Cartografía genética del suelo : Revista Pesquisa Fapesp

Un método inédito para el mapeo mineral del suelo cuenta con potencial como para mejorar la agricultura en los países de clima tropical. Esta técnica, desarrollada por investigadores de la Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias de la Universidade Estadual Paulista (FCAV-Unesp), en su campus de la localidad de Jaboticabal (São Paulo), se vale del rastreo magnético para determinar las características agronómicas y ambientales del suelo. La información obtenida se utiliza para orientar a los agricultores acerca de las mejores áreas para el plantío de las diferentes variedades de cultivos y la cantidad adecuada de fertilizantes, correctores de suelos y herbicidas que deben emplear en cada parcela de tierra, reduciendo el gasto en insumos y el impacto ambiental de la producción.

“Los suelos no son todos iguales. Incluso pequeñas fracciones de terreno ubicadas muy cerca entre sí pueden tener composiciones físicas, químicas, biológicas y minerales diferentes”, explica el ingeniero agrónomo José Marques Júnior, líder del grupo de investigación denominado Caracterización del Suelo con Fines de Manejo Específico (CSME) de la Unesp, que desarrolló la nueva técnica. Los suelos de cultivo, según informa el investigador, están formados por agua, aire, materia orgánica y minerales, y estos últimos constituyen aproximadamente el 45 % de la composición total.

La mineralogía estudia el suelo en sus fracciones nanométricas, centrándose en lo que se denominan arcillas, partículas minerales de un tamaño menor a 0,002 milímetro (mm). El propósito consiste en determinar su capacidad de retener y proveer a las plantas elementos nutrientes tales como fósforo, nitrógeno, potasio, calcio y también agua. Los científicos comparan la caracterización mineral del suelo con la secuenciación del ADN de una persona.

Grupo De Investigación CSME/Unesp En sentido horario: análisis de la composición del suelo por fluorescencia de rayos XGrupo De Investigación CSME/Unesp

“Así como el ADN incide en las características humanas y de otras especies, los diferentes tipos de minerales tienen impacto en las características agronómicas y ambientales del suelo”, define el ingeniero agrónomo Diego Silva Siqueira, quien realizó su maestría y su doctorado en el grupo del CSME bajo la dirección de Marques Júnior. “La propuesta es proveerle al agricultor una especie de mapa genético de su área de cultivo, que podrá utilizarse en diferentes prácticas agrícolas”. El mapeo efectuado por el CSME realiza una lectura de los minerales magnéticos que componen el suelo. Cualquier cambio en la firma magnética del terreno, explica Silva Siqueira, expresa una variación de esos minerales y, por consiguiente, de su potencial agrícola y ambiental.

“Esta es una técnica adecuada para los suelos tropicales y subtropicales, que son abundantes en óxidos de hierro, aluminio y otros minerales con marcada expresión magnética, que funcionan como una especie de nanoimán, pero no se adapta tanto al suelo de los países con clima templado, que poseen una concentración menor de esos minerales magnéticos y una mayor abundancia de arcillas silicatadas”, precisa Marques Júnior. La lectura magnética se emplea desde hace décadas en el ámbito de la minería y en la industria química, para la fabricación de pinturas y en la ingeniería de materiales sintéticos. El CSME expandió el uso de la técnica a la agricultura en grandes áreas. Es un recurso que está siendo adoptado por los productores de café en el estado de Minas Gerais y por los de caña de azúcar en el estado de São Paulo.

En septiembre de 2019, Silva Siqueira y otros dos ingenieros agrónomos, Gustavo Pollo, egresado del CSME, y Renan Gravena, se asociaron para crear la startup Quanticum, que ofrece servicios de mapeo magnético de áreas agrícolas. Obtuvieron para ello el respaldo financiero del Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe) de la FAPESP, con la mira puesta en la realización de un estudio sobre la prospección magnética del suelo en la caficultura tropical. “Brasil produce un tercio de la producción mundial de café, pero no explota completamente todo su potencial en el mercado de granos especiales”, explica Silva Siqueira.

El mapeo magnético despertó el interés de la Federación de Caficultores de Cerrado Mineiro, una entidad que agrupa a 4.500 productores de esa zona del estado de Minas Gerais. “Con el paso del tiempo hemos perfeccionado bastante nuestro conocimiento sobre los elementos que inciden en el terroir del café, tales como el clima, la altitud y el régimen hídrico. El mapeo nos permitirá profundizar en el conocimiento del suelo, un factor esencial para el cultivo”, comenta Juliano Tarabal, superintendente de la entidad. El terroir es la suma de las características específicas de una región agrícola, que hace posible la producción de una bebida única. “Un café producido en un terroir noble puede llegar a costar 100 reales el kilo en el supermercado, alrededor de ochos veces más que un café corriente”, informa el ejecutivo.

Según Tarabal, el mapeo proveerá un registro de las características de cada parcela y, al plantar nuevamente, el caficultor podrá elegir la variedad de planta que se adapte mejor a cada fracción del terreno. “Podremos garantizarle a los compradores las características exactas del grano entregado y certificar el origen de la producción”, declara. Un primer productor del municipio de Patrocínio, en Minas Gerais, ha comenzado a utilizar esta técnica. El café es un cultivo bianual y se espera que sean necesarias al menos dos cosechas para realizar un análisis adecuado de esta experiencia.

Grupo De Investigación CSME/Unesp Muestras con diferentes concentraciones de hierroGrupo De Investigación CSME/Unesp

En la mayor cooperativa de caficultores del mundo –Cooxupé–, que agrupa a 15.800 productores del sur de Minas Gerais y del interior de São Paulo, tres de los asociados mineiros están experimentando con la técnica. El gerente de desarrollo técnico de la cooperativa, Mário Ferraz de Araújo, estima que el mapeo magnético les permitirá a los productores calcular la dosis adecuada de fertilizante y la aplicación de herbicidas de acuerdo con las necesidades reales de cada área plantada.

Según sostiene, el costo integral actual de producción de cada hectárea (ha) cultivada de café de la variedad arábica fluctúa entre 8.500 y 10 mil reales. De ese total, unos 4 mil reales se gastan en fertilizantes y correctores del suelo. “Un uso más racional de los insumos podría mejorar considerablemente el balance financiero de la producción”, enfatiza. “En un año bueno, 1 hectárea rinde alrededor de 30 sacas [de 60 kg] de café, lo que representa una facturación de alrededor de 15 mil reales. En un año malo, se reduce a 10 mil reales. En este último caso, eso significa que los fertilizantes y abonos se llevan el 40 % de la facturación del productor”, analiza.

La caracterización mineral del suelo reduce la cantidad de análisis granulométricos, que indican los porcentajes de arena, arcilla y limo (fragmento mineral de un tamaño intermedio entre la arena y la arcilla), en su composición, y químicos, que determinan la acidez y la disponibilidad de nutrientes. “El mapeo del suelo permite definir cuáles son las áreas heterogéneas y definir dónde hacer las recolecciones para el análisis químico, reduciendo la cantidad de colectas”, dice el ingeniero agrónomo Alberto Vasconcellos Inda, coordinador del Programa de Posgrado en Ciencia del Suelo de la Universidad Federal de Rio Grande do Sul (UFRGS).

Grupo De Investigación CSME/Unesp Lectura del magnetismo del suelo mediante el uso de susceptibilímetrosGrupo De Investigación CSME/Unesp

Otro de los beneficios está dado por la idoneidad de los estudios químicos y físicos, que permite una indicación precisa de los nutrientes necesarios para la fertilización de la parcela por cultivarse. “Cuanto mejor sea la calidad de la información, menor es el riesgo de un uso inadecuado de los insumos. El empleo excesivo de nutrientes como el nitrógeno en los cultivos puede llegar a contaminar las napas freáticas y los cursos de agua superficiales”, dice el agrónomo.

Los estudios de caracterización del suelo se remontan al final del siglo XIX. La técnica más reputada, la difracción de rayos X (DRX), le valió al físico alemán Max von Laue (1879-1960) el Premio Nobel de Física de 1914. El grado de precisión del DRX es de un 95 %, lo que los mineralogistas califican como el estándar de uso corriente. Otros métodos que se emplean para la caracterización del suelo son la espectroscopía de Mössbauer, que utiliza la radiación gamma y los análisis termodiferencial (ATD) y termogravimétrico (ATG).

Estas cuatro técnicas ofrecen resultados superiores a un 85 %. Sin embargo, todas ellas tienen tres problemas en común: son caras, demandan tiempo y exigen profesionales altamente calificados para el manejo de los dispositivos. Según Alberto Inda, estos problemas dificultan la utilización generalizada de estas tecnologías en la agricultura tropical y subtropical.

Cada prueba de difracción de rayos X analiza solamente un mineral por un costo promedio de 300 reales, según el análisis de mercado realizado en Quanticum. Una muestra típica del suelo brasileño contiene más de 10 minerales que, incluso en pequeñas cantidades, tienen impacto en el potencial agronómico de la tierra. Según Silva Siqueira, teniendo en cuenta las metodologías tradicionales, se necesitan más de 2 mil reales para elaborar un dictamen que muestre los tipos y cantidades de minerales en un único punto de muestra. El inventario de un área agrícola de mil hectáreas, a razón de una muestra del suelo por hectárea, no cuesta menos de 2 millones de reales.

Usina São Martinho Muestras del suelo en Usina São Martinho, en el interior paulista, sometidas al análisis químico convencionalUsina São Martinho

En Quanticum se realiza la lectura de los minerales por medio de sensores que miden la susceptibilidad magnética, los susceptibilímetros. Una única lectura verifica los principales minerales presentes en la muestra. El costo del informe técnico varía entre 5 y 30 reales por hectárea, dependiendo del nivel de precisión y de otras informaciones, como por ejemplo, las recomendaciones de fuentes de abono. “En comparación con las técnicas que se consideran estándar, el resultado obtenido tiene una precisión entre un 15 % y 20 % menor, pero su costo es mucho más accesible para el agricultor”, dice Diego Silva Siqueira.

Lo ideal es que el mapeo magnético se repita en los años siguientes, pero siempre con cantidades de muestras menores, alrededor de un 40 % menos. Luego de ese seguimiento inicial, se recomienda realizar un análisis específico, mediante la recolección de una muestra del terreno destinada a contemplar alguna situación específica, tal como un sector de la hacienda en el que se implantará un nuevo cultivo o una parcela que haya sufrido una intensa compactación.

Usina São Martinho, uno de los mayores productores y procesadores de caña de azúcar del mundo, fue pionera en el uso de la técnica para el manejo de la plantación de la caña, habiendo mapeado las 80 mil hectáreas de su unidad de Pradópolis, en el interior paulista. El trabajo fue llevado a cabo por un equipo de graduados o con posgrado en la FCAV-Unesp de Jaboticabal, que formaban parte del grupo de investigación CSME.

En opinión del gerente agrícola de la central azucarera, Luís Gustavo Teixeira, el mapeo magnético permite conocer los pormenores del suelo y posibilita un uso más eficiente y también más racional de los insumos, contribuyendo para lograr un aumento de la productividad y a la sostenibilidad ambiental del proceso. La caracterización del suelo que provee el mapa magnético no solo se utiliza para determinar las características del suelo. La técnica le ha servido a São Martinho para identificar las áreas de cultivo de la caña de azúcar con potenciales diferentes de compactación, orientando así el manejo de esas parcelas.

Federación de Caficultores del Cerrado Un secadero de café en Minas Gerais: los productores del estado ya están usando el mapeo mineral del suelo en sus plantacionesFederación de Caficultores del Cerrado

Teixeira explica que los suelos pueden compactarse tanto por causas naturales, como el impacto de las gotas de lluvia, como por la actividad humana en el ambiente, el caso del tránsito de maquinaria agrícola, por ejemplo. La compactación dificulta el desarrollo de las plantas, ocasionando una merma del potencial productivo del área. Es por eso que resulta necesario realizar de tanto en tanto tareas de descompactación, utilizando arados de subsuelo –o subsoladores–, que generalmente trabajan a una profundidad fija. La lectura magnética ayuda a identificar la profundidad de la capa compactada. “La información certera genera una mayor eficiencia, reduciendo los costos operativos, en combustibles, por ejemplo, y una mejor conservación del suelo”, informa el gerente de São Martinho.

José Marques Júnior cita datos de la agencia para la Alimentación y la Agricultura (FAO) de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) para recordar que el impacto económico generado por el manejo inadecuado del suelo representa un costo anual de 70 dólares por persona en todo el mundo, un monto que, a su juicio, podría reducirse sustancialmente mediante un conocimiento minucioso de las áreas agrícolas.

La FAO también estima que la producción mundial de alimentos deberá incrementarse en un 70 % para alimentar en forma adecuada a una población global que se estima en casi 9.800 millones de personas para 2050. Según la agencia, Brasil será responsable de un 40 % del aumento en la producción. Para Marques Júnior, el país puede alcanzar esa meta sin necesidad de ampliar las fronteras agrícolas en la Amazonia, en el Pantanal o en el Bosque Atlántico. “En la actualidad, ya tenemos 100 millones de hectáreas que han sido ocupadas y posteriormente abandonadas por falta de un conocimiento adecuado del suelo”, subraya.

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