La relación de saturación de cationes básicos (BCSR, del inglés Base-cation saturation ratio) es un método para interpretar los resultados de las pruebas de suelo que se usa ampliamente en la agricultura sostenible, respaldado por el Servicio Nacional de Información sobre Agricultura Sostenible (ATTRA) y se afirma que se usa con éxito en más de un millón de acres (4,000 km2) de tierras agrícolas en todo el mundo. El método tradicional, tal como lo utilizan la mayoría de los laboratorios universitarios,McLean, E.O. 1977. Contrasting concepts in soil test interpretation: Sufficiency levels of available nutrients versus basic cation saturation ratios. p. 39–54. In T.R. Peck et al. (ed.) Soil testing: Correlating and interpreting the analytical results. ASA Spec. Publ. 29. ASA, CSSA, and SSSA, Madison, WI. se conoce como "nivel de suficiencia", nivel de suficiencia de nutrientes disponibles (SLAN) o sistema Index (Reino Unido). El sistema de nivel de suficiencia se ocupa únicamente de mantener los niveles de nutrientes disponibles para las plantas dentro de un rango bien estudiado, asegurándose de que no haya ni deficiencia ni exceso. En el sistema BCSR, los cationes del suelo se equilibran de acuerdo con proporciones variables que a menudo se declaran como suelo 'ideal' o 'equilibrado'. Estas proporciones pueden ser entre cationes individuales, como la proporción de calcio a magnesio, o pueden expresarse como un porcentaje de saturación de la capacidad de intercambio catiónico (CEC) del suelo. La mayoría de las teorías del "suelo ideal" enfatizan ambos enfoques.
Los cationes 'básicos' se limitan a calcio, magnesio, potasio y sodio, y estos son los nutrientes principales que los métodos BCSR están más preocupados por equilibrar. Sin embargo, muchos defensores de las teorías del "suelo ideal" también destacan la importancia de equilibrar los aniones fósforo, azufre y cloro, así como numerosos elementos menores y traza. El sistema SLAN convencional generalmente no analiza elementos menores y traza a menos que exista una causa suficiente para sospechar una deficiencia o toxicidad.
Los partidarios de BCSR argumentan que un suelo equilibrado utilizando sus métodos conduce a un mayor rendimiento de los cultivos y una mayor calidad nutricional, así como a un aumento de la actividad biológica del suelo y las propiedades físicas de labranza, aireación y retención de humedad. Actualmente no hay datos de investigación o ensayos disponibles públicamente para respaldar estas afirmaciones, pero los sistemas BCSR se usan bastante ampliamente en granjas orgánicas y se pueden encontrar muchos testimonios positivos de agricultores y jardineros en Internet y en la literatura de agricultura alternativa. En la mayoría de las circunstancias, seguir los sistemas BCSR no producirá efectos negativos. La principal preocupación de los agricultores es simplemente el gasto innecesario de aplicar enmiendas al suelo más allá de lo que el cultivo realmente puede utilizar.
Historia de los métodos BCSR El principio de intercambio de cationes fue descubierto por Thomas Way y John Bennet Lawes en la Estación Experimental de Rothamsted en el . En 1892, Oscar Loew observó que tanto el calcio como el magnesio pueden ser tóxicos para las plantas cuando hay un exceso de uno y una deficiencia del otro, lo que sugiere que puede haber una relación Ca:Mg óptima.Loew, O. 1892. Uber die physiologischen Funktionen der Kalzium- und Magnesia-Salze im Pflanzenorganismus. Flora 75:368–394. En 1901, Oscar Loew y D. W. May realizaron más pruebas y sugirieron una proporción ideal de Ca:Mg de 5:4, aunque para varias especies se obtuvo un crecimiento máximo en una amplia gama de proporciones. En 1916, Lipman concluyó que, si bien algunos investigadores parecían haber identificado proporciones "óptimas" de Ca:Mg para ciertas especies, no había evidencia de que la proporción Ca:Mg influyera en el crecimiento.Lipman, C.B. 1916. A critique of the hypothesis of the lime/magnesia ratio. Plant World 19:83–105, 119–133.
Más tarde, en 1933, Moser también llegó a la misma conclusión que Lipman de que no había evidencia de que la relación Ca:Mg influyera en el rendimiento. Encontró que en suelos con alto contenido de magnesio, los bajos rendimientos se debían a una deficiencia de calcio, más que a un desequilibrio. Esto significaba que el encalado aumentaría el rendimiento, pero solo hasta el punto en que se corrigiera la deficiencia.Moser, F. 1933. The calcium–magnesium ratio in soils and its relation to crop growth. J. Am. Soc. Agron. 25:365–377.
William Albrecht y la Universidad de Misuri Desde finales de la década de 1930, William Albrecht, presidente del Departamento de Suelos de la Universidad de Misuri, comenzó a trabajar en la Estación Experimental Agrícola de Misuri investigando las proporciones de cationes y el crecimiento de las leguminosas. Albrecht había estado investigando la nutrición del ganado, habiendo observado que ciertos pastos parecían propicios para una buena salud, y en algún momento llegó a la conclusión de que el equilibrio ideal de cationes en el suelo era "H, 10%; Ca, 60 a 75%; Mg, 10 a 20%; K, 2 a 5%; Na, 0,5 a 5,0%; y otros cationes, 5%".Albrecht, W.A. 1975. The Albrecht papers. Vol. 1: Foundation concepts. Acres USA, Kansas City. A su muerte dejó sus papeles a su amigo Charles Walters, quien promovió las ideas al fundar la revista Acres USA, que sigue estando en el centro del movimiento del suelo ideal.
Albrecht descartó el pH del suelo y afirmó que "las plantas no son sensibles ni están limitadas por un valor de pH particular del suelo". En cambio, creía que los beneficios de encalar el suelo se derivan del calcio adicional disponible para la planta, no del aumento del pH. Esta creencia ha sido sostenida por seguidores hasta el día de hoy, a pesar de mucha evidencia en contrario.Bruce, R.C., Warrell, Edwards and Bell. 1988. Effects of aluminium and calcium in the soil solution of acid soils on root elongation of Glycine max cv. Forrest. Aust. J. Agric. Res. 39:319–338.Alva, A.K., Edwards, Asher and Suthipradit. 1987. Effects of acid soil infertility factors on growth and nodulation of soybean. Agron. J. 79:302–306.Foy, C.D. 1984. Physiological effects of hydrogen, aluminium, and manganese toxicities in acid soil. p. 57–97. In F. Adams (ed.) Soil acidity and liming. Agron. Monogr. 12. 2nd ed. ASA, CSSA, and SSSA, Madison, WI.Liebhardt, W.C. 1981. The basic cation saturation ratio concept and lime and potassium recommendations on Delaware's Coastal Plain soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 45:544–549. Como gran parte de la investigación inicial sobre BCSR donde no se controló el pH del suelo, es difícil sacar conclusiones sólidas de la investigación de Albrecht en apoyo de BCSR.
Bear, Graham y desarrollos posteriores Aproximadamente al mismo tiempo que Albrecht trabajaba en Misuri, F. E. Bear en Nueva Jersey estaba investigando si las enmiendas de calcio podrían usarse para limitar el exceso de absorción de potasio en las plantas de alfalfa para reducir los costos de fertilizantes. A partir de estos estudios, emitió un boletín con Prince y Malcolm en 1945 que tentativamente proponía una proporción de "suelo ideal" donde las proporciones de cationes intercambiables eran 65% Ca, 10% Mg, 5% K y 20% H.Bear, F.E., Prince and Malcolm. 1945. Potassium needs of New Jersey soils. Bull. 721. New Jersey Agric. Exp. Stn., New Brunswick. Confirmaron su hipótesis con más experimentos en 1948 (publicado con Toth).Bear, F.E., S.J. Toth, and A.L. Prince. 1948. Variation in mineral composition of vegetables. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 13:380–384.
En 1959, E. R. Graham sugirió una modificación a las proporciones de Bear donde el calcio podría oscilar entre el 65% y el 85% de la CIC.Graham, E.R. 1959. An explanation of theory and methods of soil testing. Bull. 734. Missouri Agric. Exp. Stn., Columbia. Tanto Bear como Graham llegaron a estas conclusiones después de analizar varios suelos y notar una correlación entre las proporciones de cationes y la productividad de los suelos. Aunque las ciencias modernas generalmente evitan la deducción de este tipo en favor de las pruebas en un entorno más controlado, se considera un método válido en agronomía y ecología, donde la complejidad del entorno natural hace que las técnicas reductivas sean menos útiles. Sin embargo, ni Bear ni Graham parecen haber probado sus teorías variando las proporciones y estudiando los efectos.
En 1981, Baker y Amacher redefinieron la proporción ideal como 60–80% Ca, 10–20% Mg, 2–5% K.Baker, D.E., and M.C. Amacher. 1981. The development and interpretation of a diagnostic soil-testing program. Pennsylvania State University. Una década más tarde, Neal Kinsey coescribió un libro con Charles Walters llamado "Hands on Agronomy" en el que definió las proporciones ideales como 60-70% Ca, 10-20% Mg, 3-5% K, 1% Na, 10-15% H, 2-4% otros cationes.
Ciertos estudios realizados en 2008-2011 plantean dudas sobre la eficacia de BCSR.
BCSR y rendimiento de la planta Toth, en un experimento posterior para investigar las proporciones del "suelo ideal" en el que había trabajado previamente con Bear, llegó a la conclusión de que mientras el calcio fuera el catión dominante, ninguna proporción específica de cationes producía un mejor rendimiento de trébol ladino.Giddens, J. and Toth. 1951. Growth and nutrient uptake of ladino clover on red and yellow grey-brown podzolic soils. Incluso con Mg y K tan altos como 40%, muy por encima del rango "ideal", no se obtuvo diferencia en el rendimiento.
Desde entonces, otros estudios han sacado conclusiones similares que no muestran relación entre el rendimiento y las proporciones de cationes, siempre que el calcio sea más abundante que el magnesio.McLean, E.O. and Carbonell. 1972. Calcium, magnesium, and potassium saturation ratios in two soils and their effects upon yield and nutrient contents of German millet and alfalfa. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 36:927–930.Hunter, A.S. 1949. Yield and composition of alfalfa as influenced by variations in the calcium–magnesium ratio. Soil Sci. 67:53–62.Key, J.L., Kurtz and Tucker. 1962. Influence of ratio of exchangeable calcium–magnesium on yield and composition of soybeans and corn. Soil Sci. 93:265–270.Western Australian No-Tillage Farmers Association. 2005. WANTFA Meckering R&D Site Trial Results 2004. WANTFA, Perth, Western Australia. Aunque las investigaciones han investigado principalmente las proporciones de calcio, los estudios que analizaron las proporciones de potasio y magnesio tampoco mostraron diferencias en el rendimiento, siempre que no hubiera una deficiencia o un exceso.Rehm, G.W., and R.C. Sorensen. 1985. Effects of potassium and magnesium applied for corn grown on an irrigated sandy soil. Soil Sci. Soc. Amer. J. 49:1446–1450.Ologunde, O.O. and Sorensen. 1982. Influence of concentrations of K and Mg in nutrient solutions on sorghum. Agron. J. 74:41–46.Bear, F.E., Prince, Toth and Purvis. 1951. Magnesium in plants and soil. Bull. 760. New Jersey Agric. Exp. Stn., New Brunswick. De hecho, parece que los primeros resultados positivos de los ensayos de Bear y colaboradores pueden atribuirse directamente al pH del suelo.
BCSR y calidad nutricional