Historia de la Ciencia del Suelo 12ª Parte. Los aportes de Génesis, clasificación y uso al conocimiento de la Ciencias del Suelo. (Salvador González Carcedo)

En USA, los conocimientos sobre génesis, clasificación y uso de los suelos se organizan a partir del inicio de actividades del “National Soil Survey Program” dirigido por Milton Whitney. Sus colaboradores de campo llegan impresionados por las grandes variaciones que presentan los suelos naturales y la ausencia de relación obligatoria con el uso agrícola de los mismos y su productividad.  En un principio, Whitney enfatiza sobre la importancia de las propiedades texturales y la capacidad de un suelo para nutrir a las plantas y cubrir sus necesidades de agua y de nutrientes. F. H. King se da cuenta de la importancia generalizada de las propiedades físicas de los suelos, para estos fines.

Al principio, el reconocimiento de suelos se hacía para informar a los agricultores del uso de prácticas agrícolas adecuadas y ayudar a decidir qué producción debían de sembrar en cada caso particular, según el tipo de suelo. Hasta 1910, la mayor parte del personal fueron geólogos, los únicos expertos disponibles con experiencia en los métodos de campo y capacitados para evaluar los problemas agrarios, pero cuya concepción del suelo era como un conjunto de los productos de alteración de las formaciones geológicas definida por la forma del suelo y la composición litológica, lo cual reflejaban en la mayor parte de sus informes. 

De una forma gradual, entre 1910 y 1920 se fueron incorporando tanto los factores de formación naturales como el antrópico y aparece un número mayor de condicionantes que los que corresponden a los conceptos geológicos puros. Los investigadores de campo aprendieron que algunas propiedades importantes del suelo no estaban relacionadas con el tipo de roca o el suelo formado. Notaban que suelos con mal drenaje natural tenían propiedades diferentes a aquellos con buen drenaje y que los suelos de ladera eran diferentes entre sí. A partir de 1903, la “oficina de seguimiento y control de suelos” de Dubuque County incluye sistemáticamente en sus informes la estructura  del suelo y la de Tama County, en Iowa relacionó la topografía con la diferenciación de perfiles. En poco tiempo también se dieron cuenta que había diferencias entre los suelos bajo bosque o pastizal, formados a partir del mismo material parental.

Un conflicto conceptual estuvo latiendo desde el comienzo del Soil Survey. En los laboratorios primaba la teoría del Balance Nutricional en lámina de agua, usado para interpretar la nutrición vegetal, mientras que los conceptos geológicos predominaban en los trabajos de campo. Hasta finales de los años 20 estos dos conceptos condujeron a clasificaciones de suelos muy dispares. Y ello a pesar de que determinados conceptos habían sido ya desarrollados de forma aislada por Hilgard (1860) y Coffey (1912) y se comenzaban a recibir las informaciones divulgadas por Marbut, procedentes de la escuela rusa.  Desde los trabajos de Hilgard, los conceptos más sensatos sobre clasificación de suelos fueron planteados por Coffey, al clasificar de suelos sobre la base de un sistema jerárquico basado sobre una única característica conceptual: “El suelo era un cuerpo natural que tenía una génesis definida, una naturaleza distintiva en cada caso y un proceso de formación de sus componentes independiente de las rocas constitutivas de la corteza de la tierra”  (Cline, 1977).

En Alemania, Emil Ramann (1851-1926), profesor de la segunda cátedra de Edafología del mundo, receptor básico de las ideas de Dokuchaev e impulsor del desarrollo de la Edafología en la Europa del Oeste, realiza una importante actividad en el ámbito forestal, publicando su libro “Edafología forestal y teoría de la distribución de suelos».  La traducción inglesa de su obra  “The evolution and classification of Soils“  (1928) supuso la apertura de su labor investigadora a todo el ámbito científico. Su concepto geográfico de la clasificación de suelos se describirá próximamente en el/los apartado(s) “Historia de la Edafología en España”.

A partir del Congreso de Roma, las Clasificaciones se inspiraron casi exclusivamente en los postulados de Dokouckaev. Los rusos conciben a los suelos  como cuerpos naturales independientes, resultado de unas combinaciones únicas de clima, materia viva, material parental, relieve y tiempo (Gedroiz, 1927). Con esta doctrina, aceptada por todos, interpretaban los conocimientos semiempíricos que sobre el suelo y sus propiedades se habían ido acumulando. Hipotetizaban sobre qué propiedades reflejaban mejor los efectos combinados de este conjunto de factores genéticos responsables de su formación. Más tarde, Jenny (1941) enfatizaría la relación funcional entre las propiedades del suelo y su proceso de formación.

Así, bajo la dirección de Marbut (1853-1935), el Soil Survey acepta los conceptos de la Edafología rusa y los adapta a las condiciones de los EE.UU. Hacia 1925, aparecen un gran número de trabajos sobre química y morfología que Marbut resume, interpreta y presenta en el I Congreso Internacional Congreso de Washington (1927). Crea un sistema de clasificación que agrupa a todos los suelos del mundo. En su esquema categoriza en el nivel superior dos órdenes: los Pedalfers (con acumulación de hierro y aluminio) y los Pedocals (con acumulación de carbonatos).  Sólo los primeros se subdividieron en subórdenes en función de los cocientes SiO₂/Al₂O₃ de la fracción arcilla, en la creencia de que esta relación reflejaba los niveles pluviométrico y térmico bajo los cuales se habían formado los suelos. A partir de aquí y hasta el cuarto nivel de clasificación, el sistema fundamental era climático; en el quinto nivel aparecía el desarrollo del perfil y en el sexto, el material de partida.

Marbut afirmaba:

“el reconocimiento de los horizontes del suelo y la descripción e identificación de los mismos se basa, en esencia, en el estudio de la composición, características, número y disposición de los horizontes del suelo que constituyen cada perfil“.

Junto con Jacob S. Joffe (1928), definían al suelo como “un cuerpo natural  de constitución mineral y orgánica, diferenciado en horizontes, con profundidad variable, y que difiere del material subyacente en su morfología, composición química y características biológicas” definición aceptada actualmente por Birkeland (1974).

Marbut defendió que la clasificación de suelos podría asociarse a la morfología y no a las teorías de génesis, al ser ambos conceptos dinámicos. Afirmaba que podrían preveerse ciertas características sin examinar los suelos.  En todo caso, Marbut tiene claro que el examen de los suelos es esencial en el desarrollo de un Sistema de Clasificación y de la cartografía de uso.  A pesar de todo, el trabajo de Marbut revela su personal conocimiento de la geología y por ello, su clasificación de 1935 depende del concepto de “un suelo normal”, que es resultado de un equilibrio estable entre erosión y formación del suelo.

Otras clasificaciones plantearon criterios ajenos al clima e incluso a los factores de formación. Stebutt (1930) subdivide los suelos en su primer nivel según el grado de desarrollo, mientras que en el segundo, la subdivisión se establece ya según los factores de formación y las propiedades de los suelos. Las clasificaciones de Gedroits (1925) y sobre todo la de Huguet del Villar (1937), intentan ordenar los suelos exclusivamente por propiedades intrínsecas a los mismos y sin referencia alguna a su entorno.  El primero utilizó el complejo absorbente como criterio diferenciador, y el segundo  (autor del primer sistema de desarrollo en forma de clave) utiliza todo un conjunto de propiedades ordenadas según la influencia que, según el autor, tenían sobre la génesis de suelos.

Charles E. Kellogg (1936), continuador de Marbut, define al suelo sobre una base geográfica,  como «un cuerpo natural en equilibrio dinámico con su medio, lo que permite considerar dos tipos de actividades durante la formación del mismo: destructivas, debidas a la alteración física y química, y constructivas, impulsadas por fuerzas biológicas«.  El sistema de clasificación de Kellogg (The Seventh Aproximation), basado en criterios de zonalidad climática, se mantuvo vigente hasta 1960 y es precursor de la Soil Taxonomy.

La primera edición del Soil Survey Manual  (1937) presentada por Kellogg, indica que una unidad cartografiable de suelos es «un cuerpo geográfico, cuya identidad sólo puede ser establecida sobre la base de una repetición de ciertas características definitorias, en las que los suelos están asociados con algún medio particular«.  La segunda y tercera edición del Soil Survey Manual (1951, 1984) supervisada por Kellogg, dio un gran empuje a la morfología cuantitativa y es una obra muy utilizada, al normalizar la metodología de trabajo en el estudio de los suelos en el campo.

Las clasificaciones rusas que se desarrollaron hasta la segunda II Guerra Mundial se basaban en su principio de zonalidad de los Grandes Grupos de Suelos, (zonales, azonales e intrazonales) (Neustrenev, 1926; Vilensky, 1927; Glinka, 1931; Gerasimov, 1939, etc.).  Prescott a través de Marbut, publica en 1931 la primera clasificación de suelos australianos, basada en el sistema zonal ruso, clasificación que fue superada por el sistema de Northcote (1971). El inglés Milne (1935 publica su concepto de “catena” como una entidad cartográfica y genética dentro de sus trabajos de clasificación del Este de África.

Los conceptos de la escuela rusa fueron revolucionarios porque las propiedades de un suelo no se basaban únicamente en las inferencias de la naturaleza de las rocas, del clima o de los factores ambientales, considerados éstos de una forma independiente. Era más, estos conceptos requerían que todas las propiedades del suelo fueran consideradas de una forma colectiva, de tal forma que se integraran en un cuerpo natural, y la expresión de todos estos factores podía contrastarse en la morfología de cada suelo. Así sería posible el estudio del suelo como una Ciencia.

El entusiasmo inicial por estos nuevos conceptos y por el posible desarrollo de la nueva disciplina de la Ciencia del Suelo, llevó a algunos a pensar que se tenían que olvidar los viejos conceptos procedentes de la Geología y de la Química. Sin embargo esta posición, se rectificó rápidamente, permitiendo la aparición de nuevos conceptos y estrategias cuya utilidad es actualidad y futuro. Así la morfología del suelo proporciona bases firmes sobre dónde ubicar los resultados procedentes de la observación y de las experiencias de laboratorio, que junto a la práctica de campo y el desarrollo integrado de todos estos principios, puede permitir la predicción del comportamiento futuro de los suelos.

Durante los años 30 el mayor énfasis se puso en el concepto de perfil, pero se extendió a los estudios morfológicos desde simples muestreos hasta la aparición de series de suelos dentro de un área determinada, y su morfología llegó a ser descrita por un conjunto de propiedades que se evalúan cuantitativamente calculándose las desviaciones respecto de un perfil típico.  El desarrollo de las técnicas para los estudios mineralógicos de arcillas enfatiza también la necesidad de los estudios de laboratorio.

En esta época, la formación de los suelos se explicó en términos concebidos como procesos aislados tales como “podzolización,” “laterización,” y “calcificación.”  Se presumía que eran los únicos procesos responsables, para observar las propiedades comunes de los suelos de una región (Jenny, 1946).

La concepción de “Factores formadores de suelos de Hans Jenny” (1941), como «un sistema pedológico cuantitativo, concisamente sintetizado e ilustrado, base de los principios científicos de la Edafología moderna», obliga a avanzar intensamente en los conocimientos de la química, la física, la mineralogía y la biología del suelo. Como consecuencia inmediata, la génesis de suelos se basa en procesos y factores. Los procesos físicos, químicos y biológicos se interrelacionan de tal forma que aparece una nueva dimensión del concepto de suelo y su interrelación con la planta.  Ahora hay que cuantificar cada propiedad y cada proceso, intentando conocer de qué forma contribuye a la variación del comportamiento del conjunto y las interrelaciones que cada variación genera.

En su libro “Factors of Soil Formation”, Jenny  (1941), considera que el suelo es un sistema cuyo estado puede ser definido por la acción combinada de una serie de variables, (los factores de formación del suelo), definidos previamente por Dokuchaev, a los que se añade el tiempo.  De esta manera, la formación de un nuevo suelo se explica al establecerse un gradiente de cualquiera de estas variables, por lo que el número de estados posibles del sistema suelo es prácticamente infinito; su modelo se expresa como la función:

S= f ( cl, m, r, O, t,… )

en donde S puede representar tanto al suelo en su conjunto como a una propiedad particular del mismo y es una función del clima (cl), material parental (m), relieve o topografía (r), organismos (O), tiempo (t) y factores inespecíficos (…), entre los que incluye a las actividades humanas.  Su ecuación y su libro sintetizan  el concepto del tiempo y forman un paradigma de la Ciencia del suelo que llega hasta nuestros días.

A partir de este momento, aparecen dos tendencias claras que aún se mantienen para clasificar los suelos: La Estadística funcional y la Genética-evolutiva.  Dentro de esta primera destaca la Soil Taxonomy,  de la segunda la clasificación francesa.

Si, en la clasificación de suelos propuesta por Marbut, las clases de suelos y de sus categorías superiores, eran descritas en términos cualitativos, basados en conceptos y teorías rusas de génesis de suelos, a partir de 1949, Guy Smith introduce los criterios cuantitativos.  Su trabajo culminó 15 años después en un nuevo sistema de clasificación de suelos que constituyó la Soil Taxonomy “A Basic System of Soil Classification for Making and Interpreting Soil Surveys”  (Soil Survey Staff, 1975).

A partir de ese momento, las unidades del sistema de clasificación se definen a través de propiedades del suelo que pueden ser observadas, detectadas y medidas permitiendo definir horizontes y parámetros de diagnóstico, lo cual da paso a un sistema objetivo. También es un sistema dinámico, ya que su estructura permite modificaciones parciales (como las ampliaciones realizadas recientemente), sin alterar sus contenidos básicos, en la medida que se vayan adquiriendo nuevos conocimientos, siendo además comprensivo, (acepta clasificar todos los suelos). La contribución más significativa proviene de definir los límites cuantitativos de clase y de cuantificar al individuo suelo para su caracterización utilitaria.

El sistema está pensado para que la taxonomía y la cartografía sean de aplicación sencilla y directa, ya que cada clase define cuantitativamente a los cuerpos de suelos y genera unidades cartográficas cuantificadas, lo que permite que los mapas de suelos puedan ser interpretados de forma rápida, precisa y universal.  De esta forma, simplifica y acelera los procesos de correlación entre suelos.

Otro factor que tuvo un gran impacto, fue la ampliación del trabajo del Soil Survey a todo tipo de suelos, no ciñéndose únicamente a los ámbitos de producción agraria, pecuaria y forestal.  De esta forma se pretende conocer y/o predecir no sólo el impacto de las explotaciones agrícolas o forestales sobre la evolución de los suelos; también se amplía al efecto de otros usos del suelo, como la construcción de ciudades, autopistas, pantanos, parques de recreo, vertederos, ferrocarriles, etc.. En este nuevo apartado, la cartografía se hace absolutamente necesaria y los estudios de impacto también.

La precisión de los sistemas de clasificación se incrementa con la inclusión de nuevas tecnologías de supervisión de suelos. Si el uso de la fotografía aérea (introducido al final de los años 30) como base universal de trabajo, permitió un incremento de detalle y precisión para quienes trazaban los mapas, lo que facilitó la transferencia de escalado cartográfico.  Hoy, la unión de técnicas y herramientas, (sistemas de información geográfica (GIS), métodos geoestadísticos de interpolación de las propiedades de los suelos, análisis de imágenes, de teledetección) junto con técnicas geostadísticas cuantitativas para la predicción espacial de las propiedades del suelo, (fundamentadas en métodos no lineales, procedimientos de regresión y redes neuronales, o la contribución de la geofísica a la caracterización de las variaciones espacio-temporales del suelo, la cartografía tridimensional para representar la distribución espacial de los suelos y las relaciones entre los suelos y los ecosistemas asociados) permiten de forma rápida y automática superponer informáticamente mapas de todo tipo.

En la línea genética – evolutiva, la visión particular de Kubiena le llevó a proponer una clasificación de suelos cuyo primer nivel lo realiza un factor de formación y el segundo nivel se desarrolla mediante criterios de evolución definidos a partir de una serie de propiedades micromorfológicas. Fue muy utilizada en España hasta comienzos de los años sesenta («Las claves sistemáticas de suelos» de 1952 y “The Soils of Europe“ de 1953 publicadas por el CSIC) y su enfoque sirvió de guía a las clasificaciones de suelos en clave genética, elaboradas posteriormente en Europa.

La clasificación Francesa (C.P.C.S., 1967), considera que la trilogía medio-proceso-caracteres, debe de ser tenida en cuenta simultáneamente.  La elección y la jerarquización de los caracteres utilizados en los diferentes niveles no pueden estar separadas del estudio de los procesos y de la ecología. Philip Duchaufour y G. Aubert presentaron esta clasificación en 1956 en la que los suelos jerarquizados en diez clases diferentes, en función del grado de evolución, de las condiciones de alteración, del tipo de humus y del quimismo del complejo adsorbente.

Otras ideas procedentes de la Ecología entran en juego. El estudio del proceso evolutivo del suelo conduce al estado “climax” o estado de máximo desarrollo de sus propiedades.  Para explicar los mecanismos de la evolución se utiliza bien la teoría de las múltiples líneas evolutivas o bien la hipótesis del único proceso de desarrollo (Nikivoroff, 1948), que conduce a  formular la teoría del sistema residual de Chesworth (1973).

La clasificación FAO-Unesco, ideada inmediatamente después de la II Guerra Mundial como proyecto destinado a elaborar mapas de suelos del mundo a escala 1:5 millones, pretendía unificar estas dos líneas. Pudo presentarse en 1968 gracias a los esfuerzos de Dulal, van Baren, y Kovda, entre otros científicos. La primera versión, muy influida por la clasificación americana, consideraba 106 clases de suelos, agrupados en 26 clases mundiales de suelos, sobre la base de procesos tales como la gleificación, lixiviado, salinidad, etc.  Para darle un mayor valor pragmático se definen las clases texturales y de pendiente, así como diversas fases con significado agronómico, además de variantes climáticas.

En 1985 se realizó una versión revisada con cambios substanciales en las definiciones de algunos horizontes y con la adición de un tercer nivel categórico y en 1994, un nuevo borrador («World Reference Base for Soil Resource»). La leyenda de suelos de la FAO ofrece una alternativa de manejo más simple que la Soil Taxonomy, ya que carece de los niveles jerárquicos de ésta, prescinde de condiciones climáticas referidas al suelo como sistema de clasificación, su nomenclatura está basada en términos tradicionales de fácil comprensión para los iniciados en la materia y es particularmente útil para clasificaciones de suelos a pequeña escala.  No obstante mantiene numerosos puntos en común con la Soil Taxonomy, principalmente en cuanto a definición de los horizontes y las propiedades de diagnóstico.

Hasta ayer, la Soil Taxonomy y FAO son los sistemas de clasificación de suelos más universales, pese a que todavía existen numerosos sistemas de ámbito nacional como el del CPCS para Francia y ultramar, Reino Unido (Avery, 1965),  España  (Guerra y Monturiol, 1968) etc. así como el desarrollo de clasificaciones denominadas “coordenadas” que tratan de representar los suelos en un sistema coordinado dentro del hiperespacio o, mejor todavía, dentro de un sistema numérico de clasificación (Webster, 1977).

Si se hace un repaso somero a la historia reciente de cada país, también se encuentran y justifican determinadas tendencias científicas que preocupan al mundo.

La Edafología americana se centra sobre los estudios de erosión y conservación de suelos, cuyo enfoque inicial le proporciona Hugh Hammong Bennet (1881-1960), fundador del Soil Conservation Service y verdadero movilizador frente al problema de la erosión.  Su obra «Soil Erosion: A National Menace«  primero, y luego su libro básico “Soil Conservation” así lo acreditan, demostrando su aportación a un tema de tanta actualidad.  El carácter pragmático americano y la vertiente tecnológica, implícita en la práctica de la conservación del suelo, generan un gran desarrollo de estas materias, pudiendo tomar como ejemplo la actividad de Frevet desde la década de los 50.

En un sentido más teórico, pero con un fondo práctico, figura el establecimiento de la llamada “Ecuación Universal de Pérdida de suelos por Erosión  (USLE)” desarrollada por Walter H. Wischmeier y Dwight D. Smith y presentada en el Congreso de la ISSS de 1960 en Madison. Pese a las restricciones que prudentemente hay que establecer ante el empleo de esta ecuación, constituyó un excelente punto de partida para posteriores progresos y en todo caso un esquema conceptual y un instrumento de análisis de los procesos erosivos.

La organización de la estructura del suelo ha sido y es uno de los aspectos de mayor interés para enfrentarse a los problemas agronómicos. Una vez hecha pública la teoría de Emerson sobre los dominios y organización del suelo, sus conocimientos se completan con los conceptos vertidos por Russell (1971) en su publicación “Soil Structure: Its maintenance and improvement”, los trabajos de E. W. Hamblin (1977) respecto a la dinámica de formación de los agregados y los criterios sobre dinámica evolutiva de los agregados bajo distintas acciones antrópicas de Chesters y Harris.

En Francia no puede omitirse una mención a Albert Demolon, agrónomo y físico, quien, con su obra “Dymanique du sol” ha contribuido a la formación de generaciones enteras en estos temas. Henry Erhart cubre la vertiente del estudio de suelos tropicales y gracias a su experiencia y estudios publica su difundida obra “La genèse des sols en tant que phénomène géologique», donde da a conocer su teoría de la biorresistasia, que ayuda a una mejor comprensión de muchos procesos genéticos, sobre todo en los países de relieves acentuados. Philip Duchaufour, como director del Centre de Pedologie Biologique de Nancy, ha dejado una importante huella en el estudio de los suelos, con una visión mundial de los procesos edafogenéticos.

En el CPB-CNRS de Nancy, Berthelin estudia la alteración que sufren los minerales por microorganismos, lo cual nos da conciencia de que en el suelo, los procesos de alteración del componente mineral no tienen únicamente un ritmo geoquímico (lento) sino que presentan un segundo ritmo, (microbiológico).  Los estudios del inglés Jenkinson, iniciados en 1948 sobre la actividad microbiológica y descomposición de la materia orgánica, adquieren toda su importancia, pues abren una tercera velocidad de evolución de las arcillas, derivada de la actividad de los catabolitos orgánicos de origen microbiano. Estos conocimientos aplicados convenientemente e imitando a la naturaleza, son el fundamento de todas las aplicaciones de compuestos quelantes que se desarrollan en la Química Agrícola actual.

En Gran Bretaña han existido también figuras notables que han dejado una profunda huella.  Alfred D. Hall recoge el fruto de la prolongada labor realizada en Rothamsted en épocas anteriores y se beneficia de este conocimiento para la publicación de sus dos obras principales: “The Soils“ y “Fertilizers and manures“, con las que cubre un amplio campo de conocimientos.  John Russell ha generado una base de doctrina agronómica con su obra “Las condiciones del suelo y el crecimiento de las plantas“  y Gilbert W. Robinson ha sido uno de los puntales más firmes de la Edafología genética, sobre todo a través de su obra “Suelos, su origen, clasificación y constitución«.

Alemania presenta actualmente una manifestación muy importante de su tradición edafológica.  Las contribuciones de H. Stremme a la cartografía edafológica influyeron enormemente en España, al apoyar a Hugette del Villar en el ambiente internacional. Su labor queda avalada por la preparación del primer Mapa de Suelos de Europa, a escala 1:10 millones (1927). Vageler con más de 20 años de experiencia representa a los edafólogos expertos en temas tropicales y escribe su obra “Fundamentos del estudio de los suelos de los países tropicales y subtropicales«.

La tradición holandesa en los estudios sobre suelos se ve confirmada en esta etapa reciente por la presencia de notables edafólogos como Hissink experto en temas de Química del suelo y Salinidad. El estudio de los suelos con sulfatos ácidos fue impulsado por van Beer ante la crítica situación de los mismos y sus dificultades de utilización desarrollando sistemas de drenaje para todo tipo de suelos hidromorfos.  Su obra “Acid Sulphate Soils” es la primera que sienta los criterios y permite un rápido diagnóstico de los mismos.

Hoy, la actitud de intercambio de conocimiento e integración que tuvo el movimiento paneuropeo a los efectos del estudio del suelo, no se ha perdido. Un buen ejemplo de la presencia de todos los “antiguos grupos de trabajo” es el proyecto EuroSOMNET (European Soil Organic Matter Network) patrocinada por el programa ENRICH en la que el Prof. Pete Smith  se encuentra generando modelos en los que la materia orgánica de los suelos, sus variaciones cuantitativas globales y los ritmos de los procesos metabólicos que en su seno ocurren, pueden condicionar, a largo plazo, el sentido del llamado cambio climático.

Vaya por delante mis excusas por las lagunas existentes, que espero me rellenen. Yo no soy experto en estos temas,  pero JJ Ibáñez, director de esta Bitácora, sí.

Saludos cordiales,

Salvador González Carcedo