El suelo, a menudo percibido simplemente como “tierra”, es en realidad un sistema dinámico y vivo que actúa como la esponja natural del planeta. Sin embargo, las prácticas agrícolas comunes –incluyendo la labranza profunda y el uso de maquinaria pesada– pueden alterar severamente este sistema natural, según un nuevo estudio liderado por el Dr. SHI Qibin del Instituto de Geología y Geofísica de la Academia China de Ciencias (IGGCAS), en colaboración con socios internacionales.
El estudio, publicado en Science el 19 de marzo, demuestra que un suelo sano contiene una red interna natural de poros y canales microscópicos que permiten que el agua se infiltre profundamente en el terreno, donde se vuelve accesible para las raíces de las plantas. La labranza frecuente o el tráfico de tractores pesados no solo perturban la estructura del suelo, sino que también reducen su capacidad para ayudar a los cultivos a resistir tanto las inundaciones como la sequía.
El equipo de investigación utilizó una técnica novedosa para observar los procesos del subsuelo sin excavación. Los investigadores convirtieron cables de fibra óptica estándar –similares a los utilizados en las redes de internet de alta velocidad– en una matriz de sensores a gran escala instalada en una finca experimental en la Universidad de Harper Adams, en el Reino Unido. Al utilizar esta matriz para detectar las diminutas vibraciones del suelo generadas por el flujo de agua, pudieron monitorear el movimiento del agua a través del suelo minuto a minuto.
Utilizando datos de fibra óptica de alta resolución, observaron que el agua de lluvia tiende a acumularse cerca de la superficie en suelos intensamente cultivados. Debido a que el agua permanece superficial, se evapora rápidamente a la luz del sol, dejando secas las capas más profundas del suelo. Por el contrario, los suelos no perturbados actúan como filtros naturales eficientes, absorbiendo rápidamente el agua y almacenándola en capas más profundas donde las plantas pueden acceder a ella durante los períodos secos.
Para explicar estas observaciones, el equipo de investigación desarrolló un modelo dinámico de estrés capilar que asume un “efecto cuello de botella” dentro de las estructuras de los poros del suelo. En otras palabras, el agua fluye hacia un poro (la botella) con facilidad, pero fluye hacia afuera con más dificultad. Estas diferencias se atribuyen a las fuerzas capilares que mantienen el suelo unido con mayor o menor fuerza, dependiendo de si el suelo se está secando o humedeciendo, incluso cuando el contenido total de humedad permanece igual.
Este modelo es mucho más complejo que la mecánica del suelo tradicional, que generalmente asume que la resistencia del suelo depende principalmente del contenido total de agua.
“En lugar de una simple colección de partículas, el suelo es un medio poroso en el que la estructura funciona como vasos capilares dentro del ciclo del agua”, explicó el Dr. SHI.
Los hallazgos subrayan la necesidad de replantear la gestión de la tierra agrícola. El exceso de labranza y la compactación del suelo causadas por la maquinaria pesada no solo reorganizan las partículas del suelo, sino que rompen los enlaces mecánicos invisibles que permiten que el suelo respire, circule el agua y mantenga la estabilidad ecológica.
Preservar estas estructuras naturales será fundamental para ayudar a los cultivos a adaptarse a las condiciones climáticas cada vez más extremas impulsadas por el cambio climático, explicaron los investigadores.
El estudio es notable por introducir la detección de fibra óptica distribuida –y el campo más amplio de la agro-sismología– para evaluar la salud de los sistemas de agua del suelo sin perturbar físicamente el terreno. Al “escuchar” a la Tierra de esta manera, los científicos y los agricultores podrán “diagnosticar” las condiciones del suelo agrícola en tiempo real y desarrollar estrategias más resilientes para una producción de alimentos sostenible.
Impacto de las prácticas agrícolas en la estructura porosa del suelo y el proceso hidrológico revelado por la detección acústica distribuida. (Imagen por IGGCAS)
Despliegue del cable de fibra óptica (izquierda) y la condición del suelo cerca del cable. (Imagen por Marine Denolle)
