XX Congreso Latinoamericano y XVI Congreso Peruano de la Ciencia del Suelo “EDUCAR para PRESERVAR el suelo y conservar la vida en La Tierra” Cusco – Perú, del 9 al 15 de Noviembre del 2014 Centro de Convenciones de la Municipalidad del Cusco EVALUACIÓN DE LA DINÁMICA DE CALIDAD DEL SUELO BAJO DOS SISTEMAS PRODUCTIVOS Arango, C.I.¹*; Morales, C.S.¹; Cruz, J.G.¹ 1 Universidad de Caldas -Colombia

* Autor de contacto: Email: [email protected] Carrera 45 # 9 sur 29 Medellín-Colombia; 57-43214682. Móvil 3117332692 RESUMEN En el municipio de Támesis departamento de Antioquia, finca El Cigarral, a una altitud de 1270 m, temperatura media de 21ºC, precipitación promedio de 2304 mm/año; y suelos clasificados como(Humic Dystrudepts);se evaluo el impacto del uso del suelo bajo dos sistemas de producción (sistema agroforestal y sistema ganadería convencional) mediante el uso de indicadores de calidad, la técnica de muestreo empleada fue muestreo estratificado regido por cambios geomorfológicos de cada subzona, para ambos sistemas; se tomaron dieciocho muestras por sistema para la evaluación del indicador físico ( densidad aparente), diez muestras por sistema para los indicadores químicos (M.O, N, P, K, Ca, Mg, Al, pH y CICE calculada) además se evaluaron seis monolitos por sistema (metodología TSBF Anderson e Ingram, 1993) para el indicador biológico. A las variables físicas y químicas se les realizó análisis de varianza y prueba de Tukey; para el indicador biológico (macroinvertebrados) se realizó análisis multivariado y descriptivo, no diferencial y clasificación con selección de Clusters. El índice de biodiversidad seleccionado fue Shannon- Wiener (H). De los análisis estadísticos realizados se puedo concluir que: las variables físicas y químicas no presentaron diferencias significativas de calidad del suelo entre los dos sistemas, pero el índice de biodiversidad aplicado en el indicador biológico (macroinvertebrados) mostró diferencia significativa a favor del sistema agroforestal con relación al sistema pastura convencional.

PALABRAS CLAVE Pastura tradicional; sistema agroforestal; indicadores de calidad del suelo

INTRODUCCIÓN La expansión de la ganadería convencional, cuyo sistema de manejo se aleja de la dinámica de los ecosistemas naturales no intervenidos; se ha basado tradicionalmente en un sistema productivo de monocultivo, donde el componente principal son las gramíneas y animales de gran peso, que actúan como detonantes de degradación del suelo, limitando la posibilidad del cumplimiento de sus funciones principales, que según lo señalan Pankhurst, et al (1997) son: regular el impacto ambiental, servir de soporte a la biodiversidad y regular los ciclos del agua y los nutrientes. La toma de conciencia de los ganaderos ante la pérdida de calidad del suelo, por factores como los mencionados sumado al efecto del cambio climático, la presión por el cambio del uso del suelo, las pendientes pronunciadas de la zona y la limitada fertilidad evidenciada en varios puntos del paisaje, demuestran hasta la saciedad la insostenibilidad de los sistemas convencionales de producción de pastos. En las últimas décadas se han desarrollo en la zona sistemas agroforestales que minimizan el deterioro de la calidad del suelo, son rentables, aumentan la producción animal y vegetal y contribuyen a la seguridad alimentaria de las familias campesinas. La calidad del suelo ha sido estudiada por diversos científicos entre los cuales se destacan Rattan Lal y Miguel A. Altieri, quienes utilizan parámetros físicos, químicos y biológicos desarrollando métodos de uso de indicadores de calidad del suelo y sostenibilidad; Altieri enfoco sus trabajos a nivel global para determinar la calidad de los agroecosistemas, integrando el estado del suelo con el estado fitosanitario del cultivo. Las metodologías de evaluación de calidad del suelo han permitido medir la sostenibilidad en forma comparativa o relativa, evaluando la evolución de un mismo sistema a través del tiempo, o comparando dos o más agroecosistemas bajo diferentes manejos o estados de transición (Altieri y Nicholls 2001). La zona de estudio (Támesis-Antioquia) ha sufrido un cambio drástico en el uso del suelo ( se ha “potrerizado” ) originando sistemas de producción ganaderos con una alta ineficiencia biológica y bajas productividades, basados en el monocultivo de gramíneas, trayendo como consecuencia deterioro ambiental y social, pérdida de biodiversidad, entendida como “cantidad y estructura de la información biológica contenida en los ecosistemas vivos organizados jerárquicamente” (Blondel, 1995);en términos generales esto ha llevado a una simplificación en la diversidad estructural y funcional de los diferentes sistemas de producción preexistentes. Partiendo de la hipótesis que es posible mejorar la calidad del suelo bajo un sistema agroforestal con relación a un sistema de monocultivo de gramíneas bajo ganadería extensiva, se implementó un sistema de producción agroforestal (café-matarratónguamo) y se comparó con un sistema productivo de ganadería convencional (monocultivo de gramíneas). Logrando demostrar mediante el uso de indicadores las bondades de un sistema diverso sobre la calidad del suelo en concordancia con la metodología propuesta por (Alpizar, l. 1985).

MATERIALES Y MÉTODOS Sistema agroforestal Área total del sistema: 22.400 m2 Pendiente: 40 – 60% Unidad Edáfica: Asociación Fredonia (Humic Dystrudepts) Es un sistema productivo que se implementó desde 1990, con cuatro especies: café (Coffea arabiga, var. Colombia) asociado con plátano (Mussa sp.) como sombrío temporal, matarratón (Gliricidia sepium) y guamo santafereño (Inga codonantha). La distancia de siembra en el café fue de 1.2 x 1.8 m (4.630 plantas por ha); los guamos se sembraron a 12 x 12 m (70 árboles por ha) y entre los medios de dicha especie se sembraron estacas de matarratón.

Sistema ganadería convencional Área total del sistema: 16.000 m2 Pendiente: 40 – 60% Unidad Edáfica: Asociación Fredonia (Humic Dystrudepts) Este sistema tiene una mezcla de pastos no mejorados: uribe o puntero (Hiparrhenia rufa), guinea o pangola (Panicum maximun) y Grama (Paspalum fasciculatum)

Muestreo de suelos La técnica de muestreo empleada fue un estratificado regido por cambios geomorfológicos, donde en cada sistema productivo (agroforestal vs. Ganadería convencional) se realizó un muestreo al azar; se tomaron dieciocho (18) muestras por sistema para un total de 36 muestras para la densidad aparente, utilizando el método del cilindro constante. Para los parámetros químicos se realizó la toma de muestras a una profundidad de 25 cm, empleando la metodología propuesta por (Jaramillo, 2002), se tomaron diez (10) muestras por sistema. Los puntos de muestreo fueron georeferenciados y las muestras fueron transportadas en bolsa al laboratorio y sometidas a análisis químico (contenido de materia orgánica, fósforo, potasio, calcio, magnesio, CICE y pH), análisis físico (densidad aparente). El análisis biológico de macrofauna se llevó a cabo in_situ, en los mismos puntos donde se realizó el muestreo en bolsa siguiendo la metodología TSBF Tropical Soil Biology and Fertility: a handbook of methods (Anderson e Ingram,1.993), los monolitos fueron cubos de 25 cm x 25 cm de superficie y 30 cm de profundidad, registrando cada 10 cm de profundidad así: superficie, de 0 a 10, de 10 a 20, de 20 a 30 cm, para un total de 4 conteos por punto.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Los resultados de la presente investigación permitieron inferir que el indicador de calidad del suelo basado en el parámetro físico (densidad aparente) no fue lo suficientemente contundente para evaluar la calidad del suelo. Los parámetros químicos tales como la materia orgánica (M.O), contenido de nitrógeno (N), fosforo (P) y potasio (K), tampoco fueron estadísticamente significativos para señalar

diferencias en la calidad del suelo entre los dos sistemas estudiados. Para los indicadores de calcio (Ca), magnesio (Mg) y la CIC efectiva, presentaron variación significativa de acuerdo al uso del suelo para los dos ecosistemas estudiados en el presente trabajo. La aplicación de una enmienda al suelo, debió provocar estos resultados. Para la zona es común la práctica de aplicación de enmiendas al suelo y por entrevistas realizadas a ganaderos de la zona, la enmienda que más se aplica al suelo es la cal dolomita, reflejándose entonces los mayores contenidos de estos dos elementos (Ca y Mg) y siendo la CICE una suma de las bases intercambiables del suelo, se vio entonces proporcionalmente incrementado este parámetro en el suelo del sistema ganadería convencional. Con respecto al pH, este mostró una diferencia significativa entre los dos sistemas, siendo menor el pH en el sistema agroforestal (4.42), con respecto al sistema pastura convencional (5.23). Esto se puede deber al aporte de ácidos orgánicos y radicales carboxilos por parte de la materia orgánica presente en el sistema agroforestal (Zapata, 2004). Para el indicador biológico (densidad de macroinvertebrados), los resultados arrojan que el mayor índice de diversidad se encuentra en el sistema agroforestal (1,011) y la menor diversidad en el sistema de pasturas convencionales dedicado a la ganadería (0,548). Véanse Figuras 1 y 2. El sistema agroforestal presenta una mayor diversidad que el sistema pasturas, esto corrobora lo expresado por (Fragoso et al; 1.999) que afirmaron encontrar más alta diversidad en sistemas agroforestales que en monocultivos.

Figura 1. Relación posición geomorfológica, profundidad para variables diversidad de Shannon, sistema agroforestal

Figura 2. Relación pendiente, profundidad para variables diversidad de Shannon, sistema pasturas

La menor uniformidad también se observó en el sistema pastura convencional (0,549) y la mayor uniformidad en el sistema agroforestal (0,598). Como se observa en la figura 3 en el sistema agroforestal la uniformidad y la diversidad son altas para la parte baja de la montaña y en la profundidad 1, para el mismo sistema y en la misma posicion geomorfologica se presentan una diversidad y uniformidad media para la profundidad 2.

Figura 3. Resultados análisis de correspondencia múltiple

Los resultados del analisis de clasificación con selección de cluster´s permiten observar un conglomerado en el cluster 3/4 donde la diversidad y la uniformidad en el sistema agroforesstal fueron mas altas en la parte baja de la montaña y en la profundidad 1. Para el cluster 2/4 la diversidad y la uniformidad fueron medias para el mismo sistema y posicion geomorfologica en la profundidad 2, ver figura 4. Para los cluster 1/4 y 4/4 el conglomerado de los resultados nos indica que para el sistema de pasturas tradicional donde el suelo se usa para ganaderia se presenta la diversidad y la uniformidad mas bajas.

Figura 4. Resultados analisis de clasificación con selección de cluster´s

Las especies forestales pueden acarrear efectos directos e indirectos en la fauna del suelo, pueden afectar la mineralización y humificación de materia orgánica, la cual determina en gran medida el estado de los nutrientes en el suelo. Los efectos directos de las especies de plantaciones sobre la fauna del suelo incluyen la calidad y cantidad del sustrato de hojarasca. Los factores indirectos incluyen cambios en las condiciones microclimáticas como la temperatura, la humedad y el hábitat físico. A su vez, la fauna del suelo puede afectar la biogeoquímica de la plantaciones forestales (Warren & Zou, 2001).

CONCLUSIÓNES En este estudio los indicadores biológicos fueron más eficientes para detectar las perturbaciones a la calidad del suelo. La densidad aparente como indicadora de calidad del suelo y los parámetros químicos (MO, N, P, K, Al y pH) no presentaron variación significativa de acuerdo al uso del suelo para los dos ecosistemas estudiados en el presente trabajo. El ecosistema que presento mayor diversidad, uniformidad y por consiguiente mayor calidad del suelo fue el sistema agroforestal. La mayor diversidad y uniformidad se encuentran en la pendiente baja y a la profundidad de 0 a 10cms. La menor diversidad y uniformidad se encontraron en la pendiente alta y en las profundidades de 10 a 20 cms y de 20 a 30 cms. Las taxas con más número de individuos en el sistema agroforestal fueron: Isóptera e Himenóptera. En el sistema pasturas, la taxa con mayor número de individuos fue: Himenóptera.

BIBLIOGRAFÍA Alpizar, L. et al. 1985. Sistemas Agroforestales de café (Coffea arabica) con laurel (Cordia alliodora) y café con puro (Erytrina poeppigiana) en Turrialba, Costa Rica. Biomasa y Reservas Nutritivas. Vol 35 (1985) p. 233-242. Altieri MA y Nicholls Cl 2001. Sistema agroecológico rápido de evaluación de calidad de suelo y salud de cultivos en el agroecosistema de café. Universidad de California, Berkeley. Consultado: diciembre 2009. En línea: http://www.agroeco.org/doc/SistAgroEvalSuelo2.htm. Altieri, M. 1995 La Agroecología una alternativa dentro del ecosistema. En: Revista Agrícola y Ganadera: Colombia. Vol. 3 (1995); p. 23-31. Blondel, J. 1995. Biogéographie: Approche ecologique et evolutive Masson; Paris,Francia. 2979. Fragoso, C.; Lavelle, P.; Blanchart, E.; Senapati, B.; Jiménez. J; Martínez. M; Decaens, T. and Tondoh, J. (1999). Earthworm communities of tropical agroecosystems: origin, structure and influence of management practices. In: Lavelle, P.; Brussaard, L. and Hendrix, P. (eds). Earthworm management in tropical agroecosystems. Wallinford, CABI International. P 27-55. Giller, P. S. (1996). The diversity of soil communities the “poor man’s tropical rainforest. Biodiversity and conservation, 5, 135-168. Lal, R. 1994. Methods and guidelines for assessing sustainable use of soil and water resources in the tropics. USDA. SMSS Technical Monograph Nº 21. The Ohio State University, Columbus. Pankhurst, C. E., Doube, B. M., Gupt. 1997. Biological indicators of soil health: synthesis. En Biological Indicators of Soil Health (eds. Pankhurst, C. E., Doube, B. M. y Gupta, V. V. S. R.), pp. 2 - 4, CAB International, New York, USA. Warren, M. & Zou, X. (2002). Soil macrofauna and litter nutrients in three tropical tree plantations on a disturbed site in Puerto Rico. Forest Ecology and Management 170, 161–171. Zapata, H. R. 2004.La Química de la Acidez del Suelo. Sociedad Colombiana de Colombiana de la Ciencia del Suelo. 207 p.