Clasificación de tierras agrícolas con fines de conservación de suelos en parcelas de uso hortícola, subcuenca Alto Motatán, Mérida-Venezuela

Agricultural land classification with soil conservation purposes in plots of horticultural use, Alto Motatán sub-basin, Mérida-Venezuela

N. Pineda, E. Jaimes, B. Hidalgo, J. Mendoza, J. González y H. Rodríguez

Grupo de Investigación de Suelos y Agua. Núcleo Universitario Rafael Rangel. Universidad de Los Andes. Avenida Isaías Medina Angarita, Sector Carmona, Trujillo, estado Trujillo, Venezuela.

Autor de correspondencia e-mail: pineida@ula.ve; jaimes@ula.ve; hidalbri_triz@hotmail.com; jgmendoz@ula.ve; jhonkg@cantv.net; mandoni500@hotmail.com

Resumen

Se determinó los Índices de Productividad y Riesgos de Erosión con el propósito de clasificar tierras agrícolas con fines de conservación en áreas montañosas tropicales. El área de estudio está ubicada en la Finca Gavilán 2, perteneciente al Comité de Riego Cruz Chiquita, localizado en la subcuenca Alto Motatán, parroquia La Venta, municipio Miranda, del estado Mérida. Se describieron 18 perfiles de suelo que representan 4,89 ha, obteniendo las características físicas y químicas que permitieron determinar las variables requeridas para calcular los índices antes indicados. Los resultados obtenidos muestran que los suelos tienen una productividad variable desde baja a muy alta, predominando una baja productividad (51,12%). Los factores más limitantes para la productividad de los suelos son los altos porcentajes de fragmento grueso y la poca profundidad efectiva del suelo. Todas las parcelas presentan un moderado riesgo de erosión, siendo la pendiente el principal factor que potencia la erosión del suelo. Finalmente, se obtuvo que el 63,80% de las parcelas clasificaron como tierras agrícolas en reserva (R), por presentar una productividad baja a moderada y moderados riesgos de erosión. El 36,20% restante clasifican como tierras en condición subcrítica (S), por tener productividad alta a muy alta y moderados riesgos de erosión. Se recomienda la utilización de prácticas conservacionistas para preservar la capa arable de estos suelos y mejorar los rendimientos de los cultivos.

Palabras clave: productividad, erosión, suelos, conservación, Alto Motatán.

Abstract

In order to classify agricultural lands with conservation purposes in mountain tropical areas, the Productivity Index and Erosion Risk Index were determined. The study area is located at the "Gavilán 2" farm, which belongs to the Cruz Chiquita Irrigation Committee, located at the sub-basin "Alto Motatán", "La Venta" parrish, Miranda municipality, Mérida State. 18 profiles of soil that represent 4.89 ha, were described, obtaining the physical and chemical characteristics that enabled to determine the required variables to calculate the indexes mentioned above. The obtained results shows that soils have a variable productivity from low to high, predominating a low productivity (51.12%). The most limiting factors for productivity in soils are the high percentages of coarse fragment and the low effective of soil depth. All the plots shows a moderate erosion risk, being the slope the main factor that increases the soil erosion. Finally, it was obtained that 63.80% of the plots classified as agricultural lands in reserve, since they present a low to moderate productivity and moderate erosion risk. The 36.20% remaining classify as lands in sub-critical condition, having a high to higher productivity and moderate erosion risk. The utilization of conservation practices to preserve the topsoil of these soils and to improve the yields of cultivations, are recommended.

Key words: productivity, erosion, soils, conservation, High Motatán.

Recibido el 8-5-2009 Aceptado el 14-9-2009

Introducción

La degradación de los suelos se debe principalmente a las características climáticas y de los suelos, y a un uso y manejo no apropiado de los recursos naturales, generalmente impulsados por presiones poblacionales, y por factores socioeconómicos; siendo necesario conocer la limitaciones y potencialidades de las tierras para planificar el ordenamiento agrícola conservacionista sustentado en su capacidad productiva.

En este sentido, Delgado y López (1995), desarrollaron un modelo erosión-productividad que permite obtener valores de productividad del suelo en función de las variables edáficas, estrechamente vinculadas al crecimiento y desarrollo de cultivos en condiciones de montañas tropicales. Una de las aplicaciones más importantes del modelo radica en su capacidad para predecir el efecto de la erosión sobre la productividad del suelo. Para validar esta aplicación del modelo, se compararon los resultados obtenidos por simulación con valores de productividad para diferentes niveles de remoción artificial de un suelo Typic Humitropepts de los andes venezolanos. Los resultados obtenidos permitieron concluir que el modelo puede ser utilizado para evaluaciones preliminares del impacto que la erosión pudiera ocasionar sobre la productividad de estos suelos de montaña, cuando no se dispone de información de ensayos de campo sobre erosión-productividad.

Posteriormente, Delgado (1997) propuso una metodología para la evaluación y clasificación de tierras agrícolas en áreas montañosas tropicales que permite, además, establecer las prioridades y requerimientos conservacionistas de las tierras, basándose en las cualidades productividad y riesgo de erosión del suelo. Esta metodología ha sido aplicada y validada también por Delgado, Terrazas y López, 1998; Mejía y Vera, 2002.

Mas recientemente, Delgado (2003), con base a la experiencia acumulada, propone una metodología para la evaluación de la calidad de tierras agrícolas con fines de conservación de suelos en áreas montañosas de los andes venezolanos. El método propuesto presenta una modificación a la metodología desarrollada por Delgado (1997) y permite evaluar las potencialidades y limitaciones físicas (capacidad productiva y riesgo de erosión) más determinantes para la producción agrícola en tierras montañosas, con el fin de clasificarlas y priorizar el uso agrícola y selección de las prácticas alternativas más apropiadas para la conservación de los suelos.

Este trabajo tiene como objetivo realizar una clasificación de tierras agrícolas a partir de la estimación del Índice de Productividad y de la cuantificación del Riesgo de Erosión, aplicando la metodología de Delgado (2003) en parcelas bajo uso de horticultura de piso alto localizadas en una finca perteneciente al Comité de Riego "Cruz Chiquita" en la subcuenca Alto Motatán. La clasificación obtenida permitirá indicar las prioridades de tratamiento de las tierras, los requerimientos de prácticas de conservación y los usos generales más adecuados para cada clase de tierra, información que será de utilidad para el agricultor.

Materiales y métodos

Caracterización del área de estudio

El área de estudio corresponde a la unidad de producción agrícola "Gavilán 2" (29,64 ha), que está conformada por 27 parcelas (entre 0,02 ha y 0,78 ha), con tenencia propia, siendo las variedades cultivadas en su mayoría hortalizas (zanahoria Daucus carota L., coliflor Brassica oleracea L. var. botrytis, cebolla de rama Allium fistulosum L., ajo porro Allium ampeloprasum var. porrum y brócoli Brassica oleracea L. var. italica) con un manejo agronómico casi en su totalidad manual y artesanal. Esta finca se ubica en la región andina de la República Bolivariana de Venezuela, específicamente en el estado Mérida, municipio Miranda, parroquia La Venta, localizada en la parte alta de la subcuenca del río Motatán (Sector Cruz Chiquita), formando parte de la hoya hidrográfica del Lago de Maracaibo, entre las coordenadas UTM 985.291-986.483 Norte y 302.653-303.328 Este. Su rango altitudinal varía entre los 3.248 y 3.416 msnm.

Las formaciones geológicas presentes en el área de estudio son: Mucuchachí y Palmarito, con intrusiones litológicas del granito de Chachopo (Ochoa et al., 2008). Climatológicamente, el área de estudio está influenciada por la estación Timotes que posee datos de precipitación correspondientes a un período de registro de 20 años (1988-2007), cuyo promedio anual alcanza los 703,9 mm y el valor más alto ocurre en el mes de octubre (104,4 mm). Por su parte, la temperatura media anual es de 15,43ºC para el período 1969-1990. Según las zonas de vida de Venezuela basado en el sistema Holdridge, la vegetación que caracteriza al área de estudio se encuentra en la zona transicional entre el bosque húmedo montano (bh-M) y el páramo subandino (p-SA) (Ewel, Madriz y Tosi, 1976).

Metodología de campo y de laboratorio

Selección de parcelas

De las 27 parcelas de la finca que están bajo uso agrícola se seleccionaron 18 de acuerdo al tamaño, forma del terreno (relieve relativamente homogéneo) y uso agrícola de la tierra, cubriendo así una superficie de 4,89 ha. Las coordenadas UTM de cada parcela fueron obtenidas utilizando un Geoposicionador Satelital (GPS), marca Garmin, modelo 76 csx, para ser referenciadas mediante el programa AutoCAD 2006 (Autodesk, 2006) en un mapa topográfico de la finca, realizado con anterioridad por la propietaria de la finca.

Caracterización en campo y en laboratorio de los suelos de la finca seleccionada

En cada una de las 18 parcelas se ubicó un punto de chequeo, donde se describió y caracterizó el perfil de suelo (calicata), cuya profundidad dependió del espesor del suelo, desde la superficie hasta el manto rocoso. En cada perfil se tomaron muestras de suelo que fueron analizadas en el laboratorio. En el cuadro 1 se muestran las características y variables de los suelos descritas en campo y obtenidas en laboratorio que se utilizaron para el cálculo de los Índices de Productividad y Riesgo de Erosión, indicando las unidades y métodos de obtención utilizados.

Cuadro 1. Características y variables descritas en el campo y obtenidas en el laboratorio.

Metodología de gabinete

Para el cálculo del Índice de Productividad (IP) y del Índice de Riesgo de Erosión (IRE) se aplicó la metodología para la evaluación de la calidad de las tierras agrícolas con fines de conservación de suelos en áreas montañosas de los andes venezolanos propuesta por Delgado (2003), que permitió la clasificación de las tierras agrícolas (parcelas).

Elaboración de la base de datos

Con la información obtenida en campo y en laboratorio se elaboraron dos matrices de datos, utilizando la hoja de cálculo en Excel: una para estimar el Índice de Productividad del suelo y la otra para calcular el Riesgo de Erosión en las 18 parcelas.

Estimación del Índice de Productividad (IP)

El Índice de Productividad (IP) consiste principalmente de una modificación del modelo desarrollado por Kiniry et al. (1983), con modificaciones posteriores efectuadas por Pierce et al. (1983) y adaptaciones hechas por Delgado (1997) para tierras de montañas andinas venezolanas (Delgado, 2003). Así, el modelo evalúa las condiciones edáficas que favorecen el crecimiento de las raíces de distintos cultivos, en este caso sólo se evaluará el epipedón del suelo. Para calcular el IP se utilizó el siguiente modelo multifactorial:

donde:

IP = Índice de Productividad del suelo y tiene un valor entre 0 y 1, representando el valor 1 la condición óptima del suelo para el crecimiento radical del cultivo indicador.

Ai = factor que evalúa las condiciones que regulan las relaciones agua-aire del horizonte i.

Bi = factor que evalúa las condiciones que determinan las resistencias mecánicas (impedancias) a la exploración radical del cultivo en el horizonte i.

Ci = factor que evalúa las condiciones que regulan la fertilidad potencial del horizonte i.

Ki = factor que evalúa la importancia relativa del horizonte i en el perfil del suelo (factor de ponderación del horizonte respectivo).

n = cada uno de los horizontes morfogenéticos del suelo hasta alcanzar la profundidad efectiva del suelo.

Para el cálculo del índice de productividad de los 18 perfiles estudiados se consideraron los siguientes parámetros, los cuales fueron estimados para el horizonte superficial (epipedón):

Factor A: relaciones agua-aire del horizonte.

- Subfactor A₁: evalúa el impacto de la capacidad de almacenamiento de agua útil (agua retenida entre capacidad de campo y punto de marchitez permanente).

- Subfactor A₂: considera la aireación del suelo estimada a partir del contenido de arcilla y del grado de desarrollo de la estructura del suelo.

Es oportuno señalar que para seleccionar el subfactor determinante, entre A₁ y A₂, a utilizar en la estimación del IP es necesario considerar la interacción suelo-clima, para lo cual la metodología de Delgado (2003) sugiere utilizar los tipos climáticos en función de la relación entre precipitación (P) y evapotranspiración (ETP). El área de estudio se caracteriza por presentar un clima subhúmedo por lo que se seleccionó como factor A el menor valor numérico entre A₁ y A₂ para estimar el IP.

Factor B: condiciones mecánicas que favorecen la exploración radical en el horizonte.

- Subfactor B₁: evalúa el efecto de la compactación del suelo, a partir de la densidad aparente relacionándola con la textura del suelo.

- Subfactor B₂: evalúa la resistencia que ofrecen los fragmentos gruesos (>25 mm de diámetro) en el suelo, sobre el crecimiento de las raíces.

Para elegir el subfactor determinante, entre B₁ y B₂, que es utilizado como el factor B para obtener el IP se tomó en cuenta lo siguiente, de acuerdo a Delgado (2003):

· Si el contenido volumétrico de fragmentos gruesos en el horizonte del suelo es ≤30%, entonces:

B = B₁ (densidad aparente).

· Si el contenido volumétrico de fragmentos gruesos en el horizonte del suelo es >30%, entonces:

B = B₂ (fragmentos gruesos).

Factor C: fertilidad potencial del horizonte i.

- Subfactor C₁: evalúa la relación del suelo, se estima a partir del pH del suelo obtenido en relación 1:1.

- Subfactor C₂: evalúa el contenido de materia orgánica en el suelo, relacionando la materia orgánica con el contenido de arcilla del horizonte superficial.

Para seleccionar cual de los dos subfactores (C1 y C2) es el determinante para calcular el IP también se considera la interacción suelo-clima, de acuerdo a la metodología de Delgado (2003). En este sentido, el área de estudio presenta un clima subhúmedo por lo que se seleccionó como factor C el menor valor numérico entre C₁ y C₂ para estimar el IP.

Factor K: evalúa la profundidad efectiva del suelo y la importancia del horizonte relativa del horizonte en el perfil, a partir de la profundidad de enraizamiento del cultivo y la profundidad del epipedón.

Para calificar los IP obtenidos para las 18 parcelas se consideró la clasificación propuesta por Delgado (2003), que se muestra en el cuadro 2.

Cuadro 2. Calificación de la productividad del suelo de acuerdo al Índice de Productividad (IP).

Fuente: Delgado (2003).

Estimación del Índice de Riesgo de Erosión (IRE)

El modelo propuesto para cuantificar esta cualidad de la tierra se basa en el trabajo de Delgado (1997) que toma en consideración tres factores fundamentales para estimar la susceptibilidad de un suelo a la erosión hídrica: las características hidrológicas del suelo que favorecen su capacidad de escorrentía, la agresividad de las lluvias y la pendiente del terreno. Para la cuantificación del riesgo de erosión se utilizó la siguiente fórmula:

donde:

IRE = Índice de Riesgo de Erosión y tiene un valor entre 0 y 1, correspondiendo el valor 1 a un suelo que presenta condiciones potenciales más favorables para que se desarrollen, eventualmente, severos procesos erosivos.

α = evalúa el potencial de escorrentía del suelo.

h = evalúa el impacto de la agresividad de las lluvias en relación con la pendiente del terreno.

El Índice de Riesgo de Erosión se determinó para el epipedón de cada uno de los 18 perfiles estudiados, tomando en cuenta los siguientes parámetros:

Factor α: evalúa el potencial de escorrentía del suelo, a partir de la granulometría y el grado de desarrollo de la estructura del suelo.

Factor h: evalúa la interacción entre la agresividad climática y la topografía, y su incidencia sobre el riesgo de erosión. Para el cálculo de este factor se utilizó el valor de precipitación media anual y el valor de la precipitación media mensual del mes más lluvioso (octubre con 104,4 mm) de la estación Timotes, y la pendiente media del terreno.

Para calificar el IRE obtenido para cada una de las 18 parcelas se utilizó la clasificación propuesta por Delgado (2003), indicada en el cuadro 3.

Cuadro 3. Calificación de los riesgos de erosión, en función de los valores del Índice de Riesgo de Erosión (IRE).

Fuente: Delgado (2003).

Clasificación de las tierras agrícolas ubicadas en áreas montañosas tropicales

A partir de la combinación entre los IP e IRE obtenidos para cada parcela se logró obtener la clasificación agrícola de las 18 parcelas, utilizando la matriz mostrada en el cuadro 4. Finalmente, se realizó la representación cartográfica digital de los resultados obtenidos para los IP, IRE y para la clasificación de tierras de las 18 parcelas estudiadas, utilizando el programa AutoCAD 2006 (Autodesk, 2006). 

Cuadro 4. Clasificación de tierras agrícolas en áreas montañosas tropicales.

Fuente: Delgado (2003).

Resultados y discusión

Índices de Productividad (IP) del suelo estimados para las parcelas estudiadas.

En el cuadro 5 se indican los Índices de Productividad (IP) obtenidos para cada una de las parcelas estudiadas, observándose que los valores oscilan desde 0,00 hasta 0,59; es decir la productividad del suelo es variable desde baja a muy alta. En la figura 1 se aprecia la distribución espacial de las parcelas estudiadas en la Finca "El Gavilán 2" junto con la calificación obtenida para el Índice de Productividad del suelo, observándose que más del 50% de la superficie total estudiada presenta una productividad baja (≤0,15); seguida de un 27,61% con productividad alta (0,36-0,50); un 12,68% califica con una productividad moderada (0,16-0,35) y apenas el 8,59% de las parcelas estudiadas presentan una muy alta productividad (≥0,51). 

Cuadro 5. Índices de productividad (IP) del suelo obtenidos para las 18 parcelas.

En las parcelas que presentan una baja a moderada productividad de los suelos se determinó que los factores B (condiciones mecánicas que favorecen la exploración radical en el horizonte) y K (profundidad efectiva del suelo) son los que más contribuyen a limitar la productividad del suelo, por presentar los más bajos valores. De acuerdo a los resultados obtenidos se observa que los valores del factor B de las parcelas 01-C, 02-C, 04-C, 05-C, 06-C, 07-C, 09-C, 13-C y 18-C oscilan entre 0,01 y 0,55 (cuadro 5) lo que se traduce, según Delgado (2003), en un grado de limitación de muy severo a moderado, por presentar un alto porcentaje de fragmento grueso, que incide en la capacidad explorativa de las raíces (subfactor B₂). Por su parte, los valores del factor K de las parcelas 04-C, 05-C, 12-C, 17-C y 18-C que van de 0,35 a 0,58, inciden en un grado de limitación severo a moderado (Delgado, 2003) debido a la poca profundidad efectiva de los suelos en dichas parcelas (menores a 30 cm).

Es importante destacar que los factores A (relaciones agua-aire del horizonte) y C (fertilidad potencial del horizonte) también influyen, pero en menor proporción, en la baja y moderada productividad del suelo. Para el caso del factor A, la limitación obedece a la baja capacidad de retención de humedad (parcelas 06-C y 10-C) debido a los altos porcentajes de arena que presentan los suelos (subfactor A₁). Por su parte, la limitación del factor C de las parcelas 06-C, 07-C y 17-C es atribuible a la reacción del suelo debido a que los pH de estos suelos son excesivamente ácidos (4,1 a 4,3) (subfactor C₁).

Índices de Riesgo de Erosión (IRE) estimados para las parcelas estudiadas.

Los resultados obtenidos para la cualidad de la tierra riesgo de erosión se presentan en el cuadro 6; donde se observa que los valores oscilan desde 0,17 hasta 0,28, obteniéndose que el 100% de las parcelas estudiadas se encuentran dentro del rango de clasificación de 0,11 - 0,30, presentando así un riesgo de erosión moderado de acuerdo a Delgado (2003), lo que se traduce en requerimientos de conservación moderados; es decir requieren de la implementación de prácticas de conservación de suelos, combinando prácticas intensivas de manejo del suelo (labranza conservacionista, abonos verdes), manejo de coberturas vegetales (cultivos de cobertura, siembras de alta densidad y cultivos asociados) y prácticas moderadas de control de escurrimiento en laderas (cultivos en contorno, cultivos en fajas y barreras vivas).

Cuadro 6. Índices de Riesgo de Erosión (IRE) obtenidos para las 18 parcelas.

El factor h (agresividad climática y topográfica) presenta valores que oscilan de 0,614 hasta 0,997, es decir hasta valores cercanos a 1, por lo que se infiere tiene gran influencia en el riesgo de erosión presentado en las parcelas estudiadas, lo cual se atribuye más a los condiciones topográficas que a las condiciones climáticas del área, ya que los suelos están localizados en zonas de pendientes pronunciadas (de hasta 50%).

Por su parte, el factor a contribuye, en menor proporción, a potenciar el riesgo de erosión del suelo por presentar valores que van de 0,455 a 0,673 (más alejados de 1), atribuible a la presencia de texturas gruesas (areno francosas y franco arenosas) que le infieren un bajo potencial de escorrentía, siendo el grado de estructura del suelo (débil y moderado), que lo hace susceptible a la erosión hídrica. La figura 2 muestra la distribución espacial de los Índices de Riesgo de Erosión (IRE) de las parcelas en la Finca "El Gavilán 2".

Clasificación agrícola de las tierras de las parcelas estudiadas según la metodología de Delgado (2003).

Los valores de IP e IRE de cada una de las parcelas estudiadas fueron intersectados en la matriz de doble entrada (cuadro 4) obteniéndose la clasificación de las tierras agrícolas. En la figura 3 se muestra la distribución espacial de las clases de tierra obtenidas para las parcelas estudiadas en la Finca Gavilán 2. Así, se tiene que el 63,80% (3,12 ha) de la superficie de las parcelas califican como tierras en reserva (R), por tener una productividad moderada a baja y moderados riesgos de erosión. Estas tierras pueden ser utilizadas con usos agrícolas limitados y reducida gama de cultivos y prácticas moderadas de conservación de suelo. Podrían ser incorporadas a usos agrícolas más intensivos al mejorarse sustancialmente la productividad de sus suelos. Se ubican en el cuarto nivel de prioridad para su tratamiento conservacionista.

El restante 36,20% (1,77 ha) del área estudiada clasificó como tierras en condición subcrítica (S) ya que tienen una productividad alta a muy alta, con moderados riesgos de erosión. Son tierras ideales para la producción agrícola continua, intensiva y diversificada, con amplia gama de cultivos pero con programas permanentes de manejo conservacionista, para garantizar el mantenimiento de la capacidad productiva de los suelos. Se ubican en el tercer nivel de prioridad para su tratamiento conservacionista.

Conclusiones

La metodología de Delgado (2003) resultó útil para identificar las características que limitan la productividad del suelo y que potencian la erosión de los suelos de las parcelas estudiadas. Así, la presencia de altos porcentajes de fragmento grueso y la poca profundidad efectiva del suelo inciden para que el Índice de Productividad sea predominantemente bajo a moderado; mientras que el Índice de Riesgo de Erosión moderado está asociado en mayor grado con las pendientes pronunciadas del terreno y en un menor grado al potencial de escorrentía de los suelos.

Es importante destacar que el menor porcentaje de la superficie de las parcelas estudiadas clasificaron como tierras en condición subcrítica (S), aptas para la producción agrícola continua, intensiva y diversificada a la cual está actualmente destinada; mientras que el mayor porcentaje de superficie de las parcelas calificaron como tierras en reserva (R), siendo necesario que sean mejoradas para que con el tiempo califiquen como tierras en condición subcrítica ya que ellas actualmente están siendo utilizadas para la producción hortícola intensiva con pocas prácticas de mejoramiento y conservación de los suelos que pueden llevarlas, de continuar así, a clasificar en el futuro como tierras en condición crítica (C).

Lo antes expresado sugiere la utilización de prácticas de manejo y conservación del suelo que permitan preservar su capa arable y mantener y/o mejorar los rendimientos de los cultivos, tales como: despiedre del terreno, aplicación de abonos verdes, abonos orgánicos, restos de cosechas, encalado del suelo, uso de coberturas, rotación de cultivos, cultivos asociados o intercalados y siembra en contorno, que deben ser combinadas con algunas prácticas amortiguadoras de la velocidad de escurrimiento en ladera.

Se recomienda aplicar esta metodología en otras zonas montañosas tomando en cuenta diferencias bioclimáticas, litoestratigráficas, topográficas y de usos de la tierra a los fines de mejorar la predictibilidad de la misma bajo diferentes condiciones ambientales.

Agradecimiento

Los autores agradecen al Consejo de Desarrollo Científico, Humanístico y Tecnológico (CDCHT) de la Universidad de Los Andes (ULA), por el financiamiento de este trabajo a través del proyecto NURR-C-392-05-01-A y al Dr. Enrique Avila por la traducción del resumen al idioma inglés.

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