La importancia del agua en el equilibrio del suelo y el cultivo

El agua es un recurso vital en la producción agrícola y la salud del suelo. Su presencia y calidad determinan la fertilidad y estructura de los suelos, el crecimiento de los cultivos y la actividad de los microorganismos.

En países con grandes superficies semiáridas como España, hay que tener especial cuidado con su gestión, porque en torno al 74 % de la superficie tiene riesgo de desertificación al combinarla con factores como la sobreexplotación de acuíferos, incendios forestales, sequías, y la erosión del suelo (Figura 1).

La agricultura está situada en el eje central de la gestión del agua, según la FAO (Food Agriculture Organization), aproximadamente el 70 % del agua dulce del planeta se destina a la agricultura, por lo que la sostenibilidad a largo plazo pasa por un uso responsable de empresas y agricultores, además de la protección de las instituciones.

La formación y la educación desempeñan también un papel fundamental en la configuración de nuestro futuro. 

A través de este esfuerzo colectivo, podemos mantener vivo el suelo y salvaguardar su biodiversidad para la prosperidad de las generaciones venideras.

Aproximadamente el 70 % del agua dulce del planeta se destina a la agricultura

La importancia del agua en el suelo de cultivos

El agua se posiciona no solo como un recurso vital para la biodiversidad que sustenta un suelo, sino que juega un papel crucial en la agricultura. Además de ser esencial para el crecimiento de las plantas, también influye en la salud del suelo y la productividad agrícola.

Funciones del agua en el suelo

• Suministro de nutrientes: el agua se considera el disolvente universal, permitiendo que los nutrientes del suelo se disuelvan pasando a ser disponibles o asimilables y sean absorbidos por las raíces de las plantas. Sin suficiente agua, las plantas no pueden acceder a estos nutrientes esenciales (Marschner, 2012).
• Regulación térmica: el agua ayuda a regular la temperatura del suelo, lo que es fundamental para el desarrollo de las raíces y la actividad microbiana. Un suelo bien hidratado tiende a mantener temperaturas más estables, favoreciendo el crecimiento de las plantas (Hillel, 2004).
• Estructura del suelo: la humedad del suelo, ya sea por riego o lluvia, contribuye a la formación de agregados del suelo, lo que mejora su estructura. Esto es importante para la aireación y el drenaje. Como menciona Smith (2020), "una buena estructura del suelo es crucial para el crecimiento de las raíces y la salud general de las plantas".
• Erosión y compactación: el exceso de agua, ya sea por riego excesivo o lluvias intensas, puede llevar a la erosión del suelo y a la compactación, lo que perjudica su salud. Como se indica en el estudio de Brown (2021), "la erosión del suelo puede resultar en la pérdida de capas fértiles, afectando negativamente la productividad agrícola".

• Contaminación: el uso de agua de riego que contenga contaminantes puede afectar la calidad del suelo. El riego con agua contaminada puede introducir metales pesados y otro tipo de contaminantes en el suelo, comprometiendo su salud y fertilidad.

Impacto de la escasez de agua

La escasez de agua puede tener efectos devastadores en la agricultura. La falta de humedad en el suelo puede llevar a:

• Estrés hídrico: las plantas que no reciben suficiente agua sufren estrés, lo que puede resultar en un crecimiento reducido, menor producción de frutos y, en casos extremos, la muerte de la planta (Kramer y Boyer, 1995).
• Degradación del suelo: la falta de agua puede llevar a la compactación del suelo y a la pérdida de materia orgánica, lo que a largo plazo afecta la fertilidad del suelo (Lal, 2001).

Estrategias para la gestión del agua

Para asegurar un uso sostenible del agua en la agricultura es fundamental implementar estrategias de gestión adecuadas:

• Riego eficiente: utilizar sistemas de riego que minimicen la evaporación y maximicen la infiltración puede ayudar a conservar el agua y mejorar la productividad de los cultivos (Fereres y Soriano, 2007).
• Conservación del suelo: prácticas como la rotación de cultivos, el uso de coberturas vegetales y la labranza mínima pueden ayudar a mantener la humedad del suelo y mejorar su estructura (Ghosh et al., 2015).

Valoración de la calidad de un agua de riego a tener en cuenta en un suelo

- Criterios de calidad física

Fundamentalmente son aquellos relacionados con la temperatura del agua. La disolución de los abonos y el lavado de las sales del suelo son más o menos efectivos según la temperatura del agua.

- Criterios de calidad química

La calidad química del agua de riego viene condicionada por la concentración y naturaleza de sus constituyentes químicos en solución. Conductividad eléctrica (CE a 25 ºC), cationes (Ca⁺², Mg⁺², K⁺ y Na⁺), aniones (CO₃^-2, HCO₃^-, Cl-, SO₄^2-, NO₃^-), pH y la relación de absorción de sodio (RAS). 

Estas determinaciones nos permiten conocer la calidad química de un agua, que se valora desde tres grandes puntos de vista, según influyan en la salinidad, sodicidad y toxicidad.

- Criterios de salinidad

La salinidad del agua es probablemente el criterio primordial de calidad, pues determina en gran medida la disponibilidad del agua por la planta a través de su efecto osmótico y consiguiente disminución del potencial total en el suelo. La salinidad se mide por la cantidad de solidos totales disueltos (STD, g/L) o mediante la expresión de la Conductividad Eléctrica (CE dS/m). El aumento de sales en el perfil de un suelo bien drenado, está relacionado con su permeabilidad, que a su vez se encuentra estrechamente ligada a la textura de dicho suelo.

- Criterios de toxicidad

Ciertos iones pueden ejercer un efecto específico sobre la planta, independientemente del efecto osmótico que se produce por su efecto osmótico en la solución del suelo, disminuyendo su crecimiento y producción. 

Este efecto especifico puede ser de naturaleza tóxica o nutricional y está originado por su absorción en la zona radicular y la posterior acumulación en las hojas y tejidos vegetales. Como ejemplo de la interacción, tenemos que concentraciones elevadas de sulfato pueden inhibir la absorción de calcio y promover la de sodio. Los iones comunes que pueden provocar fitotoxicidad son el cloruro, sodio y el boro.

Sistema agua-microorganismos-cultivo

El agua no solo es crucial para la supervivencia de los microorganismos en el suelo, sino que también facilita las interacciones planta-microorganismo-suelo que impulsan la productividad agrícola a través de la mejora en la fertilidad del propio sustrato por la descomposición de materia orgánica y aumento de disponibilidad de nutrientes. 

Podemos poner el foco en los siguientes aspectos:

• Rizosfera y humedad del suelo. En los primeros 40 centímetros del suelo es donde se alberga mayor actividad microbiana, siendo especialmente alta alrededor de las raíces, donde la humedad generada por los exudados radiculares favorece su crecimiento y actividad. Además, en la rizosfera se concentran un mayor número de microorganismos de interés agrícola. Unas raíces sanas retienen más agua, lo que atrae y sostiene en el tiempo a comunidades microbianas que aportan beneficios a la planta.

• Movilidad de nutrientes. La disolución y transporte de nutrientes en el suelo dependen directamente del agua, permitiendo que los microorganismos los procesen y los hagan accesibles para las plantas. Esto facilita que se puedan reducir el nivel de fertilización química, dado que hay microorgnaismos que intervienen directamente en solubilizar fosforo, potasio o fijar nitrógeno, entre otros.
• Filosfera. En contraste con la rizosfera, las partes aéreas de las plantas contienen menos agua, lo que limita la proliferación microbiana y genera una competencia intensa entre los microorganismos presentes. Son partes especialmente delicadas para establecer comunidades que nos aporten beneficios y prevengan de enfermedades, por lo que la aplicación foliar de bioproductos basados en microorganismos, es una buena opción.
• Gestión del agua.  El riego excesivo o la falta de drenaje adecuado aumenta la incidencia de enfermedades radiculares. El exceso de agua en el suelo genera condiciones anaeróbicas que, además de debilitar las raíces de las plantas, reducen la actividad de microorganismos benéficos. Paralelamente, esta problemática puede favorecer el crecimiento de microorganismos fitopatógenos como los oomicetos Pythium y Phytophthora, que causan enfermedades en un amplio espectro de plantas y son muy complicados de eliminar del suelo una vez se han establecido.
• Resistencia al estrés abiótico. Actualmente se conocen muchas especies de microorganismos, como las bacterias promotoras del crecimiento del género Bacillus y Pseudomonas, además de hongos micorrícos como Glomus, y hongos de biocontrol como la Trichoderma que pueden ser de utilidad para enfrentar situaciones de estrés hídrico, salino o de suelos contaminados [5].

Dado que el sistema agua-suelo-microorganismos interactúa estrechamente con nuestro cultivo, es esencial implementar medidas de protección para cada uno de estos elementos de forma paralela, garantizando así una producción eficiente y sostenible. Entre estas medidas, podemos destacar:

1. Uso riego por goteo o de precisión, recolección de aguas pluviales y mejorar la retención de agua en el suelo mediante mulching y enmiendas orgánicas. La selección de cultivos resistentes a la sequía también es clave en zonas que lo requieran.
2. La rotación de cultivos y el uso de cultivos de cobertura ayudan a prevenir la erosión y mejoran la estructura del suelo, lo que favorecerá la retención de agua. La fertilización orgánica con compost o estiércol, junto con la fertilización de precisión, optimiza la nutrición de las plantas sin dañar el suelo. Además, la labranza mínima o cero evita la compactación y favorece la salud del suelo.
3. Fomentar la microbiota edáfica mediante la incorporación de materia orgánica y el uso de inoculantes microbianos. Los microorganismos beneficiosos, como bacterias fijadoras de nitrógeno y hongos micorrízicos, mejoran la disponibilidad de nutrientes y protegen contra patógenos. Se debe evitar el uso excesivo de pesticidas y fertilizantes químicos para preservar los microorganismos de utilidad.

En conclusión, el agua es un recurso esencial para la agricultura y su gestión adecuada es crucial para garantizar la sostenibilidad de los cultivos. La comprensión de su importancia no solo beneficia a los agricultores, sino que también contribuye a la seguridad alimentaria global.

Fuentes

• Fereres, E., & Soriano, M. A. (2007). Deficit irrigation for reducing agricultural water use. Journal of Experimental Botany, 58(2), 147-159.
• Ghosh, P. K., et al. (2015). Conservation agriculture: A sustainable approach for improving soil health and crop productivity. Agricultural Research, 4(1), 1-10.
• Hillel, D. (2004). Soil and Water: Physical Principles and Processes. Academic Press.
• Kramer, P.J. and Boyer, J.S. (1995). Water relations of plants and soils. Academic Press, San Diego.
• Lal, R. (2001). Soil degradation by erosion. Land Degradation & Development, 12, 519-539.
  http://dx.doi.org/10.1002/ldr.47
• Marschner, H. (2012). Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants. Vol. 89, Academic Press, London, 651. https://www.elsevier.com/books/marschners-mineral-nutrition- of-higher-plants/marschner/978-0-12-384905-2
• Tomas M. Smith & Robert Leo Smith. Ecología. 6.a edición Pearson Educación, S.A, Madrid, 2007 ISBN: 978-84-7829-084-0 
• MITERD. (2022). Estrategia Nacional de Lucha Contra La Desertificación En España.
• https://www.fao.org/newsroom/detail/water-scarcity-means-less-water-for-agriculture-production-which-in-turn-means-less-food-available-threatening-food-security-and-nutrition/es 
• https://www.miteco.gob.es/en/biodiversidad/temas/desertificacion-restauracion/lucha-contra-la-desertificacion/lch_espana.html 
• Antoszewski, M.; Mierek-Adamska, A.; Dąbrowska, G.B. The Importance of Microorganisms for Sustainable Agriculture—A Review. Metabolites 2022, 12, 1100. https://doi.org/10.3390/metabo12111100 
• Koza, N.A.; Adedayo, A.A.; Babalola, O.O.; Kappo, A.P. Microorganisms in Plant Growth and Development: Roles in Abiotic Stress Tolerance and Secondary Metabolites Secretion. Microorganisms 2022, 10, 1528. https://doi.org/10.3390/microorganisms10081528