Evaluación de indicadores de calidad de suelos en la finca “Los Olivas”, provincia Matanzas

Ubicación y características del área muestreada

La investigación se desarrolló en la finca “Los Olivas” situada en el municipio Jagüey Grande, provincia Matanzas. La ubicación de los sitios se realizó a partir de los datos aportados por la Dirección Nacional de Suelos y Fertilizantes del Ministerio de la Agricultura y éstos fueron georreferenciados con un GPS de la marca MAP 64-GARMIN. Se utilizó el sistema de coordenadas Longitud/Latitud (WGS 84) (EPSG: 4326), adecuado por Rivero et al. (2022)Rivero, L., Fuentes, E., Morales, R., & Pérez, J. M. (2022). Informe Final del Proyecto: “Sistema informatizado de gestión integrada de suelos de Cuba y planificación de la Agricultura (SIGISPLAN)” (p. 64). Instituto de Suelos, Ministerio de La Agricultura, La Habana, Cuba., con utilización de imágenes de Google y el programa QGIS. En la Tabla 1 se encuentran representados la unidad productiva, el tipo de cultivo y el tipo de suelo predominante, de acuerdo con la II Clasificación Genética de los Suelos de Cuba (Hernández et al., 1975Hernández, A., Perez, J. M., Ascanio, O., Ortega, F., Avila, L., Cárdenas, A., Marrero, A., Castro, N., Baisre, J., & Obregon, A. (1975). Segunda clasificación genética de los suelos de Cuba. Revista de Agricultura, 8.).

Las muestras se tomaron a una profundidad de 0 a 30 cm con tres repeticiones, siguiendo los criterios de la Norma Cubana 37:1999 y fueron enviadas a los laboratorios de química y biología pertenecientes al Instituto de Suelos del MINAG para las determinaciones químicas, físicas y biológicas.

En la Tabla 2 se muestran los indicadores y las metodologías empleadas para su evaluación.

Ubicación geográfica de los sitios de muestreo

La Figura 1 muestra la ubicación de sitios evaluados en las inmediaciones de Jagüey Grande, en una zona de abundante actividad agropecuaria favorecida por la existencia de suelos que, por lo general, presentan buena aptitud agroproductiva.

La cubierta vegetal

En la Figura 2 se muestra la distribución geoespacial de los principales tipos de cubierta vegetal que existen dentro de los límites del entorno. Sobresale la gran superficie ocupada por cultivos permanentes, en lo que inciden las extensas áreas de cítricos, estos cultivos son protectores de los suelos y otros componentes claves de los agroecosistemas, siempre que se manejen adecuadamente. Aunque en los últimos años los cítricos han sufrido un gran deterioro, el efecto que causaron sobre los suelos puede permanecer durante un largo período de tiempo, siempre que no haya cambios bruscos desfavorables en el uso y manejo. Lo contrario, sucede con los cultivos varios, en cuyas áreas los suelos, por lo general, permanecen desnudos durante una parte del ciclo anual, con lo que se exponen a la ocurrencia de procesos degradativos.

Indicadores físicos, químicos y biológicos evaluados en los suelos

Cid et al. (2021Cid, G., López, T., Herrera, J., & González, F. (2021). Variación de la Densidad Aparente para diferentes contenidos de agua en suelos cubanos. Revista Ingeniería Agrícola, 11(2), 3-9, ISSN: 2306-1545, e-ISSN: 2227-8761.) comentan que la densidad aparente es una de las propiedades físicas del suelo más importante, no solo porque a partir de ella se pueden determinar otras propiedades, si no por los cambios a la que es sometida constantemente, ya sea por el asentamiento que sufre el suelo después de ser removido, por la compactación que ocurre en el suelo debido a los cambios que experimenta la porosidad antes fuerzas externas como puede ser el peso ejercido por los implementos que se utilizan sobre el mismo en las labores agrotécnicas, o el peso ejercido por las láminas de riego aplicadas por lo que resulta un importante indicador de la calidad de los suelos. Urriola (2020Urriola, L. A. (2020). ¿Por qué estudiar las propiedades físicas del suelo? Revista Semilla del Este, 1(1), 23-26.) también refiere que permite analizar la facilidad de penetración de las raíces al suelo, la predicción de la transmisión de agua y la transformación de los porcentajes de humedad gravimétrica del suelo en términos de humedad volumétrica.

En la Tabla 3 se muestran los valores de densidad aparente y la humedad en las tres profundidades estudiadas.

Nótese como se incrementan los valores de densidad aparente a medida que aumenta la profundidad del suelo, mostrando la presencia de capas compactadas en las profundidades de 10-20 cm, con valores superiores a 1,25 g cm^-3. Escobar et al. (2021)Escobar, Y., Vargas, B., Ramos, Y. M., Rodríguez, E. J., Osoria, O. R., & Fonseca, R. R. (2021). Propiedades físicas del suelo en cuatro fincas suburbanas de Santiago de Cuba. Centro Agrícola, 48(2), 74-78, ISSN: 0253-5785, Publisher: 1977, Editorial Feijóo. y Socarrás et al. (2022)Socarrás, Y., Olivera, D., Terry, E., Hernández, A., Bernal, A., & González, P. J. (2022). Efectos de diferentes sistemas de manejo sobre las propiedades físicas de un Cmbisol tropical, Cuba. Universidad y Sociedad, 14(S1), 565-571, ISSN: 2218-3620. reportan también mayor compactación con el incremento de la densidad del suelo, lo que reduce los espacios porosos de los macroporos y, disminuye la capacidad de permitir que el agua entre al suelo (infiltración), se mueva a través del perfil (permeabilidad) y se almacene de forma disponible en la zona radicular (retención).

En la Tabla 4 se muestran los valores de pH (KCl), así como los criterios de clasificación de Valdés et al. (1993)Valdés, M., Martínez, F., Boch, D., Muñiz, O., Dueñas, G., & Nuviola, A. (1993). Guía práctica para la interpretación del análisis químico de suelo (p. 24). Instituto de Suelos, Ministerio de Agricultura, La Habana, Cuba. para suelos cubanos.

Se puede observar que los valores de pH en estos suelos resultaron neutros; lo que favorece la mejor disponibilidad de nutrientes para los cultivos (Romero et al., 2009Romero, M., Santamaría, D., & Zafra, C. (2009). Bioingeniería y suelo: Abundancia microbiológica, pH y conductividad eléctrica bajo tres estratos de erosión. Umbral científico, 15, 67-74, ISSN: 1692-3375, Publisher: Universidad Manuela Beltrán.).

La materia orgánica (MO) es un indicador clave de la calidad del suelo, tanto en sus funciones agrícolas como ambientales, entre ellas captura de carbono y la calidad del aire. La materia orgánica del suelo es el principal determinante de su fertilidad biológica.

La cantidad, la diversidad y la actividad de la macro, meso y microfauna del suelo están directamente relacionadas con la materia orgánica. Los contenidos de materia orgánica y la actividad biológica que esta produce, tienen gran influencia sobre las propiedades químicas y físicas de los suelos y también mejora la dinámica y la biodisponibilidad de los principales nutrientes de las plantas lo que ha sido comentado por Ferreiro et al. (2008Ferreiro, J., Ramil, P., Gómez, L., & Rodríguez, M. A. (2008). Valoración de servicios ecosistémicos en Galicia: Aplicación en las Reservas de la Biosfera. IBADER, 211, ISSN: 1988-8341.) y Robert (2002)Robert, M. (2002). Captura de carbono en los suelos para un mejor manejo de la tierra (FAO: Informes sobre recursos mundiales de suelos, ISBN: 92-5-304690-2, Número 96). Food & Agriculture Org. Roma, Italia..

En tal sentido Porcuna (2015)Porcuna, J. (2015). El suelo como componente esencial en la salud de las plantas. Su función como “filtro biológico: Vol. Capítulo 6 (Manual de Agroecología. Recuperado de http://bitly.ws/zKrv). Sembrando en Tierra Viva. Manual de Agroecología, La Habana, Cuba. señaló: sin la materia orgánica la vida en el suelo va desapareciendo al no disponer de energía, y al desaparecer la vida, también se va deteriorando su estructura, disminuye su capacidad de retener agua y minerales esenciales para el desarrollo equilibrado de las plantas, disminuye la actividad macro y microbiana y por tanto la cubierta vegetal que estos sostienen. Al mismo tiempo el suelo va dejando de hacer una de las funciones más importantes para mantener la estabilidad del agroecosistema la de filtro biológico.

En la Tabla 5 se presentan los valores de materia orgánica (M.O.), carbono orgánico del suelo (COS) y reserva de carbono orgánico del suelo (RCOS) en las profundidades estudiadas.

Estos suelos presentaron contenidos medio de materia orgánica según informan Valdés et al. (1993)Valdés, M., Martínez, F., Boch, D., Muñiz, O., Dueñas, G., & Nuviola, A. (1993). Guía práctica para la interpretación del análisis químico de suelo (p. 24). Instituto de Suelos, Ministerio de Agricultura, La Habana, Cuba., lo que se corresponde con la explotación agrícola intensiva que demandan los cultivos establecidos.

Nótese como los valores de COS tienden a disminuir con la profundidad, independiente del agroecosistema que se trate, lo cual fue observado también por Burbano (2016)Burbano, H. (2016). El carbono orgánico del suelo y su papel frente al cambio climático. Revista de Ciencias Agrícolas, 35(1), 82-96, ISSN: 0120-0135, Publisher: Universidad de Nariño. y Pérez, H. I., y Rodríguez, I. (2019).Pérez, H. I., y Rodríguez, I. (2019): Secuestro de carbono por el suelo en agroecosistemas tropicales muy secos de la provincia El Oro, Ecuador. Revista Científica Agroecosistemas, 7(2), 125–131.. Rivero et al. (2021)Rivero, L., Muñiz, O., Andriolo, J. L., Farradaz, M., & Arcia, J. (2021). Línea Base para la obtención de Neutralidad en la Degradación de las Tierras en Cuba. Revista Ingeniería Agrícola, 11(4), 39-45, ISSN: 2306-1545, e-ISSN: 2227-8761. comentan que el contenido de COS (% COS) en los primeros 30 cm de profundidad en los suelos minerales de Cuba, se encuentra entre 0.5 y 5.0 %. Los valores de la reserva de carbono orgánico en la profundidad de 0-30 cm de estos suelos fueron considerados de bajo-medio según mencionan estos autores.

La importancia del estudio del N en los sistemas agrícolas se debe a que el N es uno de los nutrientes más limitantes, en la producción de cultivos. Por otra parte, el N es uno de los elementos que más transformaciones sufren en los suelos, que responde rápidamente a diferentes manejos, Cristóbal et al. (2011)Cristóbal, D., Álvarez, M., Hernández, E., & Améndola, R. (2011). Concentración de nitrógeno en suelo por efecto de manejo orgánico y T. Terra Latinoamericana, 29(3), 325-332, ISSN: 2395-8030, Publisher: Sociedad Mexicana de la Ciencia del Suelo, AC Chapingo, México.. La evaluación de la concentración de las formas minerales del N en un momento del ciclo del cultivo permite, de forma cualitativa y en relación al tipo de suelo y contenido de materia orgánica del mismo, caracterizar el comportamiento de estas fracciones, tan importantes para la nutrición de las plantas. La evaluación cuantitativa requiere de estudios más complejos (Snyder, 2009Snyder, C. F. (2009). Eficiencia de uso del nitrógeno: Desafíos mundiales, tendencias futuras. Informaciones agronómicas, 75(1), 1-6.).

Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 6, las concentraciones de amonio y nitrato encontradas están en correspondencia con los obtenidos por Dueñas, (1997)Dueñas, G. (1997). El análisis de N fácilmente hidrolizable del suelo como método diagnóstico de la fertilidad nitrogenada del suelo. [Tesis para optar por el grado científico de Doctor en Ciencias Agrícolas]. Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Ministerio de Educación Superior, La Habana, Cuba., para este tipo de suelo y % MO, sembrados con papa, maíz y tomate. Al comparar los valores de amonio y nitrato obtenidos en los campos 1 y 2 (cultivados con cultivos varios) con los del campo 3 (cultivado con frutales) se aprecian, como promedio, tenores semejantes, a pesar de la sobreexplotación que sufren los campos dedicados a los cultivos anuales, lo que hace pensar que estos suelos recibieron fertilización nitrogenada, ya fuese mineral u orgánica, las concentraciones menores de nitrato se encontraron por debajo de la capa 0-10 debido a que esta es la zona de mayor extracción de N, por los cultivos, incluyendo al aguacate,

La relación amonio y nitrato durante el ciclo del cultivo depende, entre otros factores, del momento de muestreo, desarrollo vegetativo y aplicación del fertilizante, tanto mineral como orgánico; en este caso los contenidos de amonio superaron los de nitrato en las tres capas de suelo evaluadas. Considerando el contenido de MO de este suelo, puede esperarse un aporte considerable del proceso de mineralización de la misma. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en los campos agrícolas y en correspondencia con el tipo de suelo y los valores de MO encontradas, este suelo puede considerarse dentro de la categoría de abastecimiento medio de N mineral.

Los microorganismos que habitan en el suelo juegan un rol primordial en mantener la salud ecosistémica del suelo. Estos servicios comprenden sustento de la fertilidad en los suelos por medio de actividades metabólicas relacionadas con ciclo de nutrientes; establecimiento de una estructura de los suelos apropiada para el sostén de las plantas, y también metabolizando contaminantes orgánicos. Igualmente, se considera un servicio ecosistémico la capacidad de antagonizar microorganismos e invertebrados que habitan los suelos y que causan patologías en las plantas. Estos servicios ecosistémicos son pilares fundamentales para el soporte de una vida sana para todos los niveles tróficos. Un suelo sano puede equilibrar o aportar mejoras para el impacto del cambio climático o para la restricción de surgimiento de nuevas enfermedades.

Los servicios ecosistémicos nacen de la gran biodiversidad que se encuentra en los suelos. Con la aplicación directa de métodos de cultivo microbiológico directo, se demostró la diversidad existente en sistemas terrestres.

En la Figura 3 se muestra que la distribución cuantitativa de los valores por grupo microbiano en las tres áreas de trabajo se corresponde con el escenario que reportan muchos autores para la mayoría de los ecosistemas agrícolas donde: bacterias totales>actinomicetos>hongos, lo cual refleja un equilibrio adecuado de la composición y diversidad microbiana de estos suelos.

Los datos de conteos de cada grupo microbiano reportados en las tres profundidades del suelo 0-10, 10-20 y 20-30 cm muestran una tendencia más homogénea de los valores en las áreas de cultivos varios, dígase en el orden de 5, 3 y 4 (log UFC/g suelo) para bacterias, hongos y actinomicetos respectivamente; mientras que en la zona de cultivos de frutales los conteos de bacterias y actinomicetos abarcan el orden de 6-7 y 4-5 (log UFC/g suelo) respectivamente.

Según Swift et al. (2012)Swift, M. J., Bignell, D. E., Moreira, F. M. S., & Huising, E. J. (2012). El inventario de la biodiversidad biológica del suelo: Conceptos y guía general. Manual de biología de suelos tropicales. Muestreo y caracterización de la biodiversidad bajo suelo. Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), Instituto Nacional de Ecología (INE), México. el inventario de la biodiversidad bajo suelo en escalas de espacio y tiempo puede demostrar si la biota del suelo responde a intervenciones humanas como prácticas agrícolas, deforestación, contaminación y cambio climático. Si éste es el caso, las consecuencias pueden ser negativas, en términos de una disminución de los servicios del ecosistema; incluso puede producirse la pérdida de la productividad primaria, debido a cambios en la fertilidad del suelo. En toda evaluación biológica de la salud de los suelos, el componente microbiano refleja su contribución relativa a los procesos que apoyan a los servicios del ecosistema, contribuyendo al mantenimiento y a la productividad de los mismos, por su influencia en la calidad del suelo.