Variación del carbono orgánico en suelo Pardo mullido carbonatado monocultivado con caña de azúcar durante 35 años en Cuba

Carbono orgánico del suelo

En la Tabla 1 aparecen reflejados los estadígrafos asociados al COS, determinado en un período de 35 años en parcelas testigos de experimentos de campo.

Al comparar los diferentes ciclos de cultivo, correspondió el menor valor de COS al sexto retoño (R6), con 27,94 t ha^-1 y el mayor a la caña planta, que alcanzó la cifra de 35,41 t ha^-1 (Figura 1). Esta respuesta puede estar apoyada en dos causas fundamentales, en primer lugar, la perturbación del suelo durante las labores de preparación del suelo para la plantación, por oxidación del carbono, lo que coincide con investigaciones hechas por Wolschick et al. (2018)Wolschick, N. H., Barbosa, F. T., Bertol, I., Bagio, B., & Kaufmann, D. S. (2018). Long-term effect of soil use and management on organic carbon and aggregate stability. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 42, ISSN: 1806-9657. https://doi.org/10.1590/18069657rbcs20170393, quienes encontraron una relación inversa entre el contenido de COS y los años de cultivo y como causa secundaria, el deterioro natural de las plantaciones en la medida en que incrementa el número de cortes y, por tanto, un menor aporte e incorporación de residuos al suelo (Umrit et al., 2014Umrit, G., Ng Cheong, R., Gillabel, J., & Merckx, R. (2014). Effect of conventional versus mechanized sugarcane cropping systems on soil organic carbon stocks and labile carbon pools in Mauritius as revealed by 13C natural abundance. Plant and soil, 287(1), 316-325, ISSN: 1573-5036.).

Autores como Rumpel et al. (2020)Rumpel, C., Amiraslani, F., Chenu, C., Garcia, C. M., Kaonga, M., Koutika, L. S., Ladha, J., Madari, B., Shirato, Y., & Smith, P. (2020). The 4p1000 initiative: Opportunities, limitations and challenges for implementing soil organic carbon sequestration as a sustainable development strategy. Ambio, 49(1), 350-360, ISSN:1654-7209. https://doi.org/10.1007/s13280-019- 01165-2 señalaron que el carbono es una variable de gran importancia para el suelo por estar vinculada a funciones básicas, como, la capacidad de intercambio catiónico, la densidad aparente, la porosidad, la infiltración y almacenamiento de agua y el suministro de nutrientes a las plantas y según Bojórquez-Serrano et al. (2015)Bojórquez-Serrano, J. I., Castillo-Pacheco, L. A., Hernández-Jiménez, A., García-Paredes, J. D., & Madueño-Molina, A. (2015). Cambios en las reservas de carbono orgánico del suelo bajo diferentes coberturas. Cultivos Tropicales, 36(4), 63-69, ISSN: 0258-5936., puede ser afectada por el cambio de uso de la tierra, la explotación intensiva del suelo y el monocultivo, con el uso de la maquinaria, lo que provoca su pérdida, dando lugar a la degradación de las propiedades químicas, físicas y biológicas del suelo y la correspondiente disminución de su productividad, como sucede en las circunstancias en que se desarrolló este trabajo.

Los cinco ciclos de reposición que abarcaron los 35 años de estudio, tuvieron una respuesta diferente en cuanto a la cantidad de COS. Se observó un decrecimiento gradual en la medida en que avanzó el tiempo y, por ende, el subsiguiente ciclo mostró siempre menor contenido que el precedente (Figura 1). Se observó, además, que aquel correspondiente al primero de ellos (1986-1993), ocupó el valor más alto, difiriendo estadísticamente de los otros cuatro, que se comportaron iguales entre sí.

Independientemente de no mostrar diferencias estadísticamente significativas desde el segundo hasta el quinto ciclos (1995-2021), se observó una tendencia a la disminución del COS y las pérdidas fueron cada vez mayores si se compara cada uno de ellos con el primero. Aquí juega un papel importante la perturbación del suelo, que se acentúa en la medida en que pasa el tiempo. Las reservas de carbono acumuladas durante todo un ciclo, se pierden casi totalmente cuando se prepara el suelo para la plantación (Oliveira et al., 2017Oliveira, D. M. S., Williams, S., Cerri, E. P. C., & Paustian, K. (2017). Predicting soil C changes over sugarcane expansion in Brazil using the DayCent model. Gcb Bioenergy, 9(9), 1436-1446, ISSN: 1757-1693.https://doi.org/10.1111/gcbb.12427 2017 ). Al respecto, Urquiaga et al. (2006)Urquiaga, S., Aita, S., Boddey, R. M., Pozzi, J. C., & Camargo, F. A. O. (2006). Manejo de Sistemas Agrícolas. Impacto no Sequestro de C e nas Emissões de Gases de Efeito Estufa (p. 215). Embrapa, Brasil. informaron que, en la región de Paraná, Brasil, más de 50% de las áreas presentaban un tercio del contenido original de COS (1,6%) y un estado de deterioro casi irreversible, debido a la preparación intensiva del suelo.

Según Burbano-Orjuela (2018)Burbano-Orjuela, H. (2018). El carbono orgánico del suelo y su papel frente al cambio climático. Revista de Ciencias Agrícolas, 35(1), 82-96, ISSN: 0120-0135. la necesidad de buscar prácticas agrícolas que recuperen y mantengan la potencialidad de los suelos e influyan al mismo tiempo en la cantidad de carbono que estos puedan almacenar, es prioridad.

También, González et al. (2016)González, H. M., Arcia, J., Pérez, E., & López, S. T. (2016). Simulación de la dinámica del carbono orgánico del suelo frente al cambio climático en Matanzas. Revista Ingeniería Agrícola, 6(3), 54-59, ISSN: 2227-8761. y Thorburn et al. (2012)Thorburn, P. J., Merei, E. A., Collins, K., & Robertson, F. A. (2012). Changes in soil carbon sequestration, fractionation and soil fertility in response to sugarcane residue retention are site-specific. Soil & Tillage Research, 120, 99-111. señalaron que los suelos dedicados al cultivo de la caña de azúcar, durante el período de replanteo (cada seis o siete años, aproximadamente), pierden parte del carbono almacenado en todo un ciclo de cosechas, razón por la que González (2017)González, H. M. (2017). Análisis del comportamiento del carbono orgánico de un suelo Ferralítico Rojo sometido a diferentes manejos con caña de azúcar (Saccharum spp) utilizando la modelación [Tesis presentada en opción al grado de Doctor en Ciencias Agrícolas]. Universidad Agraria de La Habana, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. observó una relación directa entre la labranza del suelo y la mineralización del carbono.

Los suelos Pardos de Cuba (dentro de los que se encuentran los Pardos mullidos) son de perfil ABC, formados bajo el proceso de sialitización, generalmente de textura arcillosa, con la mayor representación de arcilla del tipo 2:1 (montmorillonita) en el horizonte superior (Hernández-Jiménez et al., 2019Hernández-Jiménez, A., Pérez-Jiménez, J. M., Bosch-Infante, D., & Castro-Speck, N. (2019). La clasificación de suelos de Cuba: Énfasis en la versión de 2015. Cultivos Tropicales, 40(1), ISSN: 0258-5936.), característica que puede incidir en la perdida de carbono por erosión, debido a que, de acuerdo con Llanes & Hernández (2014)Llanes, V., & Hernández, A. (2014). Estimado de pérdidas de carbono orgánico en suelos Pardos del ecosistema del pediplano Campo Florido-Jaruco, provincia Mayabeque (pp. 2-8). Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA)., se produce un proceso de autofrenaje, donde el suelo alcanza el límite superior de humedad productiva y favorece la escorrentía superficial, con propensión a la erosión.

Aportes de carbono a la matriz del suelo por la biomasa de la caña de azúcar

La caña de azúcar es una planta C4, con gran capacidad para producir biomasa (Hernández-Sardiñas et al., 2017Hernández-Sardiñas, A., González-Morales, V. M., & Freide-Orozco, M. L. (2017). Aprovechamiento de las posibles fuentes de biomasa para entregar más electricidad en la fábrica de azúcar Antonio Sánchez. Centro azucar, 44(4), 88-97, ISSN: 2223-4861.). Después de la cosecha, queda en el campo una considerable cantidad de residuos agrícolas, que son los que, durante su descomposición, enriquecen al suelo de carbono. A pesar de esto, son muy pequeñas las cantidades que se incorporan a la matriz del suelo. De León et al. (2016)De León, O. M., González, H. M., Cortegaza, A. P. L., Pérez, I. M., & Villegas, D. R. (2016). Aporte de nutrientes a partir de los residuos agrícolas de cosecha de caña de azúcar., La Habana. 2016. III Encuentro ATAM- ATAC., Centro de Convenciones Lázaro Peña, La Habana, Cuba., dan fe de la lentitud de este proceso, pues para que se descomponga 95% de los residuos, deben mediar 2,4 años.

En este trabajo, las cantidades promedio de carbono incorporadas a la matriz del suelo para un periodo de 35 años, están en el entorno de 0,30 a 0,52 t ha^-1 año^-1 como promedio, calculadas de acuerdo con procedimiento utilizado por González (2017)González, H. M. (2017). Análisis del comportamiento del carbono orgánico de un suelo Ferralítico Rojo sometido a diferentes manejos con caña de azúcar (Saccharum spp) utilizando la modelación [Tesis presentada en opción al grado de Doctor en Ciencias Agrícolas]. Universidad Agraria de La Habana, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba., quien trabajando con residuos de caña de azúcar obtuvo, mediante la modelación, un factor que contempla tanto la biomasa aérea como subaérea, cifra que no supera las pérdidas de carbono y uno de los motivos de su decrecimiento con el paso del tiempo. Es necesario destacar que los residuos de caña de azúcar tienen una alta relación C/N Dietrich et al. (2017)Dietrich, G., Sauvadet, M., Recous, S., Redin, M., Pfeifer, I., Garlet, C., Bazzo, H., & Giacomini, S. J. (2017). Sugarcane mulch C and N dynamics during decomposition under different rates of trash removal. Agriculture, Ecosystems & Environment, 243, 123-131, ISSN: 0167-8809., motivo por el cual, no se descomponen con facilidad, pues el nitrógeno está limitando su mineralización y por tanto, la entrega al suelo de carbono y nutrientes. González (2017) determinó que del carbono proveniente de la descomposición de los residuos que quedan en el campo después de la cosecha, solamente 20% se incorpora al suelo como humus y el resto se pierde por diferentes vías.

En la Figura 2 se expone la dinámica del COS, que no es más que la suma del COSm con los aportes de carbono de los residuos de cosecha (foliares y radicales), en cada uno de los ciclos del cultivo. Se aprecia la tendencia hacia la disminución del COS en todos los casos, que es más brusca en los primeros tres y, sin embargo, en el resto se aprecia una atenuación de su decremento, lo que es indicador del comienzo de una estabilización en el contenido de carbono en el tiempo, sin que aún se haya alcanzado completamente el equilibrio (entradas =salidas), que de acuerdo con lo planteado por Zamora-Morales et al. (2018)Zamora-Morales, B. P., Mendoza-Cariño, M., Sangerman-Jarquín, D. M., Quevedo Nolasco, A., & Navarro Bravo, A. B. (2018). Soil management in organic carbon conservation. Revista mexicana de ciencias agrícolas, 9(8), 1787-1799, ISSN: 2007-0934. se interrumpe por las alteraciones del suelo.

Al respecto Cerri et al. (2005)Cerri, C., Feller, C., Balesdent, J., Victoria, R., & Plenecassagne, A. (2005). Application du traçage isotopique naturel en 13C, à l’étude de la dynamique de la matière organique dans les sols. Comptes-rendus des séances de l’Académie des sciences de Paris. Série 2, Mécanique-physique, chimie, sciences de l’univers, sciences de la terre, 300(9), 423-428, ISSN: 0750-7623. demostraron con estudios isotópicos que después de 20 años de cultivo con caña de azúcar, el suelo comienza a buscar un nuevo equilibrio, como sucede en este caso, luego del cuarto corte, sin embargo, por todo lo planteado anteriormente con respecto a la lentitud en la mineralización de los residuos, dicho equilibrio es muy difícil de alcanzar.