El Análisis de Suelo, Diagnóstico, Calidad y Asertividad

Desde el año 50 A.C. en la Antigua Roma se hicieron los primeros intentos por analizar el suelo, este diagnóstico consistió en pruebas de sabor, acidez y salinidad. Se llegó a pensar que el contenido total de nutrientes en los suelos era lo que interesaba saber, de modo que más tarde se supo que este contenido no correlacionaba con su disponibilidad.

 

Figura 1. Justus Von Liebing (1803-1873) a mediados del siglo XIX con su ley del mínimo permitió sentar los principios de la nutrición vegetal.

 

Son tres los períodos que definen el desarrollo del análisis de suelo en la época moderna. 1) 1845 a 1906. Se sentaron las bases del análisis moderno de suelos, se evaluaron y desarrollaron procedimientos para evaluar la fertilidad del suelo, ya hubo una primera distinción entre nutrientes menos solubles y más solubles y se empezaron a evaluar extractantes como agua carbonatada, HCl, Ácido Acético y HNO₃. 2) 1907 a 1924. Este período estuvo muy centrado entre la composición química del suelo y la producción del cultivo, se generó una abundante base de datos que sirvió como fundamento para mejorar los métodos analíticos y para interpretar resultados de los análisis de suelos. Fue durante este período que se promovió el monitoreo de la fertilidad del suelo para evitar el agotamiento del mismo. 3) 1925 a 1950. Durante este periodo se desarrollaron dos corrientes: Una, en la que unos investigadores promovieron el uso de soluciones extractoras multi-elementales y otra, en la que se promovió el uso de soluciones extractoras para nutrimentos específicos. Chapman y Kelly (1930) desarrollaron la solución extractora del acetato de amonio 1 M para las bases de cambio (Ca, Mg, Na y K), solución extractora que en la actualidad se sigue utilizando con excelentes resultados. Morgan (1941) desarrolló la solución extractora universal que lleva su nombre, utilizando ácido acético y acetato de sodio a pH 4.8. Al mismo tiempo Bray y Kurtz (1945) desarrollaron varios procedimientos para evaluar fósforo disponible utilizando NH4F + HCl, los cuales se siguen utilizando hoy en día para la determinación conocida como Bray P1 y P2, en el segundo caso, con una mayor concentración del HCl. Mehlich (1953) desarrolló el extractante multi-elemental utilizando H₂SO₄ y HCl, conocido como el método del doble ácido o método de Carolina del Norte. Por su parte, Olsen et al. (1954) desarrollaron el extractante a base de NaHCO₃ a pH 8.5, el cual ganó popularidad para los suelos alcalinos y es un método muy popular hoy en día en América y parte de Europa, para suelos neutros y alcalinos. Otros métodos fueron mostrando su ineficacia, como el agua carbonatada, que aún hoy en día existen laboratorios que lo utilizan y el método de Mehlich 2 que tampoco mostró suficiente efectividad y ha sido descartado prácticamente en casi todos los laboratorios.

 

La búsqueda de soluciones extractoras universales sigue siendo un tema que inquieta a muchos laboratorios, ya que junto con la aparición de los espectrofotómetros de emisión por plasma (ICP) es posible analizar cientos de muestras en un solo día. Esto hace el análisis muy económico, sin embargo la historia reciente nos ha dicho que se sacrifica demasiado la calidad del diagnóstico, pues se pierde precisión al intentar con un solo extractante evaluar la disponibilidad de los 12 elementos: nitratos (NO₃), fosforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), sodio (Na), azufre (S), fierro (Fe), zinc (Zn), manganeso (Mn), cobre (Cu), boro (B) y en el caso de los suelos ácidos: aluminio (Al) e hidrogeno (H). Por el contrario, los métodos de diagnóstico que usan al menos 6 extractantes: Cloruro de potasio para extraer NO₃; Acetato de amonio para extraer Ca, Mg, Na y K; DTPA para extraer Fe, Cu, Zn, y Mn; Agua caliente para extraer B, Cloruro de potasio para extraer S; y en el caso de los suelos ácidos, cloruro de potasio para extraer Al y H, han resultado mucho más efectivos para diagnosticar la fertilidad del suelo. Con los métodos multi-elementales se redujeron los costos pero se perdió precisión. Por esta razón debe buscarse un balance entre rapidez, costo y la efectividad del análisis. Los análisis específicos, es decir aquellos que usan 6 o 7 soluciones extractoras, son un poco más costosos por la cantidad de trabajo que involucran, pero sin duda alguna son muy superiores y mucho más eficientes para diagnosticar la fertilidad del suelo, además de dar más información al usuario, de gran utilidad al momento de implementar la recomendación de la fertilización.

 

Debido al bajo costo del método de Mehlich 3, se ha propiciado que laboratorios norteamericanos, canadienses y españoles, promuevan su uso en México, sin embargo los especialistas en suelos de este país, no han aprobado dicho procedimiento por no estar correlacionado ni calibrado en México y por no tener la evidencia de que funciona correctamente para la mayoría de los suelos de México. Su uso permite abaratar el costo de los análisis pero se reduce eficiencia en el diagnóstico con respecto a los métodos aprobados por la Norma Oficial Mexicana (NOM-021-RECNAT- 2000). Incluso en los Estados Unidos, son muchos más los laboratorios que usan hasta 6 extracciones para diagnosticar la fertilidad del suelo, que aquellos que usan el método de Mehlich 3, por las mismas razones que aquí exponemos. Por otro lado la comunidad científica de edafólogos mexicanos se inclina por no recomendarlo como método de diagnóstico de la fertilidad del suelo, pues la ausencia de correlación y calibración en el ámbito regional de un método determinado, le resta valor para su uso como herramienta de diagnóstico de la fertilidad del suelo. Esto es vital para mantener la credibilidad en los análisis de suelos ante los usuarios. Fertilab es un laboratorio Mexicano apegado a las metodologías de análisis que marca la Norma Oficial Mexicana y cuenta con un estricto control de calidad que lo hace único en los análisis que ofrece. Otra desventaja del método de Mehlich 3 es que no estima correctamente la CIC y no permite calcular adecuadamente la dosis de yeso agrícola para eliminar los problemas de sodio en el suelo.

 

Para que un procedimiento de análisis de suelo sea autorizado para su uso debe cumplir el siguiente desarrollo: 1) La evaluación de varias soluciones extractoras y métodos de análisis 2) Correlacionar el rendimiento del cultivo o la cantidad del nutriente extraído por el mismo, con la cantidad de nutriente extraído por cada una de las soluciones extractoras, y 3) Calibración del procedimiento analítico, que consiste en estimar la concentración del elemento extraído a la cual ya no se observa una respuesta en rendimiento, es decir estimar el nivel crítico, por encima del cual es improbable la respuesta al nutriente en cuestión.

 

Figura 2. Ejemplo del Diagrama de dispersión entre el rendimiento relativo y el contenido de P-Bray en el suelo, que muestra el nivel crítico por el procedimiento de Cate-Nelson (1971).

 

Con adecuada precisión la Correlación define el método analítico que mejor refleja el contenido del nutrimento disponible en el suelo en relación al crecimiento del cultivo y predice con mayor precisión la respuesta del cultivo a dicho nutriente. El grado de correlación puede variar con la clase de suelo. Por su parte la Calibración es el proceso mediante el cual se establecen los niveles considerados como críticos. El procedimiento más usado para definir los niveles críticos es el propuesto por Cate y Nelson (1971) y cuyo diagrama se presenta en la Figura 2. Posteriormente con otros estudios estadísticos de regresión, más detallados, se propone una serie de valores interpretativos que van desde muy bajo o deficiente, hasta muy alto o excesivo. Sin estos valores no se pueden interpretar los análisis de suelo. En la Figura 3 se presentan las características de estos niveles, los cuales Fertilab respalda con su propia investigación. Un método no calibrado ni correlacionado en campo, arroja resultados poco confiables y hay reportes de que aun en los Estados Unidos, hay muchas regiones donde el método de Mehlich 3 no ha sido correlacionado ni calibrado y en el mejor de los casos solo se han hecho correlaciones con los métodos convencionales, para estimar un factor de conversión y poder establecer los niveles de suficiencia para fines de interpretación (Mallarino et al, 2003).

 

En el mes de Octubre del año 2000 el Diario Oficial de la Federación publicó la Norma Oficial Mexicana 021-RECNAT-2000, la cual establece las especificaciones de fertilidad, salinidad y clasificación de suelos, estudios, muestreo y análisis con aplicación en todo el territorio nacional. Esta norma tiene como propósito que los proveedores de servicios de análisis estén debidamente regulados, con la finalidad de proporcionar a los usuarios un servicio de calidad y de alta confiabilidad en la información analítica, evitando que cada laboratorio use el método que mejor le convenga por razones de bajo costo. A continuación se muestra un resumen de las metodologías autorizadas por la NOM 021 para su uso en México.

 

Figura 3. Interpretación de los Análisis de los Nutrimentos en el Suelo. Gráficos a colores mediante los cuales Fertilab reporta los niveles de cada nutrimento en el suelo.

 

N-Nítrico (N-NO₃). Es el N del suelo que está disponible para su uso inmediato por el cultivo. Se extrae mediante una solución extractora de KCl, seguida de la destilación con arrastre de vapor. También se puede estimar mediante el método de la columna de reducción de cadmio.

Fosforo (P). Se determina mediante los Métodos de Olsen (suelos neutros o calcáreos) y Bray1 (Suelos ácidos o neutros. Los niveles críticos van de 10-15 ppm para el método de Olsen y 25-30 ppm para el método de Bray1.

Potasio (K), Calcio (Ca), Magnesio (Mg) y Sodio (Na). Estos cationes se extraen con acetato de amonio 1 N a pH 7 y se cuantifican por Absorción Atómica ó mediante ICP. En suelos calcáreos se recomienda extraer con acetato de amonio 1 N a pH de 8.5, para evitar sobreestimaciones de Ca y Mg.

Hierro (Fe), Manganeso (Mn), Zinc (Zn) Cobre (Cu). Son extraídos con DTPA y cuantificados por Absorción Atómica ó mediante ICP. El nivel crítico considerado para Fe y Mn es del orden de 5 ppm, para Zinc 1 ppm y para cobre va de 0.5 a 1 ppm.

Boro (B).Se extrae mediante una solución caliente y diluida de CaCl2 y se cuantifica mediante ICP o Azometina H. Su nivel crítico es del orden de 0.8 a 1 ppm y el nivel excesivo es mayor a 4 ppm.

Azufre (S). El método es semicuantitativo. El S se extrae con KCl y la determinación se realiza en forma turbidimétrica. EI nivel crítico es de 5-10 ppm.

Como se mencionó al inicio, el uso de soluciones extractoras específicas es la forma más acertada y precisa para la determinación de nutrientes en el suelo. Un laboratorio apegado a la NOM y con un riguroso control de calidad permite otorgar a los usuarios diagnósticos asertivos. Fertilab utiliza 6 soluciones extractoras a fin de realizar un diagnóstico preciso de la fertilidad en los suelos neutros o alcalinos y 7 en los suelos ácidos. Esto encarece ligeramente el análisis, pero sin duda alguna, lo hace más confiable y certero.

 

El control de calidad y el uso de metodologías apropiadas permiten a los laboratorios mantener la certeza en los análisis que ofrecen. El análisis de suelo que ofrece un laboratorio confiable es una guía robusta para recomendar las dosis de fertilización, pues es la base para asegurar un exitoso programa de fertilización. De esta idea deriva la importancia de un diagnóstico asertivo y de calidad, pues de él dependerá que se tomen decisiones correctas en materia de nutrición vegetal. El establecimiento y seguimiento de un riguroso control de calidad es la única forma que define “confiabilidad” en los laboratorios. 

Figura 4. Control de Calidad Externo. Acreditación e intercomparaciones en los que participa el laboratorio Fertilab.

 

La normativa tiene como propósito supervisar el desempeño de los laboratorios, donde el Control de Calidad Interno y Externo son parte importantísima del proceso. La intercomparación permite medir y estandarizar procesos con laboratorios internacionales como parte del control de calidad externo. Los programas de intercomparación en los que participa FERTILAB son el Programa Norteamericano de Calidad Analítica (http://www.naptprogram.org/pap/labs), con la acreditación oficial durante 4 años consecutivos, también participa en el Wageningen Evaluating Program for Anaytical Laboratories (WEPAL) y en el programa ISP-COLPOS-Sociedad Mexicana de la ciencia del Suelo (Figura 4). Además Fertilab fue acreditado en ISO-9001-2008 en 2013.

Adicionalmente se lleva a cabo un control de calidad interno, mediante el uso de patrones certificados, que permiten asegurar la certidumbre en el análisis. Estos patrones de concentración conocida para cada uno de los elementos analizados y el uso de blancos, se corren en cada lote de 10 muestras y permiten asegurar la certidumbre del análisis en las muestras que recibimos de nuestros clientes. Los datos son analizados estadísticamente y permiten generar los rangos e intervalos de trabajo, así como los criterios de validación de la determinación. Este proceso se denomina control estadístico del proceso (CEP), el cual también se utiliza en la industria automotriz desde hace muchos años.

 

A continuación se citan 11 criterios que sirven de guía para una acertada elección de un laboratorio. 1) Revisar cuantas y cuales determinaciones realiza el laboratorio, 2) Que tiempos de entrega ofrece al usuario, 3) Revisar si está certificado en ISO-9001-2008, 4) Si cuenta con acreditaciones internacionales, 5) Si cuenta con intercalibraciones con diferentes laboratorios en el mundo, 6) Si usa las metodologías de análisis propias para México y que marca la NOM, 7) Si realiza investigaciones de sus métodos, 8) Si usa patrones certificados, 9) Si usa muestras patrón por cada 10 análisis, 10) Si dispone de un reporte amigable y 11) Si otorga una interpretación y una recomendación de la fertilización sin costo para el cliente.

Los altos rendimientos en los cultivos son el resultado de múltiples factores que se inician con un buen diagnóstico de la fertilidad del suelo. Es importante utilizar un adecuado sistema de muestreo, un buen procedimiento de análisis y un razonable control de calidad analítica en el laboratorio. El siguiente paso es llevar a cabo una buena interpretación de los resultados de los análisis y posteriormente generar una adecuada recomendación de la fertilización, a partir de una meta determinada de rendimiento.