Influencia del sistema ecológico, pecuario y agroforestal sobre propiedades físicas, químicas y biológicas de un Oxisol en La Ceiba, Honduras

Influence of ecological, livestock and agroforestry system on physical, chemical and biological properties of an Oxisol in La Ceiba, Honduras

INTRODUCCIÓN

El suelo es uno de los recursos más importantes para la generación de alimentos en el planeta, es base fundamental de los sistemas agropecuarios y forestales (Martín y Adad 2006). Su formación implica cambios físicos, químicos y biológicos de la roca madre, proceso que implica la interacción con agentes bióticos (plantas, macro y microorganismos) y abióticos (dióxido de carbono, oxigeno, agua y nutrientes) durante un tiempo permitiendo el origen de un medio capaz de soportar la vida de las plantas (Porta et al. 2003, Budhu 2007).

La degradación de los suelos ha sido una constante en los diversos sistemas de producción, reflejados en procesos irreversibles de acidificación, erosión (Gómez et al. 2018), compactación, pérdida de materia orgánica y deforestación, lo que conlleva pérdidas de la calidad del suelo y capacidad de brindar seguridad alimentaria a la población (Verhulst et al. 2015).

El productor adolece de conocimientos para la selección del uso y consecuente manejo del suelo a través de sus propiedades; resulta un desafío realizar un diagnóstico de la calidad de éste recurso a través de sus indicadores físicos (granulometría, densidad aparente, profundidad, infiltración), químicos (materia orgánica, pH, metales pesados, nutrientes disponibles,) y biológicos (número lombrices, respiración edáfica, biomasa microbiana y rendimiento de cultivos), desarrollando un sistema basado en la sostenibilidad y optimización de los recursos (García et al. 2012).

Los sistemas agroforestales cumplen funciones ecológicas de protección del suelo disminuyendo los efectos directos del sol, el agua y el viento (Kuno et al. 2018); también modifican la estructura del suelo (por la adición de hojarasca, raíces y tallos incrementan los niveles de materia orgánica), y favorecen el incremento de la capacidad de intercambio catiónico y disponibilidad de nutrientes (Colín et al. 2018, Da Silva et al. 2018).

El porcentaje de suelo que utiliza la ganadería es significativo en América Latina y El Caribe, los sistemas en el trópico se basan en el uso de Poaceaes (gramíneas) forrajeras en monocultivos con bajo valor nutritivo (Cuartas et al. 2013). El proceso genera efectos negativos hacia el suelo y ambiente (Pérez 2008) como el deterioro de la biodiversidad mediante la deforestación, aumento, compactación y consecuente erosión hídrica y aumento de temperatura ambiental por la emisión de gases de efecto invernadero (Soriano et al. 2018). Lo invaluable del rubro radica en su contribución a la seguridad alimentaria y social a través de la generación de empleo, ingresos, carne, leche y sus derivados (FAO 2014).

Honduras cuenta con 11,25 millones de hectáreas en todo su territorio, de las cuales, 30,19 % son de vocación agropecuario (3,4 millones ha), 48 % forestal (5,4 millones ha) y 2,16 % agroforestal (0,24 millones ha) (REDD/CCAD-GIZ 2014). Los agroecosistemas se caracterizan por una producción cada vez más intensiva, baja capacitación y seguimiento a productores, uso indiscriminado de agroquímicos y de prácticas culturales. Esto propicia la erosión y pérdida de fertilidad, tornando el sistema menos atractivo con una relación beneficio-costo baja y con rasgos acelerados de degradación en el ambiente. El objetivo de la investigación fue evaluar el efecto del sistema agroforestal, ecológico y pecuario sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas a diferentes profundidades de un Oxisol en el norte del país.

MATERIALES Y MÉTODOS

Caracterización del área experimental

La presente investigación se realizó entre los meses de julio a diciembre del 2019 en un Oxisol (Soil Taxonomy 2014) del Centro Universitario Regional del Litoral Atlántico (CURLA), ubicado en el municipio La Ceiba, departamento Atlántida, Honduras. A los 15º44'19.798"N; 86º51'6.523"O, altitud de 9 m.s.n.m., con temperatura promedio de 29,5 ºC, humedad relativa de 95 % y precipitación pluvial media anual de 2.525 mm, variables climáticas que se registran cada año en la estación meteorológica de la institución.

Descripción del ensayo experimental

Las unidades experimentales fueron parcelas en condiciones de campo con dimensiones de 2.500 m² (50 x 50 m). En dichas áreas se estableció la investigación con diseño completamente al azar con arreglo factorial 3x4 con tres repeticiones, donde los tratamientos consistieron en la combinación del primer factor, sistema ecológico, pecuario y agroforestal, por el segundo factor, profundidad de muestreo: 0 - 0,15; 0,15 - 0,3; 0,3 - 0,5; 0,5 - 0,7 m.

En cada sistema de forma general se realizaron tres calicatas con dimensiones de un metro de profundidad, uno de ancho por uno de largo, donde se tomaron las muestras compuestas en las cuatro profundidades para medir la mayoría de variables físicas (granulometría, densidad aparente y porosidad), químicas (pH, aluminio intercambiable y nutrientes (Ca, Mg, K, Na, P, Zn, Fe, Cu, B, S), materia orgánica y carbono orgánico total) y biológicas (número lombrices y diversidad de hongos).

Existieron algunas excepciones en los muestreos, para los macro y micronutrientes se evaluaron hasta los 0,5 m (primeras tres profundidades); para la diversidad de hongos, se tomaron 10 submuestras a 0,15 m de profundidad en áreas cercanas a las calicatas por sistema; para el conteo de lombrices se realizaron seis conteos incluidas las tres calicatas, en una dimensión de un metro cuadrado a una profundidad de 0,15 m.

Las propiedades químicas, físicas y biológicas del suelo se determinaron con las metodologías usadas en el Western Hemisphere Analytical Laboratory (WHAL) de la empresa Standard Fruit de Honduras S.A. y en el laboratorio de Suelos del CURLA (Cuadro 1).

Para la identificación de hongos se siguió la metodología de Mueller et al. (2011), se tomaron 10 submuestras en áreas cercanas a las calicatas por cada sistema; luego el mismo día con la muestra compuesta fresca se sembró en el medio de cultivo de papa agar dextrosa (PDA). El método consistió en pesar 0,2 g de suelo y distribuirlo en la caja Petri con un estilete o asa microbiológica, el cual en cada inoculación se desinfectaba el alcohol etílico al 95 % y luego pasado por el mechero. Las inoculaciones se hicieron por triplicado, todo el proceso de inoculación se realizó en la cámara de flujo laminar, se sellaron las cajas con papel plástico wrap y se dispusieron en una incubadora de convección gravedad 2 EG a 28º C y 12 horas de fotoperiodo.

A las 48 horas de la inoculación se observó un crecimiento de micelio en todas las cajas, y se aislaron todas las colonias por separado para su posterior identificación. A las 96 horas se comenzó la identificación hasta nivel de género utilizando microscopio óptico Motic BA200 y claves taxonómicas.

Los datos obtenidos se sometieron a análisis de varianza (P<0,05) y prueba de medias de Tukey (P<0,05), con el uso del software Minitab 17 (Arend 2010).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Descripción física del suelo

En el caso de las propiedades físicas analizadas, el análisis de varianza detectó diferencias significativas para los sistemas y las profundidades evaluadas, pero no para la interacción entre ellos. Para la granulometría de los suelos, solo se encontraron diferencias estadísticas entre los sistemas; los porcentajes de arcillas (Ar) fueron mayores en el ecológico (35,45 %) y disminuyendo en la pastura (30,3 %) y agroforestal (28,5 %); mientras que el limo también fue superior en bosque natural (30,67 %) con disminuciones leves en agroforestal y pasturas. Por otra parte, la arena (A) se acumuló más en el sistema pecuario (45,7 %) y agroforestal (45,33 %), posiblemente por un evento climático, típico de suelos aluviales que imperan en la región con elevadas precipitaciones (Cuadro 2).

La distribución granulométrica encontrada en los sistemas permite buena laborabilidad de los suelos, propiedad intrínseca con la permeabilidad, capacidad retención de agua, densidad aparente (Gabriels y Lobo 2011), además, es tomado en cuenta en el uso diario de sistemas de riego en los agroecosistemas.

Para la densidad aparente y porosidad total del suelo no existió diferencias estadísticas (P<0,05) entre los sistemas, pero sí se detectaron entre las profundidades. La densidad tuvo un comportamiento proporcional, a medida que aumentaba la profundidad aumentaba los valores de esta variable, el menor valor fue a los 0,15 m con 1,1 g.cm³ y el mayor con 1,29 g.cm³ a los 0,5 m. La porosidad, siendo reflejo de la densidad aparente, se registró mayor en la superficie (0 - 0,15 m) con un 58,2 %, disminuyendo de forma gradual a través del perfil para alcanzar un 51 % en último estrato subterráneo.

En cada sistema se observó la tendencia de la densidad aparente que fue mayor a medida que aumentó la profundidad de muestreo, esta propiedad es difícil de modificar y sus valores disminuyen lentamente en los agroecosistemas (López et al. 2018). Se considera como un indicador que tiene que ser monitoreado para diagnosticar la calidad de los suelos (García et al. 2012). En ese sentido, los resultados expuestos no exceden el umbral crítico de 1,3 - 1,4 g.cm³ en función de texturas franco arcillosas (Alvarado y Forsythe 2005).

Descripción química del suelo

Las variables MO y COT difieren estadísticamente para en el factor profundidad, mientras que en el sistema y la interacción de factores el ANOVA no se detectaron diferencias. Tuvieron una tendencia similar en las calicatas realizadas en los sistemas, siendo la primera capa (0 - 0,15 m) de suelo el lugar de mayor concentración en promedio de MO (2,9 %) y COT (1,74 %). A partir de esa capa, las cantidades fueron disminuyendo a valores de 0,31 y 0,14 %, respectivamente, en el rango 0,50 – 0,70 m (Cuadro 3).

Los resultados fueron similares a Calderón et al. (2018), quienes encontraron en sistemas agroforestales y pasturas mayores concentraciones de MO (3,3 a 4,5 %) en la superficie (0 - 0,10 m), y a medida se muestrea más profundo (0,1 - 0,4 m) las cantidades disminuían (3,0 a 3,2 %). La agricultura ha generado disminución del COT, reduciendo la capacidad productiva y afectando la sustentabilidad del sistema de producción (Sainz et al. 2011). Por eso, la necesidad de restaurar y conservar sistemas que promuevan la rentabilidad y sostenibilidad ambiental, con sus connotaciones positivas en el aspecto socioeconómico para el productor.

El pH y Al³⁺ variaron significativamente en todas las fuentes de variación, detectándose, además, interacción significativa para sistemas por profundidades. El pH fue mayor en la pastura (5,3) en comparación con el bosque (5,0) y el sistema agroforestal (4,6); en cada uno de ellos, la primera capa del suelo (0 - 0,15 m) registró mayor pH (5,24) mientras que en resto del perfil los valores disminuyeron en un rango de 4,89 a 4,91, pero sin diferir estadísticamente. La concentración de aluminio intercambiable fue menor en el sistema pecuario (0,74), aumentando en el agroforestal (1,7) y bosque (2,4). Además, observando que en el factor profundidad, los valores de Al³⁺ aumentaban a mayor profundidad, reflejados con 0,6 (0 - 0,15 m); 1,39 (0,15 - 0,30 m); 2,11 (0,30 - 0,50 m) y 2,37 (0,50 - 0,70 m) cMol₍₊₎.kg-1 (Cuadro 4).

En el litoral caribe, área de influencia de esta investigación, se establecen pasturas, palma aceitera, rambután y bosques primarios, entre otros, además, la presencia de Nitisols (Gardi et al. 2014) es habitual, caracterizados por la fuerte presencia de óxidos de hierro y aluminio intercambiable, lo permite identificar qué cultivos toleran la acidez intercambiable, debido a que suelos con niveles superiores a 2 cMol₍₊₎.kg-1 (Castro y Gómez 2010) o 2 - 3 mg.kg^-1 (Balsberg 1990) son limitantes para muchos cultivos.

Estas condiciones ácidas pueden ser resultado de la mineralización de materiales parentales con bajo contenido de cationes (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ y Na⁺), por elevadas precipitaciones ocasionando la lixiviación de bases, la aplicación de fertilizantes nitrogenados o de la lluvia ácida (Fassbender y Bornemiza 1994, Arcos y Narro 2009, Ji et al. 2014).

La dinámica para Ca, Cu, B y Fe varió significativamente en la interacción sistema por profundidad; mientras que la disponibilidad de Na, P, Mg y Zn fluctuaron en el factor profundidad y sistema, Mn y S variaron solamente para sistema y K en profundidad. La mayor concentración de las bases intercambiables, P y S se localizaron en la primera capa del suelo (0 - 0,15 m), acumulándose más Mg, Na y Ca en el bosque; S, P en el agroforestal y los valores del K fueron similares en los tres sistemas (Cuadro 5).

La mayor concentración de algunos micronutrientes (Zn, Cu, B) también se ubicó en la superficie, con excepción del Fe y Mn, que sus mayores valores intercalaron entre la superficie o el subsuelo (0,15 - 0,3 m), dependiendo del sistema analizado. Además, en el sistema pecuario se registraron los niveles más elevados de los micronutrientes, salvo el B, que fue en el bosque. Es posible que las enmiendas orgánicas depositadas en las pasturas de forma recurrente tuvieron un efecto residual durante la mineralización.

La disponibilidad de los nutrientes esenciales y benéfico en las unidades experimentales fue interpretada por escala internacional (Castro y Gómez 2010), los niveles de las bases intercambiables, P, Cu, B y Zn se calificaron de bajas a muy bajas, el S en concentración intermedia y, el nivel de Mn fue alto en todas las unidades de muestreo, mientras el Fe fue de medio a alto, especialmente en la pastura.

La disponibilidad de nutrientes fue afectada por las prácticas de manejo y condiciones edafoclimáticas naturales de la región; aunque los depósitos de materia orgánica en cada sistema eran permanentes en el tiempo a través hojarasca y residuos de cosecha (bosque, agroforestal), estiércol de ganado (pasturas), los contenidos de MOS fueron medios a bajos en el perfil analizado, debido a que las altas temperaturas y precipitaciones aceleran la descomposición de MOS (Labrador 2012). Aunado a ello, los niveles de aluminio, hierro y manganeso afloran en detrimento de las bases, P y micronutrientes (Casierra y Aguilar 2007), tornando el suelo, en un medio que requiere restauración de sus propiedades, principalmente las químicas.

Descripción biológica del suelo

Las funciones de los hongos en el suelo de estos sistemas es diversa, unos se dedican a la descomposición de materia orgánica (Mucor sp.), a la acción patológica (Botrytis sp., Phytophthora sp.) y otros (Trichoderma spp.) facilitan la absorción de nutrientes por las plantas y acción supresora ante otras plagas (Companioni et al. 2019). Aunado a ello, las combinaciones de plantas que permite la agrosilvicultura y uso de cultivos de cobertura pueden mejorar la salud del suelo y promover la sostenibilidad en los agroecosistemas tropicales (Buyer et al. 2017).

En suelos evolucionados (Oxisoles) es común apreciar buenas condiciones físicas, relacionadas con la aireación y retención de humedad; sin embargo, la avanzada meteorización generada en el tiempo provoca una desaturación y acidez en los suelos, comprometiendo fuertemente su fertilidad.

CONCLUSIONES