Degradación de las propiedades agrobiológicas de los suelos ferralíticos rojos lixiviados por la influencia antrópica y su respuesta agroproductiva al mejoramiento

Fernando Morell Planes** y Alberto Hernández Jiménez*

* Investigadores. Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA). Carretera De Tapaste km 31/2. San José de las Lajas, Provincia Habana. Cuba. Email: fmorell@inca.edu.cu ; ahj@inca.edu.cu. 

RESUMEN

En el trabajo se exponen los principales resultados de la caracterización agrobiológica de los suelos, que se aplicana los Ferralíticos Rojos Lixiviados (Nitisol Ródico Éutrico, NR), presentes en la Provincia Habana. Sobre la base del estudio de 3 perfiles de los suelos NR en diferentes formas de uso de la tierra (desde suelos bajo arboleda permanente de Ficus sp., suelos bajo frutales de 30 años o más, hasta suelos bajo cultivos intensivos de más de 30 años), se deter­minaron los cambios que ocurren en las propiedades de este tipo de suelo, principalmente por el color, estructura, conte­nido en materia orgánica, factor de dispersión, densidad apa­rente, así como una caracterización biológica de los mismos, determinando aspectos como microbiota total, conteo de esporas endémicas de hongos micorrízicos arbusculares (HMA), conteo de micelio, peso del endófito, densidad visual, porcentaje de infección y determinación de glomalina. Se demostró la estrecha relación entre el estado de conservación del suelo en cada caso con el estado estruc­tural de los mismos, así como la diversidad biológica presente en los suelos, notándose mayores valores en todos los aspectos evaluados en los suelos más conservados, disminuyendo progresivamente hacia los suelos más degradados producto de la influencia antrópica.

Palabras Clave: Acrisoles; biología de suelos; impactoambiental; manejo de suelos.

Degradation of properties agrobiological of red grounds ferralíticos leached by the anthropic influence and its answer agroproductiva to the improvement

SUMMARY

A physical and biological characterization was carried out on three soil profiles characteristics of Lixiviated Red Ferralitic soils (Rhodi Eutrhic Nitisols) which had been under different tillage and managements practices (permanent ficus groves, fruits plantations older than 30­year-old, and intensived cultivated soils for more than 30 years). In each soil, there were evaluated some physical (color, soil structure, soil organic mater content, dispertion soil factor, and soil bulk density), and biological determinations (total microbiota, number of endemic AMF spores, mycelial number, endophytic weight, visual density, infection percentage, and glomalin content). A close relationship between the soil degradation level with soil structure and edaphic biodiversity was observed; the highest values were recorded on the most preserved soils, but them progressively decreased with decreases in the soil degradation, as a result of an anthropic influence.

Key Words: Acrisols; soil biology; environmentalimpact; soil management.

RECIBIDO: junio 12, 2007  ACEPTADO: mayo 14, 2008

INTRODUCCIÓN

Desde finales del siglo pasado, se viene prestando gran atención al problema de la degradación de los suelos en el mundo y sobre todo en las regiones tropicales debido a que los procesos ocurren en forma más enérgica como resultado del clima, la aplicación de tecnologías sofisticadas con altos insumos en la agricultura y el subdesarrollo.

En efecto, la solución de los principales problemas que afectan a los suelos agrícolas de Cuba, debe ser vista con un enfoque sistémico e integrador y no como una solución aislada, pues se concatenan factores naturales y antrópicos (Gerdermann y Nicolson, 1963). Es importante indicar que la sustentabilidad de los sistemas de producción, depende, fundamentalmente, del mante­nimiento de la productividad de los suelos a través del desarrollo, la restauración y mantenimiento de las condiciones físicas, químicas y biológicas, regulada en gran medida por la capacidad de reciclaje de los recursos orgánicos y las actividades de los microorganismos, que deben ser favorecidas por las acciones de manejo que se realicen (Hernández et al., 2005).

Los microorganismos constituyen un factor importante en el proceso de formación de suelo; participan en la transformación de compuestos orgánicos y minerales, e influyen en el contenido y movilidad de los macro y microelementos, así como en su balance y asimilación por las plantas. Teniendo en cuenta el papel multifacético que ellos juegan en el suelo, numerosos investigadores en todas las regiones del mundo, han desarrollado estos estudios, con el fin de conocer la dirección e intensidad de los procesos edáficos regidos por las biocenosis microbianas (Martínez et al., 1982, 1983 a y b).

Son numerosos los trabajos realizados por la mayoría de los investigadores con el objetivo de mejorar, o incrementar los rendimientos de los cultivos incluyendo aportes de diversas fuentes de abonos orgánicos e implementación de diferentes tipos de biofertilizantes, con diversos usos, respectivamente. No obstante, hasta el presente en Cuba, existen muy pocos resultados que diag­nostiquen con precisión los índices de la degradación de las propiedades de los suelos, tanto química – física y biológicas, resultado de la acción antrópica, así como la respuestas de estos índices a la aplicación de diferentes enmiendas mejoradoras.

Teniendo en cuenta la problemática expuesta se plantean los siguientes objetivos: Caracterizar algunos índices de degradación de las propiedades físicas, químicas y bio­lógicas en suelos Ferralíticos Rojos Lixiviados, en fun­ción de la influencia antropogénica. Contribuir al esta­blecimiento de índices de diagnóstico de la formación agrogénica en los suelos Ferralíticos Rojos Lixiviados, que sirvan para el perfeccionamiento de la clasificación y cartografía de los suelos de Cuba.

MATERIALES Y MÉTODOS

Para el trabajo se toman como base los resultados obte­nidos de la caracterización de los parámetros físicos, químicos y físico – químicos de los suelos en estudio, ubicados en la región de San José de las Lajas, Provincia, Habana, con relación a la influencia antrópica en los mismos.

Se seleccionaron tres perfiles de suelo Nitisol RódicoÉutrico (NR) localizados en áreas del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA).

Perfil 1. Tomado bajo plantación de mango, Mangifera indica, terreno el cual lleva plantado por más de 30 años.

Perfil 2. Tomado bajo arboleda de ficus (Ficus sp.).

Perfil 3. Tomado en área de cultivo intensivo, en la finca experimental “Las Papas”, la cual lleva desempeñándose por más de 30 años como unidad de producción.

La descripción de los perfiles se realizó por el Manual Metodológico para la Cartografía Detallada y la Eva­luación Integral de los Suelos de Hernández et al. (1995). La clasificación de los suelos se realizó por la Nueva Versión de Clasificación Genética de los Suelos de Cuba (Hernández et al., 1999), aplicando al mismo tiempo la clasificación por el World Reference Base (Deckers et al., 1998) y la clasificación Soil Taxonomy (Soil Survey Staff, 2003).

Para determinar el estado actual de los suelos en estudio teniendo en cuenta sus propiedades, se analizaron y caracterizaron los siguientes parámetros:

Caracterización morfológica

Tipos de horizontes genéticos, tipos de horizontes y ca­racterísticas de diagnóstico, transición entre los horizontes, color por Tabla Munsell (Munsell Soil Color Charts, 2000), tipo de estructura, consistencia, humedad, porosidad, inclusiones naturales, inclusiones artificiales.

Caracterización física y química

· pH (H2O) y pH (KCl), textura, microestructura, humedad, factor de dispersión, densidad aparente, densidad real, porosidad total, bases intercambiables, materia orgánica (MO), nitrógeno total.

Los métodos analíticos fueron los siguientes:

·  pH por potenciometría

· Composición mecánica por el método de Bouyoucos modificado, usando pirofosfato para la eliminación de los microagregados y NaOH como dispersante.

· Composición de microagregados por el método de Bouyoucos, sin utilizar reactivos químicos.

· Factor de dispersión por la división del porciento de arcilla de microagregados entre el porciento de arci­lla del análisis mecánico multiplicado por 100.

Densidad aparente en campo a través de la fórmula siguiente:

Donde:

D= densidad aparente

Ph = peso del cilindro con la tierra en húmedo

%W= porciento de humedad

· Densidad real por el método de los picnómetros

· Porosidad total por cálculo a través de la fórmula:

Donde:

Pt= porosidad total

D= densidad aparente

Pe= densidad real o peso específico

· Cationes intercambiables por el método con AcNH₄

· MO por Walkley y Black

· Nitrógeno total por el método colorimétrico con reactivo NESSLER

Todos los métodos analíticos expuestos anteriormente fueron realizados según Métodos para Prácticas de Edafología (Kaurichev y Mershin, 1984), el Manual de Laboratorio para el Análisis Físico de los Suelos (Luis y Martín, 2003) y por el Manual de Técnicas Analíticas para análisis de suelo, abonos orgánicos y fertilizantes químicos (Paneque et al., 2002).

Se determinaron los siguientes indicadores biológicos

1. Conteo de bacterias, hongos y actinimicetos, se reali­zó por el método de disolución-suspensión de suelo, con siembras superficiales en cápsulas Petri, mediante el empleo de los siguientes medios de cultivo: Rosa bengala (Hongos). Rojo congo (Azospirillum sp.), King B. (Pseudomonas sp.). YMA (Rhizobium sp.), SYP (Levaduras) y CAA (Actinomicetos)

2. Se determinó porcentaje de colonización micorrízica o frecuencia de Colonización (% Col.) mediante la Técnica de Tinción por Phillips y Hayman (1975) y se evaluó por el método de los Interceptos “Grin line Intersept” (Giovanetti y Mosse 1980).

3. Densidad Visual (% DV) y la Masa del Endófito (EA), parámetros que mide la intensidad de la colonización por Herrera et al. (1995). Así como se contó el núme­ro de esporas en cada suelo después del muestreo utilizando el sistema del tamizado y decantado por vía húmeda de los propágulos del hongo por Gerdemann y Nicolson (1963). La glomalina (total y fácilmente extraíble), por Wrigth y Upandhyaya (1999).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los datos referentes a los resultados de los análisis de las caracterizaciones químicas y físicas aparecen a continuación:

Cambio en el análisis mecánico, de microagregados y del coeficiente de dispersión

En el Cuadro 1 aparecen los resultados del análisis de textura y microagregados, donde un dato importante es la comparación del contenido en arcilla del análisis me­cánico y de microagregados, ya que estos últimos tienden a desintegrarse con la pérdida en el contenido en MO del suelo por el uso intensivo en la agricultura. Esta comparación permite el cálculo del coeficiente de dispersión del suelo. Este último valor es importante y se observan diferentes valores desde un coeficiente de dispersión bajo (menos de 15-20) en los perfiles bajo arboleda de ficus o frutales, hasta muy alto (alrededor de 50) en los suelos bajo cultivo intensivo (Morell et al., 2004; Hernández y Morell, 2006).

CUADRO 1. Análisis mecánico y de microestructura de los perfiles de los suelos (NR) estudiados.

Esto corrobora que el contenido de MO conjuntamente con el hierro forma microagregados estables en la parte superior del perfil como parte de la formación natural del suelo y que estos tienden a descomponerse por la influencia antropogénica, cuando el suelo es sometido al cultivo intensivo.

Comportamiento del peso volumétrico, peso específi­co y la porosidad total

Los resultados presentes en el Cuadro 2, el perfil 2 bajo plantación de ficus, tiene valores de densidad menores de 1 Mg/m³, y se mantiene relativamente bajo este valor hasta la profundidad de 47 cm. Para el caso del suelo bajo plantaciones de frutales la densidad es baja también, aunque aumenta a partir de los 22 cm. Para estos perfiles la densidad disminuye en profundidad, por debajo de 80­100 cm desde la superficie, donde el suelo se hace más friable.

CUADRO 2. Determinación de la densidad aparente, densidad real y porosidad total de los perfiles de suelos (NR) en estudio.

El caso más crítico se tiene en los perfiles estudiados bajo cultivo intensivo, en los cuales la densidad alcanza los valores más altos, llegando hasta 1,25 Mg/m3 en el horizonte Bt con la formación de un piso de arado. Estos valores alcanzan el umbral de la densidad crítica para estos suelos, que se ha determinado que es de 1,25 Mg/m3 para el cultivo de la caña de azúcar (Roldós, 1986).

Cambio del contenido de materia orgánica, pH y ba­ses intercambiables por la influencia antrópica

Por los datos del Cuadro 3, se destaca en primer lugar la disminución en el contenido en MO en los perfiles culti­vados. Hay un máximo en el suelo bajo arboleda de ficus (algo mayor de 9%, perfil 2), que hoy día es muy raro encontrar en estos suelos, siguiendo en ese orden el per­fil de suelo con frutales (perfil 1) y finalmente el suelo que ha estado bajo cultivo intensivo (perfil 3), en el cual la MO tiene un contenido menor de 2%.

CUADRO 3. Determinación del contenido en materia orgánica y características físico-química de los perfiles de lossuelos (NR) estudiados.

Caracterización biológica de los suelos en estudio Microbiota total

Las poblaciones presentes en este tipo de suelo, se observan en el Cuadro 4, donde se aprecia con mayor incidencia a las Bacterias totales, Pseudomonas y Levaduras, en el orden de 10⁶, siguiéndoles en orden de­creciente, los hongos filamentosos (10³), y Azospirillum, Rhizobium y Actinomicetos (10²).

CUADRO 4. Microbiota total endémica presente en los suelos en estudio. P1, medianamente conservado (Arboleda de mango) P2, conservado (Arboleda de ficus), y P3, suelo agrícola (Cultivo intensivo).

No se pudo apreciar un patrón definido de comporta­miento en la distribución microbiana de acuerdo al grado de degradación del suelo, aunque si se puede afirmar que existió una tendencia a la disminución, a medida que el suelo fue cambiando en su grado de deterioro, observán­dose de forma general los mayores valores poblacionales en los suelos, más conservados desde el punto de vista de su manejo (P2 y P1).

Extracción de esporas de los suelos en estudio

En los Cuadros 5, 6, y 7 se presentan los valores de es­poras por tipos de hongos micorrízicos arbusculares (HMA) encontrados en cada uno de los perfiles de suelo estudiados. En este caso no sólo se aprecia una tendencia a la disminución en las cantidades totales de esporas a medida que el perfil de suelo es más degradado (P2>P1>P3), sino también se vio afectada la abundancia de especie.

CUADRO 5. Conteo de esporas del perfil bajo arboleda de mango (P1)

R1 y R2: Réplicas utilizadas

CUADRO 6. Conteo de esporas del perfil bajo arboleda de ficus (P2)

CUADRO 7. Conteo de esporas del perfil bajo cultivo intensivo (P3).

R1 y R2: Réplicas utilizadas

En el perfil con mayor grado de conservación (P2), se observó la presencia de tres tipos de Glomus, Acaulos­pora y Sclerocystis, esta última ausente en los dos restantes perfiles. Otro aspecto interesante encontrado fue la diferencia en la viabilidad de especies en cada uno de los sitios analizados. En el caso del suelo más conser­vado, no se aprecian esporas necrosadas, sin embargo, en los otros dos perfiles, éstas constituyen más del 60% de la población de Glomales cuantificada.

Conteo de micelio

En el Cuadro 8 se presentan los resultados del conteo de micelios totales de HMA en cada uno de los suelos estudiados. Para esta variable se encontraron resultados muy similares a los hallados anteriormente en relación con la cantidad de esporas por tipo de hongos presentes en los suelos, es decir la concentración de micelio externo arbuscular en un mismo tipo de suelo, pero con niveles de degradación diferentes, también sufre variaciones con relación a las condiciones químicas - físicas y biológicas en donde se desarrolla.

CUADRO 8. Conteo de micelios totales de HMA de los suelos estudiados.

Colonización Micorrízica

Al analizar la colonización micorrízica, así como la intensidad de la misma y la masa del endófito arbuscular (Cuadro 9), se pone de manifiesto un comportamiento similar al encontrado para las variables anteriormente evaluadas. En este caso los mayores valores micorrízicos aparecen en los suelos más conservados, a medida que estos se degradan. También disminuyen marcadamente sus contenidos fúngicos en el interior radical.

CUADRO 9. Resultado de la tinción de raíces efectuada a plantas presentes en los suelos en estudio.

%Inf.: Porciento de Infección

D.V.: Densidad visual

P. End. : Peso del endófito

Este resultado se aprecia con mayor claridad en los contenidos de densidad visual y peso de endófito, variables que expresan no sólo la presencia del simbionte, sino la intensidad de la colonización. Se pudo constatar que en el suelo más conservado aparece una fuerte pre­sencia fúngica y un elevado peso de endófito, el cual va disminuyendo a medida que se va degradando el suelo por el efecto antropogénico, lo cual es un indicativo de la pérdida de la actividad micorrízica natural de estos suelos.

Extracción de glomalina

Los resultados del análisis de la glomalina, glicoproteína soluble específica de los HMA formadores (Cuadro 10), la cual esta estrechamente relacionada, conjuntamente con el micelio fúngico y las raíces de las plantas, y la formación de agregados, con la conjunta mejora de la estructura en los suelos (Olivé et al., 1994; Rillig et al., 2002; Purin et al., 2007; Rocier et al., 2008,). Aquí también se refleja una fuerte tendencia a la disminución a medida que los perfiles de suelos analizados estaban menos conservados, resultado que corrobora lo anterior-mente expuesto.

CUADRO 10. Extracción de glomalina presente en los suelos en estudio.

Muestras	Glomalina total (mcg ml-1)	Glomalina fácilmente extraíble (mcg ml-1)
P2 P2 P2 P2	8 739 8 492 8 796 8 206	6 054 3 198 7 597 7 368
Media	8,55	6 054
P1 P1 P1 P1	7 508 7 387 6 226 7 254	1 999 1 865 2 303 2 284
Media	7,09	2,11
P3 P3 P3	2 265 2 913 3 351	1 256 2 475 3 160

En esta variable se pudo constatar elevadas concentra­ciones en el suelo natural (P2) y una sensible disminución hacia el suelo más degradado (P3), es decir, en condicio­nes agrícolas de cultivo intensivo, lo cual esta muy rela­cionado, no sólo con las poblaciones de HMA, sino tam­bién con la actividad micorrízica encontrada en estas condiciones, que ha sido baja para todas las variables analizadas.

Otros autores quienes plantean que la agregación es un proceso complejo que incluye sustancias cementantes producidas por hongos, plantas y bacterias, las bacterias producen polisacáridos que evitan la desecación de las partículas y con ello amortiguan los ciclos de seca y hu­medad que disminuyen la agregación del suelo, todo lo cual se encuentra en estrecha relación con el estado de conservación en que se encuentre dicho suelo (Domingo et al., 1994 y Wright et al., 2007).

Se puede concluir que a medida que va siendo más intensa la acción antrópica, mayor serán las pérdidas en la estruc­tura de los suelos, hasta un punto que conlleva a la degra­dación de los mismos, así como la pérdida en sus conte­nidos en MO, nutrimentos para las plantas y poblaciónmicrobiana en general.Quedando, en cuanto al estado deconservación de los suelos la siguiente secuencia: Suelo bajo arboleda de ficus >Suelo bajo arboleda de frutales> Suelo bajo cultivo intensivo.

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