Definición de Edafología
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| Edaphos (Perfil de Suelo) |
El término Edafología (de las voces griegas edaphos: suelo y logos: ciencia o tratado) abarca una ciencia que estudia la génesis, evolución, propiedades y distribución geográfica de los suelos, las relaciones entre suelo y planta; suelo y cultura (cultivos), considerando al suelo un como cuerpo natural, continuo y tridimensional, en equilibrio energético, e integrado en el ecosistema del que forman parte.
A grandes rasgos, el concepto de suelo y los estudios relacionados con el mismo, se han concebido de dos formas diferentes: una basada en la naturaleza de sus propiedades y otra fundamentada en las orientaciones específicas o “usos” del suelo. Esta última concepción ha sido la más empleada a lo largo de la Historia, debido al carácter utilitario de las relaciones que el hombre establece con el suelo, y a la importancia económica de la agricultura para todas las civilizaciones, hecho que relegó cualquier consideración analítica del concepto de suelo hasta épocas recientes.
La coincidencia de algunos objetos relacionados con la actividad agrícola (arados de palo, azadas de piedra, palos y cuchillos de madera para siembra) y la similitud de ciertos métodos de cultivo (encontrados en las Yungas o selvas del Perú y Bolivia), así como las terrazas y andenerías de cultivo en las laderas de las montañas asociadas a los asentamientos defensivos o Pucaras (La Puna de Atacama en Perú; Tilcara en Jujuy y Quilmes en la Rioja Argentina), la práctica del riego (el sistema prehispánico de captación e irrigación en Alfarcito) y el uso de abonos (bostas de camélidos), muestra, en algún tipo de relación cultural entre los indígenas americanos y las antiguas civilizaciones europeas. Pero no todo se cultivaba sobre suelo. Los jardines colgantes de Babilonia, los jardines flotantes de los aztecas en Méjico y los de la China imperial, son ejemplos de cultivos hidropónicos, existiendo también jeroglíficos egipcios fechados cientos de años antes de Cristo, que describen el cultivo de plantas, en agua.
Según Yarilov (1913), Hipócrates, (autor de la aproximación holística a los problemas, es decir, de la aproximación que proporciona las soluciones a través de la síntesis de diferentes puntos de vista), tuvo un alumno anónimo que escribe sobre el suelo:
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| Hipócrates |
“La tierra sería el estómago de las plantas y éstas reciben de ellas el alimento en forma de fácil digestión. La tierra posee una enorme cantidad de fuerzas que nutren a las plantas. La fertilidad o infertilidad de un suelo es función de la presencia, carencia o ausencia de la humedad necesaria para las plantas. Las características del suelo que coordinan su fertilidad varían fácilmente de un lugar a otro”.
Este alumno anónimo, considerado el primer redactor de escritos de Edafología, parece que tenía construido un aparato para hacer el análisis mecánico del suelo, y se habría apercibido de la noción de estructura del suelo, de las diferencias de humedad y temperatura, de las relaciones de la humedad con la evaporación y el nivel de la capa freática, así como de la noción de perfil térmico del suelo.
Lucio Junio Moderato Columela (70 A.C.), escribió: “la tierra es la madre común de todas las cosas, porque ella es la productora de todas y está destinada a producirlas constantemente”. sin apercibirse que también se podían construir casas de forma mucho mas rentable a producir alimentos, en su libro “De Re Rustica”, clasificó los suelos en función de su bondad para el desarrollo de las plantas, agrupándolos en seis categorías: grasos y magros, húmedos y secos, y blandos y fuertes. La mezcla de esas propiedades daba una infinita variedad de tierras (Boulain, 1989).
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| Los Doce Libros de Agricultura |
Galeno (131-201), respecto a los suelos, tenía además de sus categorías, integradoras del pensamiento Aristotélico, las siguientes y curiosas reflexiones:
- La regeneración de los suelos es natural. “Para plantar un árbol es necesario hacer el agujero un año antes para que la tierra se haga”.
- La montaña es la imagen de un elemento seco y frío. “Todo lo que la montaña tiene de bueno se transporta monte abajo”. Los suelos del pie del monte y del valle son los mejores porque los elementos están combinados en una proporción justa.
- El calor es indispensable: “la tierra madurará bajo la influencia del sol y de la lluvia”.
La Edad Media conduce al secretismo de la Alquimia, pero los árabes influirán tremendamente en la agricultura, al mostrar como las plantas podía crecer mejor con la aplicación de técnicas sencillas y un manejo racional del agua.
En su primera parte, en la Europa cristiana, los eruditos tradujeron y recopilaron numerosos códices y trabajos. Algunas figuras son dignas de mención. En la España Visigoda, San Isidoro de Sevilla (570-636) sintetiza buena parte del saber de la agricultura tradicional en el libro XVII de sus Etimologías, al tiempo que recoge las descripciones de suelo (como soporte sólido) y pedión (suelo en sentido rural, opuesto al urbano) ya diferenciadas en su día por Virgilio en sus Geórgicas. Geber, en el siglo VII ú VIII, señala que “la potasa es un constituyente de las plantas”, y que “el agua, el aceite y las sales son alimentos necesarios para las mismas”. Ibn Wahschiad (siglo X) es el autor de una compilación de obras anteriores denominadas “La Agricultura Nabatea”, conjunto de recetas sobre la elección de fertilizantes y su utilización. En Bizancio, Cassius Bassus (siglo X) escribe las “Geopónicas”, serie de 20 libros, en cuyo segundo tomo sintetiza y reproduce los conocimientos preexistentes sobre la clasificación de los suelos.
Pero el principal impulso experimentado por la agricultura de la época, proviene del mundo islámico, al introducir numerosos medios técnicos y mejoras en las prácticas agrícolas respecto a las conocidas hasta entonces. Los agrónomos hispano-árabes fueron capaces de aunar las concepciones teóricas del suelo, propias de los autores grecolatinos, con las descripciones vivas de suelos observadas en la realidad, siguiendo su mentalidad oriental. Estos sabios pudieron caracterizar los suelos tanto en términos de cualidad, como mediante denominaciones globales, próximas a las descripciones de tipos de suelos. Aunque esta unión entre lo teórico y lo experimental no fue suficiente para edificar una ciencia, los estudios sobre el suelo y la agricultura tuvieron en el Al-Andalus (actual Andalucía) un foco destacado, representado por eruditos tales como Abú Zacaría, Ibn Hedyuady, Ibn Basal, Abul Kjair y otros.
Los musulmanes han dominado como nadie el manejo del agua y la ingeniería del riego dejando una buena muestra de ello en sus casas, palacios y campos. “El Libro de Agricultura” de Abú Zacaría es una excelente recopilación de los conocimientos manejados en el área mediterránea. En su capítulo 1 se ocupa del “Conocimiento de las especies de las tierras buenas, medianas o inferiores para plantíos y sementeras por medio de ciertas señales indicantes de estas cosas…”. Su extensa bibliografía (más de 100 autores) y el ser un experto cultivador, hacen que este libro tenga mucho de acertado y poco de erróneo. Aboulkhayr autor de “El libro del cultivo” describe las tradiciones agrícolas de la antigüedad, añadiendo el empirismo andalusí. Ibn al Awan (1145) es autor de un Tratado de Agricultura, que contiene un sumario de los conocimientos del mundo mediterráneo en materia agrícola durante la Edad Media. En él se encuentran nociones próximas al concepto actual de edafogénesis, de tipología de suelos, así como sobre el régimen hídrico y la forma de realizar pruebas de diagnóstico.
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| Abú Zacaría |
Los conocimientos químicos de la China pasan a Tebas y Menfis, en donde los sacerdotes, de un modo reservado, enseñaban en sus templos la química con el nombre de Arte Sagrado. En Bizancio se llamará Alquimia y se extenderá por toda Europa en la Edad Media. A España llega en el siglo VII de la mano de los árabes. Las escuelas de Córdoba, Toledo, Sevilla, Granada y Murcia fueron las más afamadas, y desde ellas se irradió el conocimiento al resto de Europa. Raimundo Lulio, Arnaldo de Vilanova, Caravantes y “El Iluminado” son los exponentes más importantes de aquella Alquimia hispana.
El periodo de recolección de información experimental se enlazó con otro, en el que el entendimiento humano se da a lo sobrenatural, y de ahí, el origen de tantas doctrinas tan poco razonables que emergen en la Edad Media. A aquella época le sucede el periodo actual en que la ciencia adquiere un carácter más definido, y habla a la razón con los hechos, no con la imaginación, “que halla deleite en la variedad de las cosas”. Ya no habrá afirmaciones como la de Jorge Agrícola, quien suponía que “en las galerías de las minas existían espíritus malignos que mataban a los operarios”, sino que en ellas hay un gas irrespirable que causa la muerte por ahogo. Aún así, este hombre es capaz de resumir sus conocimientos prácticos sobre el cultivo de la tierra, los cuales fueron insuperables hasta la llegada del siglo XVI.
Los alquimistas europeos, perseguidos por los poderes religioso y político, se organizan en sectas que se reunían en los claustros de las catedrales. Allí definieron las reglas de la práctica experimental, la observación y la inducción, y las aplicaron a su trabajo (Galileo, Bacon, Descartes, Palassy y Boyle las harían famosas siglos después). La búsqueda de la piedra filosofal permitió conocer y manejar los ácidos minerales más importantes y multitud de compuestos de Hg, Ag, Cu, Fe, As y S. Purificaron el alcohol y los álcalis, fijaron con perfección los colores y obtuvieron el ácido sulfúrico.
Alberto El Magno (1193-1280), estableció que la nutrición de las plantas se basa en tres principios: “La diversidad de alimentos, su paso a la solución y la necesidad de la corrupción, es decir, el retorno al suelo de los restos vegetales para su descomposición” (idea que surge posiblemente de su observación sobre el comportamiento de los estiércoles). Raimundo Lulio (1232-1315) en su Ars Magna introduce la idea de que ninguna cosa puede ser engendrada en ausencia de sales. Destaca un verdadero agrónomo, el italiano Pietro de Crescenzi (1230-1320) autor de “De agricultura vulgare”. Su “Opus ruralium commodorum, libri duodecimun” resulta ser una de las recopilaciones medievales más leídas al condensar los conocimientos agrícolas del mundo romano y ser uno de los primeros libros impresos. Sin embargo su atención a los suelos es pobre, al tener solo dos páginas de referencias a los conocimientos antiguos.
Con el Renacimiento llega el verdadero resurgir de la Ciencia. Se pone en tela de juicio los conocimientos que fueron legados, se hace una crítica profunda de todo, y sólo se reconoce como cierto lo que se podía confirmar con la experimentación propia. Este espíritu saca a la Ciencia de los estrechos límites en que estaba confinada y la lanza a un camino de progreso que ya no se detendrá. Tres químicos lideran este movimiento científico del siglo XV: Paracelso, que aplica la Química a las Ciencias médicas, Jorge Agrícola, que lo hace a la metalurgia y Bernard Palissy a la industria.
Paracelsus (1493-1541) es el primero en darse cuenta de que las ciencias de la naturaleza son ciencias experimentales. Cree en la Química como método para conocer los secretos de la naturaleza y ve en la experimentación la única vía para intentar conocer el mundo que le rodea. Por él se conocen el Zn y el As y aplica procedimientos analíticos para determinar las proporciones de S, Hg y sales en sus compuestos. Según su criterio, “el suelo era uniforme en su naturaleza y en el contenido de sus componentes: materia orgánica, agua y materia mineral”. Bernard Palissy (1510-1590) desarrolló el arte de la cerámica, tuvo grandes conocimientos de cristalografía física, química, y agricultura, y destacando del suelo “su capacidad como suministrador de sales minerales para la planta”.
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| Estampilla en Homenaje a Paracelso en 1949 |
En España, el clérigo Gabriel Alonso de Herrera escribe en 1513, a instancias del Cardenal Cisneros, la Obra de Agricultura. Presenta como aspectos más relevantes, los dedicados a la calidad de las tierras, los caracteres que definen su bondad o sus defectos, etc.. Tiene capítulos como “de los sitios y calidades de las tierras”, “de las señales para conocer la malicia y bondad de las tierras" y “de los defectos de las tierras", exponentes todos ellos del evidente pragmatismo con que aborda los temas agrícolas, casi sin conocerlos. Difundido en letra de imprenta, fue muy leído en la época.
La Química
La alquimia, a finales del siglo XVI no llegó a encontrar la transmutación de los elementos en oro, pero sí la piedra filosofal de las naciones cultas: la Química. Generó una legión de tenaces experimentadores que permitieron la apertura de la Europa de las Ciencias, casi tal y como ahora la tenemos estructurada, y una profunda sobreexcitación, en la misma medida en que se iban alcanzando nuevos descubrimientos…
La victoria de la investigación moderna no fue completa hasta que se estableció un principio esencial: el intercambio de información libre y cooperativa entre todos los investigadores. Hoy no se considera como tal, ningún descubrimiento científico, si se mantiene secreto. Una observación o un descubrimiento nuevo no tiene realmente validez, hasta que al menos otro investigador haya repetido y confirmado la observación. La investigación no es el producto de individuos aislados, sino de la comunidad científica.
Durante este siglo la Ciencia será tal como la entendemos hoy, con sus hombres comprobando minuciosamente sus resultados en los laboratorios y exponiendo sus conclusiones mediante escritos a sus respectivas Academias. En definitiva, el siglo XVII es el del triunfo de la experimentación, cuyos cimientos habían sido puestos por Paracelso. Es el siglo de Bacon, Galileo, Descartes, Newton, Boyle, Malpighi…
Por su amistad y relación cobra impulso la creación de las Academias o Sociedades, instituciones exclusivamente dedicadas al cultivo de las ciencias. La primera es fundada por Porta en Italia con el nombre de “Academia de los Secretos”. Al poco tiempo se organiza en Florencia la “Academia de Cimento" y la de "Lienci”, en Alemania “La Imperial de los Curiosos de la Naturaleza”, la de Ciencias en París, la de Estocolmo. Aparecen también las primeras revistas científicas.
Robert Boyle (1627-1691), físico y químico irlandés, consigue reunir, a mediados de este siglo, a un grupo de sabios para formar en 1645 la Royal Society of London for Improving Natural Knowledge, a partir de algunas reuniones interesadas en los nuevos métodos científicos introducidos por Galileo. Reconocida formalmente en 1660 por Carlos II de Inglaterra, actúa desde entonces bajo protección real. A esta sociedad perteneció Newton, que por inducción enunció, a finales del siglo XVII, las tres leyes simples del movimiento y la ley de la gravitación universal, basadas en las observaciones y conclusiones de Galileo, Tycho Brahe y Kepler.
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| Ilustración de la Royal Society of London |
Es precisamente en su seno donde se reconoce la necesidad de establecer una clasificación de los suelos, de alguna forma científica y definir el valor de sus propiedades para el desarrollo de la agricultura; para ello se crea el Georgical Commitee, que envía en 1665 un cuestionario a los agricultores ingleses al objeto de conocer los tipos y condiciones de los suelos de una forma directa. En 1684, Martin Lister cristaliza este esfuerzo con el primer esquema científico para la clasificación de suelos, basado en la productividad agrícola: “An ingenious proposal for a new sort of maps of country”. Este trabajo fue continuado durante el siguiente siglo por los geógrafos que clasifican y cartografían los suelos de Gran Bretaña e Irlanda.
El arranque de la agricultura científica se produce en este siglo, con la aplicación de técnicas propias de otras disciplina. El primer tratado de agronomía en lengua francesa es el titulado “L´Agriculture et Maison Rustique” traducción realizada por Jean Liebant de la obra “Praedium rusticum” de Charles Estienne. Oliver de Serres (1600) escribe “Théâtre d’agriculture et ménage des champs” en el que, si bien los suelos son tratados de forma recopilativa, incide preferentemente sobre las propiedades físicas del suelo y considera el estiércol como fuente de calor. Pero la preocupación principal era determinar la naturaleza del principio nutritivo de las plantas, y como indica Russell (1973) es el “período de la búsqueda del principio de la vegetación” que supone el inicio del cambio de la filosofía aristotélica deductiva hacia formas de pensamiento más inductivas basadas en la observación, experimentación y medición. Los científicos se realizan las siguientes preguntas: ¿Cómo crecen y se desarrollan las plantas?, ¿Qué materias intervienen?, ¿Cuál es el motor del crecimiento?, conscientes de que las respuestas aristotélicas a las mismas: el aire, el agua, la tierra y el fuego, podrían ya no ser válidas. Comienza una serie de investigaciones fundamento del desarrollo posterior de todas las ciencias agronómicas, impulsadas por los grandes avances en los campos de la Física y la Química.
Si Nicholas Cusa (1450) había sugerido que las plantas crecen asimilando agua, y Sir Francis Bacon (1561-1624) escribe “el agua era el principal alimento de las plantas”. Jean Baptiste van Helmont (1577-1644) modifica esta opinión tras acuñar la palabra “gas” para describir las propiedades del CO2 entre las que destaca su influencia en el desarrollo vegetal y publicar el primer balance de materia, en su libro Ortus Medicinae. En él describe los resultados del cultivo cuidadoso de un vástago de sauce en un cajón de tierra y sus cálculos matemáticos, tras 5 años de experimentación. Concluye que el suelo en nada contribuía a la nutrición de la planta y sí las substancias presentes en el agua. Sus trabajos perciben la gran revolución que se avecina en los campos de la Química Agrícola, la Biología y la Fisiología Vegetal.
van Helmont conoce a Glauber (1604-1668) – descubridor de la acción fertilizante del salitre (nitrato de potasa), introductor de la palabra “nitro”” como un elemento más de la cosmogonia aristotélica (el quinto elemento) – y ambos generan una importante ruptura en el contexto de las explicaciones de los fenómenos vitales (discutidos ardorosamente en las Academias), al incluir los resultados experimentales, propios a cada investigador, en los conceptos de autores antiguos, de los que normalmente se ignoraba la justificación de los mismos.
Sir Hugh Plat, inicia el largo camino para descifrar las razones científicas que condicionan las buenas prácticas agrícolas del cultivo: “Es evidente que sólo el abono que se deposita sobre suelos áridos no podría de manera alguna enriquecerlo del mismo modo si no fuera por la sal que deja tras de sí la paja y el heno después de su descomposición. La lluvia que cae sobre estos estercoleros y que se escurre hacia los valles, también acarrea la sal del estiércol. El campo es más verde y espeso en aquellos lugares donde previamente habían estado los montones de estiércol. De esto se puede deducir que no es sólo el estiércol el que causa la fertilidad, sino la sal que la planta ha extraído del suelo”.
La Química Orgánica
El comienzo de siglo XIX se conmociona por la aparición de la teoría atómica de Dalton en 1804. Los elementos químicos están constituidos por partículas elementales que se denominan átomos. Avogadro enuncia la existencia de dos clases de moléculas, las “moléculas elementales” (átomos) y las “moléculas constituyentes” (moléculas).
Durante la primera mitad del siglo XIX, la Química Orgánica está condicionada por la aún vigente “teoría vitalista”, enunciada el siglo anterior por Bergman: las substancias químicas son orgánicas o inorgánicas. Las primeras formando parte de los seres vivos, sólo podían ser sintetizadas gracias a la “fuerza vital”, fuerza de carácter sobrenatural no abierta a la experimentación de laboratorio. Mulder y Berzelius intercambian conocimientos sobre la composición de las substancias pues, o son óxidos de radicales compuestos o son combinaciones de dos o incluso varios óxidos de este tipo. Wöhler (1800-1882) sintetiza accidentalmente urea en 1828: La “teoría vitalista” ha muerto.
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| Química Orgánica |
A partir de este momento, la Química Orgánica comienza un desarrollo acelerado y paralelo al de la Química Fisiológica (cruce entre la Química Orgánica y la Fisiología). Justus von Liebig (1803-1873) desarrolla técnicas de análisis cuantitativo y las aplica a los sistemas biológicos. Es el primer químico en demostrar que el calor de los cuerpos de los animales se debe a la combustión de los alimentos ingeridos. Describe los ciclos del C y N en animales y plantas. En 1840 puntualiza que los compuestos orgánicos vegetales se sintetizan a partir de CO2 del aire, mientras los compuestos nitrogenados se derivan de precursores del suelo. En 1843 especula sobre los ácidos oxálico, cítrico ó málico como intermediarios en la síntesis vegetal de carbohidratos, que tanta importancia tienen hoy en la asimilación de nitratos y en la aparición de los carbonatos en el suelo.
El conocimiento sobre fotosíntesis alcanza avances definitivos. Nicholas-Thèodore de Saussure publica en 1804 experimentos que representan el primer tratamiento del tema de la fotosíntesis, utilizando métodos cuantitativos y una terminología química moderna. Desarrolla la primera ecuación que define el balance de la fotosíntesis. Renè Dutrochet expuso en 1837 que la clorofila es necesaria para la fotosíntesis. Charles Daubeny publicó en 1836 la eficiencia de las diferentes partes del espectro lumínico en la fotosíntesis que Wilhelm T. Engelmann completa en 1882 al describir cómo la luz del rojo era la más efectiva. John W. Drapor (1844) muestra que las plantas que crecen en soluciones de bicarbonato sódico pueden liberar O2 en presencia de luz. Su método experimental es uno de los más elegantemente concebido. En 1898, Barnes propone el término “fotosíntesis”.
Von Liebig ejerció su influencia sobre numerosos alumnos (incluidos ingenieros y futuros edafólogos), entre los que destaca Kekulé (quien da nombre definitivo a la Química Orgánica e indica que la Química Fisiológica es la que se ocupa de los procesos químicos que se verifican en los organismos, tanto plantas (Fitoquímica) como animales (Zooquímica). Kekulé formula el anillo bencénico después de soñar con un juego infantil en el que dos grupos de niñas (entre ellas su hija) hacían dos corros concentricos girando en sentido opuesto. Van’t Hoff propone el desarrollo tridimensional de las fórmulas orgánicas, junto con una observación relativa a la relación entre las capacidades de rotación óptica y complementa a Fisher (1852-1919) en sus trabajos sobre la estructura de los azúcares, la descripción del enlace peptídico y su papel en la estructura de las proteínas.
En el campo de la Físico-Química, Mayer (1842) enuncia la primera ley de la termodinámica y su aplicación a los seres vivos, que completa tres años más tarde junto con von Helmholtz y que tienen una extraordinaria repercusión en todos los campos de la Ciencia.
En Biología, Schleiden y Schwann, expresan la teoría celular (la célula es la unidad básica estructural de todos los organismos), facilitan la transformación de la Biología desde una ciencia observacional en una ciencia experimental y estimulan la colaboración entre químicos y fisiólogos. Von Hoppe-Seyler, utiliza por primera vez en 1877 el término “Bioquímica” que con el tiempo ratifica Carl Neuberg en 1903 a la par que nos muestra el proceso fermentativo como una ruta metabólica. En 1833, Payen y Persoz aíslan la primera actividad enzimática -la amilásica- cuya verdadera dimensión se adquiere gracias entre otros a Berthelot (1837), cuando sugirió que las fermentaciones consistían en la acción catalítica que los seres vivos ejercían sobre las substancias químicas que reciben, a Theodor Schwann, quien nos habla en 1836 de que la putrefacción y la fermentación son realizadas por microorganismos y a von Liebig (1839), que mantiene que fermentos no vivos causan la fermentación, y abre una controversia sobre si la fermentación es un proceso vital ó no. Kühne (1878) acuña el nombre de enzima, Edward Buchner (1897) descubre que las levaduras trituradas, exentas de células vivas podían transformar la glucosa en etanol y CO2 y Pasteur consigue demostrar que las fermentaciones son producidas no sólo por levaduras, sino también por otros microorganismos, impulsando el estudio del metabolismo en los seres vivos.
En Patología Vegetal, Bènèdict Prèvost (1807) muestra que un organismo vivo es el responsable de la enfermedad de la hinchazón del trigo, Miles Berkeley (1845) ve que un moho era el responsable del tizón de la patata y contribuye a la clasificación de los hongos, y Dimitri Ivanovski (1892) descubre un agente causante de enfermedad, más pequeño que las bacterias: los virus. Al final de siglo, otro ruso genial, Vinogradsky, da pie a la ciencia de la Microbiología, utilizando como campo de investigación los microorganismos del suelo y clasificando más de un millón de especies.
En otros campos, como la Histología Vegetal, Max Schultze observa en 1864 los plasmodesmos, hecho básico en la concepción actual de la organización arquitectónica y nutricional y funcional de los tejidos vegetales. En genética Gregor Mendel publica en 1866 sus investigaciones sobre híbridos vegetales y su subsecuente comportamiento. Sus leyes fueron olvidadas 36 años. Ernst Charles Darwin (1844) propone la teoría de la selección natural. Heinrich Haeckel (1866) es el primero que usa el término “ecología” para describir el estudio de los seres vivos y sus interacciones con otros seres y con su medio ambiente. En Matemática Aplicada, Karl Pearson (1894) publica la primera de una serie de contribuciones a la teoría matemática de la evolución. Aporta métodos para analizar la distribución de la frecuencia estadística, estudiados al detalle, que fueron básicos en los desarrollos matemáticos que hoy operan en la Edafología.
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| Histología Vegetal |
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.
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).
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.
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