Explorar
Comunidades en español
Anunciar en Engormix

La materia orgánica de los suelos agrícolas: Formación, evolución y manejo.

Publicado: 2 de julio de 2015
Por: Gervasio Piñeiro ( IFEVA - CONICET - UDELAR), Priscila Pinto (IFEVA-Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires, CONICET), Sebastián Mazzilli (Facultad de Agronomía, Universidad de la Republica, Uruguay), y Roxana Eclesia (INTA, EEA Paraná). Argentina
Entender cómo cambia el flujo de energía, materia e información en un agroecosistema como resultado de su manejo, es clave para evitar su deterioro (Odum 2007). Los agroecosistemas son complejos y por ende presentan múltiples relaciones entre sus componentes. Muchas veces, nuestro objetivo de manejo es simplificar el agroecosistema para poder manejar grandes extensiones. Sin embargo, esta simplificación o la falta de una visión sistémica del mismo, provoca en general un deterioro del mismo y una falta de sustentabilidad a largo plazo (Rositano y Ferraro, 2013). La eficaz captura de recursos (luz, nutrientes, etc.) resulta imprescindible para poder diseñar agroecosistemas que mejoren y mantengan la productividad en el tiempo (Caviglia y Andrade, 2010).
El manejo de nutrientes de los cultivos debe ser pensado a escala de ecosistema y no solamente según la demanda y respuesta cultivo como se realiza actualmente. La materia orgánica del suelo es la principal fuente de nutrientes de los cultivos. Su pérdida conduce a una disminución de la oferta de nutrientes desde el suelo como nitrógeno (N), fósforo (P), azufre (S), entre otros; y a una reducción en los rendimientos de los cultivos. La perdida de materia orgánica del suelo en sistemas agrícolas es un proceso mundialmente y localmente conocido (Figura 1) (Álvarez, 2001; Guo y Gifford, 2002). Tradicionalmente, este deterioro fue remediado mediante el agregado de fertilizantes, utilizando un enfoque a escala de cultivo. Es decir, considerando los requerimientos y las respuestas de los cultivos.
Sin embargo, en un enfoque a escala de ecosistema nos podríamos preguntar: ¿Cuánta materia orgánica del suelo es necesaria para “alimentar” al cultivo propuesto y su nivel de rendimiento? Este enfoque cambia radicalmente el eje de análisis, ya que apunta a estrategias de manejo de largo plazo orientadas a nutrir el suelo y alcanzar los niveles de materia orgánica deseados, en vez de nutrir solamente al cultivo. Este enfoque representaría además ventajas en términos de otros aspectos del ecosistema (compactación, retención de agua en el suelo, control de malezas, etc.). La mayoría de los aspectos del manejo del ecosistema deberían ser considerados a esta escala y no solo a escala de cultivo o planta (i.e.: manejo de plagas y enfermedades) (Piñeiro et al., 2014). 
La materia orgánica del suelo es un componente clave del flujo de energía y del ciclo de los nutrientes en los agroecosistemas. Entender su dinámica de formación y descomposición es de vital importancia ya que presenta implicancias prácticas para el manejo de los agroecosistemas y el secuestro de carbono (C) en los suelos (Alvarez, 2001; Guo y Gifford, 2002). La materia orgánica del suelo es compleja y heterogénea lo cual ha dificultado enormemente el estudio de su dinámica (Cambardella y Elliott, 1993). Sin embargo, avances recientes en técnicas y equipos han permitido comprender la complejidad de la misma y su dinámica. El uso de isotopos estables de C (13C) y N (15N) como trazadores es cada vez
La materia orgánica de los suelos agrícolas: Formación, evolución y manejo. - Image 1
mas frecuente en estudios de la materia orgánica del suelo (Cerri et al., 1985). Esta técnica permite seguir o estimar los flujos de C y N entre distintos componentes del ecosistema. La combinación de ambas técnicas esta permitiendo comprender aspectos clave de los flujos de entrada y salida de ambos nutrientes al suelo.
Estas nuevas técnicas nos han permitido cuantificar la humificación de las raíces de los cultivos, la cual es muy superior a la de los residuos aéreos. Esto significa que un gramo de raíces forma unas 10 a 30 veces más materia orgánica que un gramo de biomasa aérea, dependiendo del ambiente y de las especies vegetales (Mazzilli et al., 2014; Mazzilli, 2015). En cultivos de maíz, del 100% de la biomasa producida, la mayoría se va a grano, una porción similar a tallos y hojas y menos del 10% se destina a las raíces (Figura 2).

En términos generales, estos números son similares para soja y el resto de los cultivos extensivos, provocando bajos aportes de carbono al suelo vía raíces. En términos generales, cerca de un 1% de la biomasa aérea se humifica, mientras que alrededor del 20% al 30% de la biomasa subterránea logra humificarse (Figura 2) (Mazzilli et al., 2015). Estos resultados sugieren que realizar cultivos que produzcan mayor cantidad de raíces o incluso realizar mejoramiento genético incluyendo este carácter (alta producción de raíces) podría aumentar sustancialmente la formación de materia orgánica del suelo. En este último punto, el mejoramiento genético ha sido orientado clásicamente a mayores rendimientos, sin mirar otros caracteres como la producción de raíces, y por eso las producciones de raíces de los cultivos son en general inferiores a los de plantas no mejoradas. Si bien existe cierto compromiso en la asignación de recursos, existen trabajos que muestran que se pueden seleccionar a la vez mayores producciones de raíces e incrementar los rendimientos (Kell, 2011; Glover et al., 2007). El N es un elemento clave para secuestrar C y aumentar la materia orgánica del suelo.

Algunos resultados recientes nacionales e internacionales, muestran que se ha producido un aumento en la cantidad de residuos o retorno de C y nutrientes por parte de los cultivos al suelo (Mazzilli, 2015; Berhongaray et al., 2013). La soja como leguminosa además aporta residuos de alta calidad (baja relación C:N), sin embargo aporta una baja cantidad y produce una alta extracción de N, principalmente. A pesar de esto la rotación de gramíneas y leguminosas, y principalmente el doble cultivo trigo/soja de segunda, provoca un mejor aporte total de residuos y de alta calidad (si hay leguminosas en la rotación). Esto, más la siembra directa, podría estar explicando algunos de los cambios favorables observados en sitios sin erosión y con alta frecuencia de dos cultivos por año (Figura 1, línea correspondiente a tesis de S. Mazzilli).

Considerar solamente las entradas por fertilizantes y salidas por cosecha, si bien es un avance, no alcanza para mantener los nutrientes en el suelo. Se debería realizar un balance más detallado de los nutrientes a escala de todo el ecosistema y en
La materia orgánica de los suelos agrícolas: Formación, evolución y manejo. - Image 2
el mediano-largo plazo, principalmente conociendo las perdidas (lixiviación, volatilización, etc.), y las asincronías entre mineralización (aumentos en la disponibilidad de nutrientes) y la captura por plantas o microorganismos. En esos desfasajes o asincronías es cuando se producen las perdidas de nutrientes y en donde deben estudiarse alternativas de manejo que logren evitarlas.
La intensificación, en términos de dos o mas cultivos al año, podría ser un intento de lograr capturar mayor energía en el ecosistema. En general, la realización de un cultivo al año conduce a que una gran parte del año no se intercepta energía en el ecosistema (ver soja y maíz en Figura 3). En comparación con cultivos perennes, los cultivos anuales presentan mayores picos de intercepción de energía, pero menores intercepciones totales de energía a escala anual, salvo cuando se realizan dobles cultivos como el trigo-soja (Figura 3). A pesar de ello, la mayoría del área agrícola argentina presenta un solo cultivo al año (Figura 4). Es necesario agregar nuevos cultivos en las rotaciones para intentar capturar energía y nutrientes todo el año, evitando sus pérdidas (Piñeiro et al., 2014). La energía capturada podrá ser empleada en funciones vitales del ecosistema (por ejemplo mantener la vida en el suelo, fijar nitrógeno atmosférico, o descompactar el suelo,  entre otras). La captura de nutrientes evita sus pérdidas y permite su reutilización. Es por ello que podemos pensar en la realización de distintos cultivos que llamaremos “cultivos para servicios”, ya que nos proveen un servicio distinto, pero complementario, al cultivo de cosecha (Piñeiro et al., 2014).
La materia orgánica de los suelos agrícolas: Formación, evolución y manejo. - Image 3
En la teoría ecológica reciente, se definen a los servicios ecosistémicos como todos aquellos  servicios o utilidades que nos brindan los ecosistemas. Un servicio clave de los ecosistemas es el de provisión de granos, para el cual realizamos la mayoría de nuestras modificaciones del ecosistema (sembrar cultivos, etc.). Sin embargo, el ecosistema puede proveer otros servicios (que tal vez aun no tienen valor de mercado, aunque si tienen un costo para recuperarlo), como la regulación del ciclo del N, o la polinización. La magnitud relativa en la provisión de distintos servicios ecosistémicos por parte de los cultivos o de los ecosistemas naturales se puede mostrar gráficamente como en la Figura 5 (Piñeiro et al., 2014). Estos diagramas sirven para visualizar la provisión de servicios de distintas alternativas de cultivos como se detalla a continuación. 
El deterioro del ecosistema asociado a la falta de provisión de algunos de los servicios listados en la Figura 5, ha llevado a que en los últimos años la siembra de cultivos para otros fines haya cobrado especial relevancia. Los cultivos empiezan a ser sembrados con objetivos variados que en general se pueden asociar a un servicio ecosistémico deteriorado, como ser: i) la protección contra la erosión (cultivos de cobertura); ii) la incorporación de materia orgánica (abonos verdes); iii) la retención de nutrientes (cultivos trampa); iv) la incorporación de N vía fijación atmosférica (con leguminosas); v) la descompactación del suelo; vi) el consumo de agua para disminuir las napas; vii) la cobertura del suelo para reducir la evaporación; viii) la reducción de malezas por competencia; y ix) hasta la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (Piñeiro et al., 2014).
La materia orgánica de los suelos agrícolas: Formación, evolución y manejo. - Image 4
Las funciones son muchas y diversas, pero apuntan a proveer uno o varios servicios ecosistémicos de interés. Por ello proponemos nombrar a éstos “cultivos de servicio” e incorporarlos al marco teórico de los servicios ecosistémicos, cambiando el paradigma de la revolución verde centrado en el cultivo, a un nuevo paradigma agrícola centrado en el ecosistema y sus servicios (Figura 6). La clave del éxito de los cultivos de servicios será la utilización de la energía no interceptada por los cultivos de cosecha para canalizarla hacia nuevos servicios ecosistémicos distintos al de provisión de alimentos (Piñeiro et al., 2014). Este nuevo paradigma exige nuevas líneas de investigación agronómica, con fuertes bases en ecología de ecosistemas, por ejemplo en el manejo y desarrollo de especies (y mezclas de especies) para mejorar la producción de raíces, el consumo y eficiencia en el uso del agua, la fijación biológica de N, la habilidad competitiva y la captación de nutrientes.
La materia orgánica de los suelos agrícolas: Formación, evolución y manejo. - Image 5
La materia orgánica de los suelos agrícolas: Formación, evolución y manejo. - Image 6
La materia orgánica de los suelos agrícolas: Formación, evolución y manejo. - Image 7
 
Bibliografía
  1. Alvarez, R. 2001. Estimation of carbon losses by cultivation from soils of the Argentine Pampa using the Century Model. Soil Use and Management, 17(2), pp.62–66. Available at: <Go to ISI>://WOS:000169504700002.
  2. Berhongaray, G., R. Álvarez, J. De Paepe, C. Caride, y R. Cantet. 2013. Land use effects on soil carbon in the Argentine Pampas. Geoderma 192:97–110.
  3. Cambardella, C.A., y E.T. Elliott. 1993. Methods for physical separation and characterization of soil organic matter fractions. geoderma, 56, pp.449–457.
  4. Caviglia, O.P., y F.H. Andrade. 2010. Sustainable Intensification of Agriculture in the Argentinean Pampas : Capture and Use Efficiency of Environmental Resources. Annual Review of Environment and Resources, (Iso 1997).
  5. Cerri C., C. Feller, J. Balesdent, R. Victoria, y A. Plenecassagne. 1985. Application du traçage isotopique naturel en 13C à l’étude de la dynamique de la matière organique dans les sols . C. R. Acad. Sc. Paris, 300, série II, 9, 423-428.
  6. Glover, B.J.D., C.M. Cox, y J.P. Reganold. 2007. A Return to Roots? Scientific American, (August 2007), pp.82–89. 
  7. Guo, L.B., y R.M. Gifford. 2002. Soil carbon stocks and land use change: a meta analysis. Global Change Biology, 8(4), pp.345–360. Available at: http://www. blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1046/j.1354- 1013.2002.00486.x. 
  8. Kell, D.B. 2011. Breeding crop plants with deep roots: their role in sustainable carbon, nutrient and water sequestration. Annals of Botany, 108(3), pp.407–18. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/ 21813565 [Accessed August 23, 2011].
  9. Mazzilli, S.R. 2015. Dinámica del carbono en sistemas agrícolas bajo siembra directa: nuevas evidencias obtenidas mediante el uso de 13C sobre la importancia de las raíces, la calidad de los residuos y el laboreo. Escuela para Graduados, Facultad de Agronomia, Universidad de Buenso Aires. 
  10. Mazzilli, S.R., A.R. Kemanian, O.R. Ernst, R.B. Jackson, y G. Piñeiro. 2015. Grater humification of belowground than aboveground biomass carbon into particulate soil organic matter in no-till corn and soybean crops. Soil Biology and Biochemistry, en prensa. Mazzilli, S.R., A.R. Kemanian, O.R. Ernst, R.B. Jackson, y G. Piñeiro. 2014. Priming of soil organic carbon decomposition induced by corn compared to soybean crops. Soil Biology and Biochemistry, 75, pp.273–281. Available at: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/ S0038071714001254 [Accessed July 18, 2014]. 
  11. Odum, E.P. 2007. The Strategy of Ecosystem Development The Strategy of Ecosystem Development An understanding of ecological succession provides a basis for resolving man ’ s conflict with nature . , 164(3877), pp.262–270. 
  12. Piñeiro, G; Pinto, P; Arana, S; Sawchik, J.; Díaz, J.I.; Gutiérrez F. y Zarza, R. 2014. Cultivos de Servicio: integrando la ecología con la producción agrícola. XXVI Reunión Argentina de Ecología. Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco. Chubut, Argentina. 02-05 de noviembre de 2014. 
  13. Rositano, F., y D.O. Ferraro. 2013. Ecosystem Services Provided by Agroecosystems: A Qualitative and Quantitative Assessment of this Relationship in the Pampa Region, Argentina. Environmental Management. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/ 24323383 [Accessed February 24, 2014]. 
Temas relacionados
Autores:
Gervasio Piñeiro
Universidad de Buenos Aires
Seguir
Roxana Eclesia
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria - INTA
Seguir
Únete para poder comentar.
Una vez que te unas a Engormix, podrás participar en todos los contenidos y foros.
* Dato obligatorio
¿Quieres comentar sobre otro tema? Crea una nueva publicación para dialogar con expertos de la comunidad.
Crear una publicación
Raul Lebron
24 de noviembre de 2017
Muy documentada la exposición
Edwin Mira
Minerales Tierra Fértil
14 de julio de 2015

Felicidades Piñeiro Gervasio y Roxana Eclesia por su Investigación que aporta mucho para lograr hacer una agricultura sustentable y amigable con el medio ambiente. Es interezante que se este pensando cada vez más en la ventaja de Alimentar al Suelo y no a la Planta, que nos estemos dando cuenta que aunque agreguemos los fertilizantes químicos que nos recomiendan las producciones año con año disminuyen, entonces quiere decir que no devolvemos al suelo todos los nutrientes que la planta extrae, yo he estado trabajando desde hace 6 años con Minerales Naturales para la agricultura, con excelentes resultados, aumentos en rendimientos de los cultivos, disminución de fertilización química, mejora en la calidad de los frutos, verduras, cereales etc. Mejora del sistema inmunológico de las plantas etc. Lo interezante de todo esto es que los resultados se ven aún en cultivos de ciclo corto, es cierto que al aplicarlos año con año los resultados van mejorando. Los Minerales Naturales son un complemento de la agricultura Convencional y de la agricultura orgánica, por su gran cantidad de elementos (+ de 70 elementos) nos ayudan a reponer elementos que nunca hemos aplicado en la fertilización química y que están ausentes en la fertilización orgánica. Los mejores resultados los hemos encontrado cuando se utiliza materia orgánica(compost, bocashi, excrementos de ganado, etc) se han tenido incrementos de hasta 50% en la producción en algunos cultivos. Los Minerales son procesados por los microorganismos presentes en la materia orgánica y transformados a una forma más facilmente asimilables por los cultivos. Hay casos en los que se ha podido reducir hasta un 50% la Fertilzación química.

Octaviano Castillo Vargas
13 de julio de 2015
Siempre que hablamos de materia orgánica, debemos ver el trabajo que realizan los microorganismos en ese proceso de descomposición y liberación de nutrientes y equilibro energético de los sistemas agrícolas o egroecosistemas, son seres vivos que lo hacen posible.
Juber Gonzalvez de Mezquita Duarte
12 de julio de 2015
Muy interesante el enfoque de aumentar la Materia Orgánica del Suelo y que este sea el indicador de cuantos Kilos de granos, pasto, etc voy a sacar. Esto nos da una estabilidad en la producción creciente y sustentabilidad en el tiempo de nuestro ecosistema de producción. Lo que tenemos que aprender que esto es mas lento que enfocarnos solo al cultivo como lo venimos haciendo, entender que a corto plazo se puede reducir rendimiento pero a largo plazo es la forma de lograr un sistema productivo y estable para nosotros y generaciones futuras. Es claro que cuando hablamos de ecosistemas estamos hablando de estabilizar algo que lo hemos desestabilizado con nuestros objetivos y no con los de la naturaleza. Muchas veces nos pasa que olvidamos observar nuestra naturaleza, como sobreviven especies por años, como se mantiene la fertilidad de los suelos en lugares que no agregamos nada.... Simplemente la naturaleza se encarga de que todo este estable y productivamente en esos montes naturales... Busquemos el equilibrio. Saludos, Juber.
Leopoldo Muro Gutierrez
9 de julio de 2015
Felicidades a Gervasio y Roxana. Tema muy interesante. Yo simplemente le agregaría la importancia de implementar en los campos mundiales la producción de compostas pero con las tecnologías más modernas para acelerar la biodegradación de la materia orgánica utilizando las hojas, los tallos y los residuos de los frutos y obtener un producto rico en nutrientes. Una gran cantidad de estos residuos se depositan en los vertederos municipales y allí se pierden con el resto de la basura. En el campo solamente se pueden aprovechar las raíces, parte de los tallos y parte de las hojas. Sin embargo al enterrar estos residuos en el proceso de barbecho, aunque se produce en forma insipiente el composteo, no hay garantía de calidad, puesto que no se controla el proceso (humedad, temperatura, oxigenación) y por lo tanto al final no se cuenta con una relación C/N aceptable. Por otra parte lo que se logra depositar como nutrientes en el suelo por este método no será mayor que los que posee el cultivo previo utilizado. En cambio si enriquecemos el suelo con una composta obtenida de una central de abasto, por ejemplo, será rica en nutrientes mayores y menores por la variedad tan grande de residuos que se manejan. En cualquier forma, me agrado el tema de hablar no de un campo de cultivo, sino de un ecosistema al que hay que alimentar y bien. Saludos Cordiales desde Puebla, México
Rodolfo Munguia Caceres
7 de julio de 2015
Es como una agricultura inteligente.Es un gran reto, porque implica manejar todos los factores que intervienen en un ecosistema.Nunca he considerado un manejo de esta forma, creo que lo hemos hecho , pero de manera desarticulada, individual, por separado:fertilizacion, cambio de ph, conservacion de agua y suelo, MO, etc.He comprobado el hecho de porque en una rotacion de cultivo son mas efectivos algunos cultivos , pero no su causa.Es dificil que un agricultor lo maneje por si solo, es dificil que haya ambiente que puedas hacer dos y tres siembras en un año(excepto las que poseen riego).Se requiere de un buen grado academico, una pasion por el emprendimiento, perseverancia.Pero si no comenzamos entendiendo lo planteado, nuestra conciencia no mejorara.Pasaran muchas otras propuestas para detener el deterioro de nuestro ambiente, y seguiremos en picada A mi esto de la energia me tiene enespectativa. Los felicito por semejante investigacion. Salud y Suerte.
Cipriano Martinez Tutiven
6 de julio de 2015
Saludos a todos.- no es facil buscarle una sola respuesta a este tema: abría que comenzar en dividir las respuestas que por el momento se me vienen a la mente, la pre disposición que el dueño del predio este dispuesto a iniciar el cambio o el inicio de este momento importante para todos los intereses que se le puedan venir a la mente se consigan bajo este formato, también estan inmerso los administradores,colaboradores,consejeros y "otros", la primera pregunta con respuesta inmediata es que es caro, que el cultivo que se maneja al momento no responde para ningún cambio, se debe de indicar que los cambios no se los realiza todos en un solo dia que son progresivo y que por haber manejado tan mal el o los cultivos es que se han feriado los nutrientes orgánicos que existían en el campo cuando incursiono en la agricultura. Hace muchos años me preguntaron como se podría contribuir a valor de reposición lo extraído por el cultivo del suelo ya que el manejo de fertilizantes no le respondía a plenitud y que tenia un bajón paulatino por hectárea y consecuentemente los ingresos habían disminuido, la respuesta fue que debía devolverle a la naturaleza lo que se había extraído y que tendría que comenzarlo es su predio por costo que ocasiona comprarlo todo si se lo pude producir por lo menos lo mas "caro", y lo mas caro es lo que no se tiene y hace falta, le explique que muchos agricultores de cualquier condición económica compran pequeños hatos de ganado (vacas) para aprovechar el estiércol fresco y parte de la leche para con otros elementos de desperdicio preparar biol como abono foliar y terrestre, esto como parte integral del programa de fertilización, también con el estiércol y otros elementos de desperdicio o de poda se prepara abono dependiendo del cultivo para colocarlo por el sistema de calar para que se valla incorporando en la medida que se libere en su descomposición, esto es para los cultivos ya establecidos, para los de inicio ya en otras ocasiones e manifestado que en el mercado existen maquinaria que se las construyo para otro propósito pero que para esta necesidad calan muy bien ósea para abaratar y mejorar las condiciones de los suelos de frente a reponer la materia organica por mucho tiempo en su formación,evolución y manejo.
Súmate a Engormix y forma parte de la red social agropecuaria más grande del mundo.
Iniciar sesiónRegistrate