Historia de la Ciencia del Suelo. 6ª parte. Edafología y Química Agrícola en el siglo XVIII. (Salvador González Carcedo).

Justus von Liebig, aceptado como “padre de la agricultura moderna”, aplicó el concepto de balance propio a su “teoría de la nutrición vegetal” dando forma a su teoría mineral.  Apoyó la concepción del suelo como ente objeto,  más que como ente sujeto,  además de contestar severamente a la teoría del humus de Thaer. Para Liebig, el humus divide al suelo y favorece el desarrollo de las raíces al generar, por fermentación, ácido carbónico,  de interés para las raíces más jóvenes, y siendo su acción, sobre todo de tipo físico. Reidel patentará esta idea en 1916.

 

 von Liebig hace pública su teoría mineral de la nutrición vegetal, en su conferencia “La química en sus relaciones con la Agricultura y el crecimiento de las plantas” dada en la British Association (Glasgow, 19840) y que desarrolla en su obra Chemie Orgànique appliquée à la Physiologie Végétale et à l’Agriculture (1841).  En esta obra, punto de partida de la Química Agrícola, desarrolló los conceptos básicos sobre la fertilización y la nutrición mineral de los vegetales, demostró que las plantas no se nutren de humus, sino de soluciones minerales y que el humus es un producto transitorio entre la materia orgánica vegetal y las sales minerales, únicos alimentos de las plantas. Estos conceptos abrieron la vía de desarrollo de la industria de los fertilizantes inorgánicos.

Según esta teoría, “las plantas se alimentaban exclusivamente de materia inorgánica, procedente, bien de la descomposición del humus o de la atmósfera, bien de las substancias minerales que hay en la tierra”. Considera al suelo un “almacén” estático, de donde las plantas toman los nutrientes necesarios y que el “suelo” reemplaza con el tiempo. Su agotamiento producía infertilidad, por lo que el agricultor debía  preocuparse de forma continua de su restitución, marcando el camino de la fertilización química moderna. Entre los elementos que se debían de restituirse estaban: N, P, K y Ca.  No obstante, “dadas las grandes cantidades de nitrógeno que hay en la atmósfera y dada una supuesta capacidad de las plantas para asimilarlo directamente al igual que el carbono”, y el hecho de que los principales cultivos fueran cereales, hace que el químico alemán recomendara al agricultor que no se endeudara con los guanos y otros abonos nitrogenados. Para Von Liebig era más importante restituir el P y el K, por lo que éste fue su gran fracaso.

 

Con la teoría mineral se consiguió explicar porqué resultaban tan útiles las prácticas de la agricultura tradicional, tan normales en la época, como las enmiendas de calcio o yeso, las aplicaciones de huesos en polvo y de guano. La materia orgánica en forma de estiércol no interesaba “per se”, sino por lo que generaba en su descomposición. Por tanto, no importaba que se substituyera por substancias minerales, pero éstas debían encontrarse en el seno de combinaciones binarias como el agua, el CO2 o el amoníaco, para hacer más rápida su asimilación. El principio mineralista representaba un adelanto para los agricultores, al permitir desvincular la producción agrícola de la dependencia de los animales y de su alimentación. Por tanto, podía dedicar una mayor superficie de su finca a cultivos más lucrativos.

 

El desconocimiento del poder para retener cationes por parte del complejo de cambio del suelo, llevó a von Liebig a proponer como fertilizantes a compuestos inorgánicos muy poco solubles, que resultaban poco eficaces para el desarrollo vegetal al considerar a los componentes solubles como un inconveniente por sus posibles pérdidas por lavado. Aunque Gazzeri había percibido la capacidad del suelo para intercambiar cationes en 1816, es Thompson, en 1848, el primero que publica la observación de que al añadir sulfato amónico a una columna de suelo se lixivia sulfato cálcico y estudia, de forma sistemática, el intercambio catiónico, si bien el término “intercambio de bases” fue acuñado por Way entre 1850 y 1852.

 

Como tesis de sus investigaciones sobre el papel desempeñado por los elementos químicos en el desarrollo vegetal, von Liebig enunció la “Ley del Mínimo”: “Un elemento que falte, o que se halle presente en una cantidad insuficiente, impide a los restantes producir su efecto normal o por lo menos disminuye su acción nutritiva”;  que se complementará con la Ley de la Tolerancia Ecológica, formulada en 1913 Víctor E. Shelford. En esta línea Giovanni B. Amici (entre 1851 y 1855) investiga los procesos de fertilización en plantas desde un punto de vista químico y M.E. Mitsterlich los aborda con un sentido matemático, generando su conocida “Ley de los rendimientos menos que proporcionales” que tuvo difusión universal.  Con la introducción, por Joseph Grinnell (1917) del concepto de nicho ecológico  y, por A. G. Tansley (1935) del concepto de ecosistema, se dieron los pasos necesarios para que Robert H. MacArthur y Edward O. Wilson establecieran en 1968 la disciplina de ecología teórica.

 

En la aplicación de la Química a la Agricultura tomó el relevo Jean-Baptiste Boussignault (1802-1887), con su obra “Economie rurale dans ses rapports avec la Chimie, la Physique et la Meteorologie(1843).  Dividía los elementos del suelo en asimilables y no asimilables  por las plantas, limitando el interés de los datos de análisis totales, practicados hasta entonces de forma generalizada. Demuestra la necesidad del N en plantas y animales y también, que “las plantas superiores no pueden utilizar el nitrógeno atmosférico sino únicamente los nitratos del suelo”. Boussignault amplia y difunde las nuevas ideas sobre nutrición vegetal que, unidas a su  visión pragmática del suelo, quedaron firmemente ancladas en los circuitos científicos de la época. El padre de la Química Agrícola francesa, aplicó el análisis químico al medio natural. Entre sus trabajos se suelen citar las investigaciones sobre el contenido en Al de las aguas de drenaje, la difusión vertical y horizontal y sus resultados sobre la nitrificación. Un agrónomo eminente, el Conde de Gasparin escribe dos obras Cours d’Agriculture”   (1843) y “Traité de la détermination des terres arables”  (1872) basadas en los conocimientos de Boussignault que constituyeron durante muchos años las dos guías científicas más seguidas por los agricultores en Europa.

 

Faltaba por resolver cómo el N2, presente en el aire, pasaba al suelo y en su caso, a las raíces de las leguminosas. Desde 1875, Schloesing y Müntz investigaron sobre el componente bacteriano del ciclo del N en el suelo.  Berthelot (1827-1907), estudiando los nódulos de leguminosas, explicó su papel en la nutrición de su huésped y su capacidad como fijador de N2, al ser capaces de transformar el N libre del aire en formas ligadas asimilables.  En 1888, Beijerink aisló el Rhizobium leguminosarum  de los nódulos de leguminosas y, junto con Winogradsky (1856-1946), padre de la microbiología, definen los géneros Aerobacter y Azotobacter.  Este último realizó la primera demostración de una quimiosíntesis trabajando con bacterias sulfurosas.  Abordó el problema de la formación de nitratos y al aislar del suelo a los principales organismos responsables (Nitrosomonas spp. y Nitrobacter spp.), demostró la separación entre nitrosación y nitrificación. Otras investigaciones suyas le convirtieron en el padre de la microbiología dinámica y siguiendo estas ideas y ya en el siglo XX, Martin Alexander y nuestro Julio Rodríguez Villanueva implantaron el estudio microbiológico de los suelos, no como un hecho taxonómico, sino como una forma de ver las rutas fisiológicas que permiten estudiar la evolución de los materiales orgánicos presentes en el suelo: proteolisis, celulolisis, nitrificación, denitrificación etc.

 

Centrando la atención sobre la materia orgánica, en su evolución y en los productos de su descomposición, Mitscherlisch (1794-1863) encuentra que la fermentación se debe a levaduras y la putrefacción a los vibrios. Liebig constató que elevadas concentraciones de N quedaban fijadas al humus, no estando disponibles para la planta. Mulder da la primera clasificación de los productos contenidos en el humus, definiendo los términos de ulmina, humina, ácidos úlmicos, crénicos y apocrénicos y Grandeau (1834-1911) indica que el humus tiene otras misiones en el suelo, además de la de proporcionar N a las plantas, pues facilita la adsorción de ácido fosfórico, ¡y tanto¡.

 

Correlativamente, el inglés John Bennet Lawes (1814-1900) inicia en 1843, en la finca de Rothamsted, los célebres experimentos sobre fertilización, aún en activo, a los que pronto se asoció John H. Gilbert (1810-1901).  Estos ensayos de larga duración además de facilitar el desarrollo de las recomendaciones sobre la aplicación de fertilizantes, han permitido estudiar el comportamiento de los nitratos en el suelo, y su capacidad para contaminar las capas freáticas y ello, gracias a haberse ido recogiendo y analizando sistemáticamente las aguas de drenaje, en campos con diferentes dosis de fertilizantes nitrogenados. Hoy sigue siendo punto de referencia de muchos expertos en las ciencias del Suelo y en las Producciones Agrarias.

 

Desde estos puntos de vista, el primer norteamericano, estudioso de los suelos fue Edmund Ruffin en Virginia.  Trabajó intensamente para desvelar el secreto del encalado y estableciendo el concepto de “calcio intercambiable”. Después de escribir un breve ensayo en “the American Farmer” (1822), publicó An Essay on Calcareous Manures (1832). Pero su influencia fue pequeña al no circular su publicación más que en los “Estados del Sur”.

 

El espíritu amplio del pedólogo Hersey, en California, le permitió ponerse al servicio de los intereses de Kearney, pionero del desarrollo agrario de suelos, que llega a ser el agricultor más próspero de California y líder de una concepción industrial de la producción agraria, totalmente nueva en cuanto al uso del agua, y las propiedades físicas, que aplicó a las producciones vitícolas y hortícolas, sobre los suelos áridos del Valle de San Juaquín. En el desarrollo de sus ideas, Kearney reúne a inversores, busca y forma a los productores, se rodea de científicos, establece sistemas de riego revolucionarios, añade abonos a los suelos, crea áreas de distribución de sus productos. Su legado, cedido a la Universidad de California, se convierte en 1951 en la “Fundación Kearney para las Ciencias del Suelo“, que permite financiar las investigaciones sobre suelos, nutrición vegetal y agua, de extraordinaria importancia en los desarrollos que tiene actualmente la Edafología y la Química aplicada a la Agricultura en los EE UU y en el resto del mundo.

 

Esta concepción de Hersey en la que el suelo es conceptualmente un objeto, en un medio semidesértico hace que el concepto de Pedology se extienda como sinónimo de suelos, en Norteamérica frente a las concepciones Rusas, que nos hablan fundamentalmente de los microorganismos o la biología del suelo (Edafología).  Con ello creo que te contesto JJ.

 

Otros trabajos habían demostrado que las plantas podían cultivarse en un medio inerte, humedecido con una solución acuosa que contuviese los minerales requeridos. El siguiente paso fue eliminar completamente el soporte suelo y cultivar plantas en la solución que contuviera los nutrientes, como se hacía en los Jardines Colgantes de Babilonia.  Lo consiguieron dos científicos alemanes Sachs en 1860 y Knop en 1861, dando sus estudios origen a la “nutricultura”.  Sus técnicas se usan todavía hoy en los estudios de fisiología y nutrición vegetal.  En estas primeras investigaciones sobre nutrición vegetal demostraron que se podían conseguir crecimientos normales sumergiendo las raíces en una solución acuosa con N, P, S, K, Ca, y Mg, los cuales definen hoy al grupo de los macronutrientes.  En los años siguientes descubrieron que otros siete elementos se necesitaban en cantidades más pequeñas: Fe, Cl, Mn, B, Zn, Cu y Mo. Eran los microelementos.  En una secuencia continua se inicia la formulación de estas soluciones: Tollens en 1882, Tottingham en 1914, Shive en 1915, Hoagland en 1919, Trelease en 1933, Arnon en 1938 y Rubbins en 1944, muchas de las cuales se usan actualmente. Se había abierto la era de los fertilizantes líquidos.

 

Saludos cordiales,

 

Salvador González Carcedo

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Comentarios

aquí está la historia de los fertilizantes

Estimado Elio.

Ten paciencia, te la ampliaré

Saludos Salvador González Carcedo

me gusto mucho y quierA q me lo den a mi correo electronico sobre este tema por favor

hola salvador primero agradecerte por est información, soy estudiante de la carrera de producción Agropecuaria de la ciudad de Camaná Departamento Arequipa, recien estoy en primer año, descubri que esta es la verdadera carrera que me gusta, queria pedirte un gran favor, me han dejado un trabajo y busco pero no lo encuentro, haber si lo puedes buscar es un reto, es sobre la fenología del cultivo de betarraga.

Disculpa y a la vez gracias estare esperando tu información

veronica

hola salvador que tal, es bueno saber la evolucion de todo lo que se forma, me gusto bastante,… soy estudiante de agronomia y en estos ultimos ciclos me han dejado trabajos que no encuentro muchos datos facilmente… esta vez me dejaron sobre la historia del analisis de suelo que es un curso que actualmente estoy llevando… y bueno la verdad no encontre mucho es mas decr casi nada… porfis necesto que me ayudes con eso te agradeceria un monton… graxias… cinthia

hola amigos soy estudiante de ing agronómica, bueno realicé ivetigacuion sobre: la correcion de la acides del en cafetales estabelcidos en Bolvia. algun comentarioo ,, por fa si aluen realizo encaldo de suelos acidos comentenos ok ,, haber si nos dejas los correos,, bye bye .. atte emilio

Hola:

Soy estudiante de ingeniería agroindustrial en Ecuador. Curso mi último año y estoy realizando un proyecto sobre el uso de Azotobacter en cacao. Me gustaría obtener información sobre el uso de esta bacteria como biofertilizante a lo largo de la historia. Si puedes ayudarme con algo de información o dónde podría conseguirla, te lo agradecería eternamente. Saludos cordiales

Juanjo

Juan José Ibáñez, leí tu artículo sobre von Liebig y la historia de la química agrícola. Solo puedo decir que es magnífico, ilustrador, completo, pedagógico. No he podido leer el resto de tu blog, pero me doy cuenta que tras el ingeniero y el doctor está un humanista.

Si me permites, te puedo enviar dos gráficas para ilustrar la ley del mínimo y la de los rendimientos decrecientes.

Soy profesor del departamento de Fitotecnia de la Universidad Autónoma Chapingo, cerca de la Ciudad de México; es una universidad fundada en 1856 (Escuela Nacional de Agricultura) y orientada a la agricultura –en sentido amplio– a lo rural y al Hombre.

Mis especialidades son agronomía, estadística y matemáticas.

Me da gusto haber encontrado tu blog. Hasta luego.

Estimado Colega, Juanjo tiene algunos defectos, pero no el pecado de ser ingeñero. Soy de la generación 67-71 de la especialidad de suelos.

El artículo original lo escribió el Dr. Salvador González Carcedo y el Dr. Juan José Ibañez Martí lo publicó en este Blog

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