad del suelo es la concentración de sal en el perfil del suelo o en la superficie del suelo. El exceso de sal afecta directamente la composición de las plantas y los animales debido a la variación de la tolerancia a la sal, junto con varios 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] Cuando la salinidad del suelo es baja, hay mucha actividad microbiana, lo que da como resultado un aumento de la respiración del suelo , lo que aumenta los niveles de dióxido de carbono en el suelo, produciendo un entorno 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 los suelos muy salinos no son los preferidos para el cultivo de cultivos, es importante señalar que muchos cultivos pueden crecer en suelos más salinos que otros. [26] Esto es importante en países donde los recursos como el agua dulce son escasos y necesarios para beber. 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 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 provoca la pérdida de la capa superficial, la materia orgánica y los nutrientes; descompone la estructura del suelo y disminuye la capacidad de almacenamiento de agua, lo que 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 se pueden reducir mediante diversas técnicas de conservación del suelo , entre ellas, cambios en las prácticas agrícolas (como el cambio a cultivos menos propensos a la erosión ), la plantación de árboles leguminosos fijadores de nitrógeno o árboles que se sabe que reponen la materia orgánica . [29] [31] Además, se pueden utilizar esteras de yute y redes geotextiles de yute para desviar y almacenar la escorrentía y controlar el movimiento del suelo. [32] [33]
Los esfuerzos de conservación del suelo mal interpretados pueden dar lugar a un desequilibrio de los compuestos químicos del suelo. [31] [34] Por ejemplo, los intentos de forestación en la meseta de Loess del norte de China han provocado 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 sobre el ecosistema del suelo, provocando efectos negativos en el crecimiento, mortalidad y reproducción de los organismos, [38] [40] lo que a su vez pone 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 afecta negativamente a 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 la salud de los suelos; el mantenimiento de la salud y la fertilidad de los suelos en todas sus dimensiones es lo que sustenta la vida. La interconexión abarca vastas escalas espaciales y temporales; los principales problemas de degradación de la salinidad y la erosión del suelo, por ejemplo, pueden tener efectos locales o regionales; pueden pasar décadas hasta que las consecuencias de las medidas de gestión que afectan al suelo se hagan evidentes en términos de impacto sobre la biodiversidad. [ cita requerida ]
El mantenimiento de la salud del suelo es una cuestión a escala regional o de cuenca. Dado que los suelos son un recurso disperso, la única forma eficaz de garantizar su salud en general es fomentar un enfoque amplio, coherente y económicamente atractivo. Entre los ejemplos de este tipo de enfoques aplicados a un entorno agrícola se incluyen la aplicación de cal ( carbonato de calcio ) para reducir la acidez y aumentar así la salud y la producción del suelo, y la transición de las prácticas agrícolas convencionales que emplean el cultivo a sistemas de labranza limitada o nula, que ha tenido un impacto positivo en la mejora de la estructura del suelo. [41]
Los suelos albergan una enorme diversidad de organismos, lo que dificulta la medición de la biodiversidad. Se estima que en un campo de fútbol hay bajo tierra tantos organismos como el tamaño de 500 ovejas. Un primer paso para identificar las zonas donde la biodiversidad del suelo se encuentra bajo mayor presión es encontrar los principales indicadores que la reducen [42] . La biodiversidad del suelo se medirá en el futuro, especialmente gracias al desarrollo de métodos moleculares basados en la extracción directa de ADN de la matriz del suelo [43] .
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