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Agrociencia

versión On-line ISSN 2521-9766versión impresa ISSN 1405-3195

Agrociencia vol.51 no.8 México nov./dic. 2017

 

Agua-Suelo-Clima

Indicadores de calidad de suelo para evaluar su fertilidad

I. Rayo Estrada-Herrera1 

Claudia Hidalgo-Moreno1  * 

Remigio Guzmán-Plazola1 

J. José Almaraz Suárez1 

Hermilio Navarro-Garza1 

Jorge D. Etchevers-Barra1 

1Colegio de Postgraduados. Campus Montecillo. Colegio de Postgraduados. 56230. Montecillo, Estado de México. (hidalgo@colpos.mx).

Resumen

La Mixteca Alta Oaxaqueña, México (MAO), presenta niveles moderados a graves de degradación de suelo. La erosión hídrica y eólica son las principales causas de esa degradación, con pérdidas de suelo entre 50 y 200 Mg ha-1 año-1 y en algunas zonas puede ser mayor. Los indicadores de calidad (ICS) son herramientas útiles para evaluar el estado de la fertilidad del suelo y su degradación. El objetivo de este estudio fue generar indicadores de calidad (univariados) cuyos valores, comprendidos dentro de una escala única, permitan evaluar la fertilidad de suelos de la MAO y situarlos en un mapa temático de degradación. Las hipótesis fueron: 1) los atributos evaluados en este estudio funcionan como ICS y 2) los valores de los ICS que varían dentro de una escala única permiten comparar los estados de estos atributos. El valor de los indicadores permitirá proponer acciones correctivas del manejo agronómico de los suelos y evitar su degradación. Esta propuesta es de ejecución fácil, costo bajo, generación rápida, que usa información disponible en la literatura y puede apoyar políticas públicas regionales. Los atributos químicos y fisicoquímicos evaluados fueron: pH, materia orgánica (MO), P extraíble (Pex), bases de intercambio (Ca, Mg y K), capacidad de intercambio catiónico efectiva (CICE); además, uno biológico, el carbono en biomasa microbiana (CBM). Con estos atributos se definieron los indicadores de calidad, los valores de éstos y las clases de calidad de suelo en sitios agrícolas y degradados de cinco localidades de la MAO: Tonaltepec, Gavillera, Cerro Prieto, Nduayaco y Pericón, donde hubo apoyo de la comunidad. El muestreo fue completamente aleatorio. Los sitios de donde se obtuvieron las muestras para generar los ICS se georeferenciaron y ubicaron en un mapa temático de tipos de degradación. Los valores de los indicadores y las clases de calidad generados evidenciaron el precario estado de fertilidad de los suelos de la MAO. Su uso permitirá proponer medidas correctivas para mejorar la fertilidad actual de los suelos y evitar una mayor degradación.

Palabras clave: indicadores de calidad de suelo; suelos degradados; fertilidad suelos; Mixteca Alta Oaxaqueña

Introducción

La Mixteca Alta Oaxaqueña (MAO) es una de las regiones de México con alto grado de marginación, cuya población vive en condiciones precarias (Ramales et al., 2014). Los estudios allí realizados abarcan temas como deforestación, sobrepastoreo, erosión del suelo, variabilidad del clima, pobreza y migración. El Centro de Desarrollo Integral Campesino de La Mixteca (CEDICAM), entre otros, coordina iniciativas de trabajo comunitario en la región que se han centrado en el combate a la desertificación y la mejoría de la calidad del ambiente, en especial en disponibilidad de agua y desarrollo de una agricultura amigable a las condiciones de la región. Sin embargo, estudios realizados para evaluar la fertilidad y estado de degradación de los suelos, a nivel de sitio específico, son escasos. Lo anterior es grave porque el suelo y el agua son la base fundamental para la producción de alimentos (Torres et al., 2003). Los suelos de la MAO presentan eroción severa y una acentuada heterogeneidad en sus características fisicoquímicas. Son suelos pobres en nutrientes, especialmente en nitrógeno y fósforo. Tienen un contenido alto de calcio y de carbonatos, pH alcalino, deficiencia en materia orgánica y texturas de pesadas a medias (SARH, 1984; Bravo et al., 1993; Plan Municipal de Desarrollo. San Juan Yucuita, Nochixtlán, Oaxaca, 2010.) y estas condiciones limitan la producción agrícola (Alfaro, 2004). Según Bravo et al. (1993), el aumento en la fertilidad del suelo crean beneficios en el plazo largo. Sin embargo, todavía no hay una mejoría a esta situación.

Bradomín (1992) reportó que 70 % de los suelos de la MAO presentaba algún tipo de degradación. La deforestación, la expansión agrícola y el sobrepastoreo trashumante de ovejas y cabras son las principales causas del deterioro de los suelos (SEMARNAT-CP, 2002). La compleja topografía de la región y la predominancia de suelos someros, complica la instrumentalización integral de las políticas para conservar el recurso suelo.

El estado de degradación de los suelos impide que proporcionen bienes y servicios de la manera esperada, entre ellos la producción de alimentos y la conservación de otros recursos naturales como el agua, flora y fauna. Un criterio que ayuda a determinar el grado de degradación del suelo es la valoración de su calidad (Doran y Parkin, 1996; Karlen et al., 1997). El Comité para la Salud del Suelo de la Soil Science Society of America define la calidad del suelo como su capacidad para funcionar dentro de los límites de un ecosistema natural o manejado, lo cual implica: 1) sostener la productividad de plantas y animales, 2) mantener o mejorar la calidad del aire y del agua, 3) sostener la salud humana y el hábitat (Karlen et al., 1997; Acevedo et al., 2005), 4) sostener la actividad biológica, la biodiversidad y la productividad, (5) filtrar, amortiguar, degradar e inmovilizar contaminantes, 6) almacenar y reciclar nutrientes y, 7) soportar estructuras socioeconómicas asociadas con el hábitat humano (Doran y Parkin, 1996; Karlen et al., 1997; Bautista y Etchevers, 2014).

El concepto de calidad es funcional, incluye variables que sirven para evaluar la condición del suelo, o de los indicadores de calidad de suelo (ICS). Los ICS son herramientas de medición que ofrecen información sobre las propiedades, procesos y características del suelo (Bremer and Ellert, 2004). Estos ICS son atributos medibles que revelan la respuesta de la productividad o funcionalidad del suelo al ambiente, e indican si la calidad del suelo mejora, permanece constante o decrece (Ghaemi et al., 2014). Dan información sobre el efecto del cambio en el uso del suelo y el impacto que tienen las prácticas agrícolas sobre la degradación o su funcionamiento (Astier et al., 2002). No hay ICS que sean adecuados para todos los propósitos y contextos (Cantú et al., 2009). Los ICS pueden ser las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo o procesos que ocurren en él (Larson y Pierce, 1991; Doran y Parkin, 1994; NRCS, 1996; Seybold et al., 1997). La mayoría de los investigadores usan ICS predefinidos y sugeridos por Gómez et al. (1996), Shukla et al. (2004), Singh y Khera (2009), pbiológicas del suelo, las cuales varían en número de acuerdo con los autouna gran cantidad de ICS en índices y generan un conjunto total de datos (TDS, por su nombre en inglés) (Doran y Parkin, 1994; Karlen et. al., 1998). Una opción es usar pocos indicadores pero representativos, por ello se ha propuesto usar un conjunto mínimo de datos (MDS por su nombre en inglés) (Govaerts et al., 2006). El MDS contiene una selección de parámetros que representan al TDS, con lo cual se ahorra tiempo y dinero (Govaerts et al., 2006; Qi et al., 2009). Para identificar los ICS más sensibles o aquellos que tienen mayor impacto sobre la calidad del suelo se usa el análisis de componentes principales (PCA). Para ello se evalúan propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, las cuales varían en número de acuerdo con los autores: Bautista et al., 2011 en México (11), Qi et al., (2009) (22), Bi et al. (2013) (19) y Liu et al. (2013) (26). En México los recursos económicos para proyectos de investigación y desarrollo son escasos, se considera que el enfoque MDS sería el más conveniente porque permite seleccionar los parámetros que mejor representan la calidad del suelo.

Los indicadores químicos más usados para generar ICS son: capacidad amortiguadora del suelo, disponibilidad de nutrimentos para las plantas y microorganismos, pH, conductividad eléctrica, carbono orgánico total y lábil, materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico, nitrógeno total y mineralizado, capacidad de adsorción de fosfatos y disponibilidad de micronutrientes (Larson y Pierce, 1991; Doran y Parkin, 1994; NRCS, 1996; Bautista et al., 2004; Bautista et al., 2011; Bautista y Etchevers, 2014). Dado que ninguna propiedad es permanente, para evaluar la calidad de suelo se deben considerar dimensiones espaciales y temporales (Doran y Parkin, 1996; Karlen et al., 1997; Bautista y Etchevers, 2014). En la dimensión espacial las áreas de estudio pueden ser una parcela o una región (Bautista y Etchevers, 2014), y la dimensión temporal se refiere a un intervalo de tiempo en el cual el indicador cambia. Por ello la metodología de indicadores tiene como condición esencial el apoyarse en una base cartográfica para que desde ella sea factible el análisis en el espacio y en el tiempo (Cantú et al. 2007). Los indicadores no son universales y representan una visión del momento (Doran y Safley, 1997), por lo que es necesario validarlos a largo del tiempo para registrar sus cambios (Cantú et al., 2007). La evaluación de la calidad del suelo permite un monitoreo constante de un área, identificar cambios en sus características y proponer prácticas adecuadas de manejo (Doran y Parkin, 1994).

El objetivo de este estudio fue generar indicadores de calidad (univariados) cuyos valores, dentro de una escala única, permitan evaluar la fertilidad de suelos de la MAO y situarlos en un mapa temático de degradación. Las hipótesis fueron: 1) los atributos evaluados en este estudio funcionan como ICS y 2) los valores de los ICS que varían dentro de una escala única permiten comparar los estados de estos atributos.

Materiales y Métodos

Área de estudio

La investigación se realizó en un área (32, 919 ha) ubicada en la parte noreste de la MAO (17° 30’ y 17° 42´N y 97° 00’ y 97° 25’O) (Figura 1) que forma parte de la provincia fisiográfica de la Sierra Madre del Sur y las subprovincias fisiográficas Sierras Centrales de Oaxaca y Mixteca Alta. Su clima es templado subhúmedo y la sierra es la topoforma predominante. La geología de la zona es muy variada, pero predominan las calizas (36 %), las rocas ígneas extrusivas básicas (18 %) y la asociación caliza-lutita (8%), además de otras rocas de menor importancia en superficie como las areniscas (Rivas, 2008)1. Los suelos representativos en la zona son Leptosoles, Pheozem y Regosoles (INEGI, 2007; IUSS Working Group WRB, 2014). Los Leptosoles son suelos delgados, pedregosos y poco desarrollados que pueden contener una gran cantidad de material calcáreo, se asocian a sitios de compleja orografía, son comunes en áreas montañosas y en regiones altamente erosionadas, mientras que su potencial agrícola está limitado por su escasa profundidad y abundante pedregosidad. Los Pheozem son oscuros y ricos en materia orgánica, presentan limitantes agrícolas ya que son susceptibles a erosión eólica e hídrica y a sequías periódicas. Los Regosoles se forman sobre materiales no consolidados y se encuentran dentro de los suelos más fértiles por lo que su principal uso es agrícola.

Figura 1 Valores de los indicadores de calidad de suelos de la Mixteca Alta Oaxaqueña 

La vegetación del área, de acuerdo con INEGI, (2007), en su mayoría es pastizal inducido (25.9 %), áreas boscosas de encino, pino y asociación pino-encino (32 %). Los cultivos predominantes son los tradicionales de subsistencia: maíz asociado con fríjol o como monocultivos; en menor escala se siembra trigo, alpiste y cebada de temporal; maíz cajete (estructura construida para conservar el agua de las lluvias de verano) y trigo invernal de humedad residual, maíz y trigo de riego; además se ha reportado triticale, avena, alfalfa y sorgo. Ambos milpa intercalada con árboles frutales (MIAF) y los pastos ayudan a la retención del suelo y a evitar su pérdida (Plan Municipal de Desarrollo. San Juan Yucuita, Nochixtlán, Oaxaca. 2010).

Muestreo de suelos

Para el estudio se seleccionaron 57 sitios de muestreo (42 agrícolas, 12 degradados y 3 bosque) distribuidos en cinco localidades de cinco municipios de la zona: Tonaltepec (Santo Domingo Tonaltepec), Gavillera, (San Bartolo Soyaltepec), Cerro Prieto (San Miguel Chicahua), Nduayaco (Santiago Apoala) y Pericón (Santa María Apazco). Los sitios muestreados fueron: 1) diez sitios agrícolas, cuatro degradados en Tonaltepec; 2) diez sitios agrícolas, un degradado en Gavillera; 3) siete sitios agrícolas, tres degradados y un bosque en Pericón; 4) nueve sitios agrícolas, dos degradados en Nduayaco; 5) seis sitios agrícolas, dos degradados en Cerro Prieto. Además se colectó suelo en tres sitios de bosque. Las comunidades de cada municipio se eligieron con base en tres criterios: 1) que pertenecieran a la misma cuenca (Papaloapan), 2) que fueran de alta y muy alta marginación de acuerdo al Consejo Nacional de Población 2010 y, 3) que los productores estuviesen dispuestos a cooperar. La selección no obedeció a un modelo estadístico determinado, sino a criterio del investigador y se decidió que la distribución de las localidades fuese dirigida en función de los tres criterios arriba señalados. En cada sitio se obtuvo una muestra compuesta de suelo formada por seis submuestras recolectadas del incremento de profundidad 0 a 30 cm, con una barrena muestreadora de fertilidad. La muestra fue reducida a 2 kg mediante cuarteo. El suelo se secó a la sombra y a temperatura ambiente, luego se molió y tamizó a través de una malla de 2 mm, para realizar los análisis químicos en laboratorio. Los sitios de los cuales se obtuvieron las muestras fueron georreferenciados y las coordenadas ubicadas en un mapa temático de degradación. Los suelos de bosques se recolectaron y analizaron para tener una referencia de las condiciones actuales de los mismos.

Análisis químicos

En las muestras de suelo se determinó: pH por potenciometría (relación suelo-agua 1:2), materia orgánica (MO) por combustión húmeda por el método Walkey y Black (Jackson, 1976) y P extraíble Olsen (Pext) (CSTPA, 1980). La extracción de K y Na intercambiables se realizó con acetato de amonio 1N pH7 y con acetato de sodio 1N pH 8.2 para Ca y Mg para evitar la solubilización de los carbonatos de Ca libres, presentes en los suelos del área (Cano et al., 1984; Castellanos et al., 2000). Las bases intercambiables se determinaron mediante espectroscopía de absorción atómica. La capacidad de intercambio catiónico efectiva (CICE) se estimó mediante la suma de las bases de intercambio (Cottenie, 1980). El C en la biomasa microbiana (CBM) se determinó por fumigación y extracción con cloroformo (Joergensen y Brookes, 1990). En lo sucesivo estas características evaluadas se denominarán atributos, para mantener una terminología consecuente con los artículos de calidad del suelo en los cuales se prefiere este término. Para cada condición del suelo y atributo medido se obtuvo el valor medio de las repeticiones. La comparación de medias se hizo con la prueba de Tukey (p ≤ 0.05).

Indicadores de calidad del suelo

La fertilidad del suelo integra atributos físicos, químicos y biológicos del suelo (Pieri, 1989). En este estudio sólo se usaron atributos químicos, fisicoquímicos y un biológico para definir los indicadores y clases de calidad. Los atributos seleccionados fueron: pH en agua (1:2), MO, Pext Olsen, K, Ca y Mg intercambiables (Kint, Mgint, Caint), CICE y C en la biomasa microbiana. Estas variables se seleccionaron porque se usan con frecuencia para definir la fertilidad del suelo. Para definir los ICS y los valores asociados se usó la metodología propuesta por Cantú et al. (2007), para lo cual se requiere definir los límites máximo (Imax) y mínimo (Imin) de los atributos seleccionados. Como no existe una única forma para establecer estos límites, los suelos agrícolas y degradados se definieron con los siguientes criterios: conceptos teóricos, tipo de suelo, condiciones de suelo ideales para los cultivos potenciales en la zona de estudio, disponibilidad de nutrientes, presencia de carbonatos, rendimientos máximos de acuerdo con las condiciones actuales del suelo, condiciones climáticas y la experiencia de investigadores que han investigado en la zona de estudio (Cuadro 1).

Cuadro 1 Atributos usados como indicadores de calidad de suelos agrícolas y degradados de la Mixteca Alta Oaxaqueña y valores límites 

Imin: valor mínimo del atributo; Imax: valor máximo del atributo; §Pext: fósforo extractable; ΦCaint: calcio intercambiable; ¤Mgint: magnesio intercambiable; ††Kint: potasio intercambiable; ¶¶CICE: capacidad de intercambio catiónico efectiva; §§CBM: carbono de la biomasa microbiana.

Los valores de los indicadores fueron normalizados utilizando una escala de 0 a 1. Para los ICS estos valores representan la peor y mejor condición desde el punto de vista de la calidad, respectivamente (Cantú et al., 2007). En los suelos agrícolas y degradados, el valor máximo del indicador Imax (valor normalizado Vn = 1) representa el valor ideal al que se aspira llegar o la mejor situación de calidad del suelo (Cantú et al., 2007). El valor mínimo del mismo Imin (valor normalizado Vn = 0) representa el mínimo deseable o la calidad mínima aceptable Para los suelos de bosque no se calcularon los indicadores de calidad porque estos sólo se usaron como referencia de suelos sin perturbación.

El cálculo del valor normalizado de los indicadores se realizó de la siguiente manera:

donde, Vn: valor normalizado del indicador; Im: medida experimental del atributo considerado como indicador; Imin: valor mínimo del atributo considerado como indicador; Imax: valor máximo del atributo considerado como indicador.

Para la interpretación de los indicadores de calidad generados para los suelos de los cinco municipios de la MAO se plantea una modificación de la escala propuesta por Cantú et al. (2007), la que tiene cinco clases de calidad. Nuestra propuesta considera siete clases de calidad para cada indicador (Cuadro 2), una clase mayor a uno y otra menor de cero, debido al amplio rango de valores que presentaron los indicadores generados para la MAO.

Cuadro 2 Clases de calidad de suelos de la Mixteca Alta Oaxaqueña 

Mapa temático

Una de las principales funciones de los indicadores es evaluar condiciones o tendencias en el tiempo y realizar un seguimiento de ellas (Cantú el at., 2007), para lo cual los sitios se georeferenciaron en un mapa temático con los tipos de degradación para dar seguimiento en el espacio y en el tiempo. Con ello se cumple una de las condiciones requeridas para los indicadores de calidad del suelo (Cantú et al., 2007). El uso de un mapa de degradación se debió a que este proceso tiene un nexo íntimo con la pérdida de la capacidad de suelo para la producción y otros servicios. Para generar este mapa se usó la información vectorial disponible en la capa Evaluación de la Degradación del Suelo Causada por el Hombre en la República Mexicana (SEMARNAT-CP, 2002), escala 1:250,000, y el documento complementario denominado Informe de la Situación del Medio Ambiente en México (SEMARNAT, 2012). A partir de una capa de demarcaciones municipales escala 1:250,000 generada por la CONABIO (2012), se extrajeron los municipios correspondientes al área de estudio. Con base en este mapa nuevo y mediante el comando Extract de ArcGis, versión 10.1 (ESRI, 2013) se extrajeron los polígonos de tipos de degradación de suelo que ocurren en el área de estudio. A esta composición se le superpuso una capa vectorial con los puntos correspondientes a las coordenadas de los sitios de muestreo. El mapa temático de degradación generado indica el tipo y causas principales de degradación de las zonas donde se ubican los suelos seleccionados para el estudio. Para verificar si la información generada por éste correspondía con la de los sitios de estudio, se cotejó con fotografías y observaciones en campo.

Resultados y Discusión

Análisis químico de los suelos

Para interpretar los atributos químicos evaluados se usó la información propuesta por Castellanos et al. (2000). Los suelos agrícolas de la MAO son de neutros a alcalinos (pH 6.8 a 8.2). En los suelos degradados de Tonaltepec, Pericón y Gavillera el pH se ubicó en el rango neutro a ligeramente ácido (pH 7.2 a 6.4) (Cuadro 3). En los suelos agrícolas de esta zona la MO varió de moderadamente baja a media (1.7 a 2.3 %) y en los degradados de moderadamente baja a baja (< 1.4 %). En contraste, en Tonaltepec la MO fue muy baja (< 0.7 % MO) y en los suelos agrícolas de Pericón alcanzó concentraciones > 4 %, lo cual se debe al aporte de material orgánico al suelo (residuos y composta). La concentración de Pext. en los suelos degradados fue baja (< 10 ppm Pext.Olsen), pero los suelos agrícolas de Pericón, Nduayaco y Cerro Prieto presentaron mayores concentraciones de Pext Olsen (10.4 a 20.6 ppm) (Cuadro 3). Los contenidos de Caint fueron altos (> 10 cmol kg-1) tanto en los suelos agrícolas como en los degradados. La excepción fueron los suelos del municipio de Cerro Prieto cuyo contenido de este catión fue bajo (< 5 cmol kg-1).

Cuadro 3 Atributos evaluados en los suelos de la Mixteca Alta Oaxaqueña 

¶¶Medias con letra diferente son estadísticamente significativas (p≤0.05); DMS: diferencia mínima significativa.

†MO: materia orgánica; Pext: fósforo extractable; §Caint: calcio intercambiable; ΦMgint: magnesio intercambiable; ¤Kint: potasio intercambiable; ††CICE: capacidad de intercambio catiónico efectiva; ¶¶CBM: carbono de la biomasa microbiana.

La concentración de las otras bases de intercambio fueron de medias y bajas Mgint (1 a 5 cmol kg-1) y Kint (<0.6 cmol kg-1) (Cuadro 3). La excepción fue el suelo degradado de Pericón con 16.6 cmol kg-1 de Mgint, posiblemente relacionado con la mineralogía de los suelos (Bautista et al., 2011). Los valores de CICE fueron definidos principalmente por los contenidos de Ca y Mg intercambiables, los cuales fueron altos (25 a 41 cmol kg-1) en Tonaltepec y Pericón, medios (13 a 25 cmol kg-1) en Nduayaco y Gavillera y bajos (4 a 8 cmol kg-1) en Cerro Prieto (para suelos agrícolas y degradados). La disminución importante del CBM en los suelos degradados de Pericón, Nduayaco y Cerro Prieto (14.9 a 141.6 mg kg-1) indica que en esos suelos se ha perdido la MO usada por los microorganismos como fuente de carbono (cf.Xu et al., 2013). lo cual se explica por la erosión presente en la zona. El incremento del carbono orgánico en el suelo fue acompañado de un aumento en CBM, como se observa en suelos de diferentes ecosistemas y cultivos agrícolas (Xu et al., 2013). Pero no hubo suficientes datos experimentales para establecer una correlación.

Los suelos de los bosques presentaron valores de pH de moderadamente ácidos a neutros (5.7 a 6.8), contenidos muy altos de MO (4.4 a 18.5 %) y de CBM (312 a 1980 mg kg-1) y niveles de Pext bajos (2.2 a 3.7 ppm), como se espera en suelos forestales. Las bases intercambiables (Ca, Mg y K) y la CICE fueron notablemente más bajas que en los sitios agrícolas y degradados, lo que se asocia a un complejo de intercambio compuesto de material orgánico en su mayoría, donde las bases de intercambio deben ser bajas. El contenido alto de Caint (42.8 cmol kg-1) y por ende una CICE alta (49.5 cmol kg-1) en el suelo del bosque de Pericón, denota presencia de material calcáreo más que por la alta CIC.

Indicadores de calidad del suelo

El indicador de pH presentó valores cercanos a uno en la mayoría de los suelos agrícolas y degradados; este valor se considera como el óptimo (pH ≈ Imax) para el desarrollo de cultivos potenciales de la zona (Cantú et al., 2007). Este atributo químico no parece presentar un problema en el estado actual de la fertilidad del suelo. Sólo los sitios agrícolas de Tonaltepec y Pericón, con indicadores de calidad de pH mayores a la unidad (i.e 1.28 y 1.16, respectivamente), requieren acciones correctivas de manejo para disminuir el pH del suelo y evitar problemas de disponibilidad de Fe, Zn, Mn y Cu (Figura 1A). Estos valores se atribuyen a la presencia de niveles altos de material calcáreo en esa zona. El indicador de calidad de pH también fue usado por Bi et al. (2013) en su estudio de tipos de suelo.

Los indicadores de MO y Pext fueron negativos en los suelos degradados de las cinco comunidades (Figuras 1B y 1C). Según Cantú et al. (2007), valores menores a Imin (menores a cero) indican la peor situación de calidad y reportan valores muy bajos para el indicador de carbono orgánico del suelo (COS) (0.18) en suelos agrícolas de Argentina. Además, Gómez et al. (1996), Campos et al. (2007), Reynolds et al. (2009) y Bi et al. (2013) usaron el indicador de COS. Gregorich et al., 1997; Lal et al., 1999; Govaerts et al., 2006 y Ghaemi et al., 2014 también lo consideran clave para la calidad del suelo. Los valores negativos de estos indicadores indican que los niveles de MO y Pext Olsen son menores a los mínimos requeridos para el desarrollo de cultivos de la zona, por lo cual deben ser corregidos. Ello podría lograrse parcialmente mediante la adición de estiércoles compostados disponibles en la zona y residuos de cosecha.

Las concentraciones bajas de Pext pueden deberse a que no es usual fertilizar con fósforo y a las condiciones restrictivas generadas por la alta presencia de material calcáreo presente en estos suelos. Por lo tanto, para mejorar el aprovechamiento del fósforo se recomienda usar fertilizantes fosfatados con baja relación Ca/P.

El valor del indicador de CBM fue positivo pero bajo ya que varió de 0.1 a 0.5 en los suelos agrícolas (Figura 1D). Estos valores se explican por la escasa concentración de MO en esos suelos, condición que no favorece el desarrollo de la biomasa microbiana. Campos et al. (2007), Bi et al. (2013) y Liu et al. (2013) también han usado CBM como indicador de calidad de suelo. Una excepción fue el suelo agrícola de Pericón, donde los indicadores de MO, Pext y CBM fueron 0.5, 1.0 y 1.0. Los valores de uno son considerados como altos y se explican por la adición de composta al suelo para su fertilización, como se constató durante las visitas al terreno. Los indicadores de Caint (0.90 y 0.94) (Figura 1E) y CICE (1.06 y 0.96) (Figura 1F) de los suelos agrícolas de Tonaltepec y Pericón se consideran condiciones ideales para mantener una adecuada fertilidad del suelo. Sin embargo, la disponibilidad potencial de este calcio está limitada por la formación de carbonatos de calcio, a juzgar por los valores de pH en estos suelos (8.2 y 7.9, respectivamente) (Castellanos et al., 2000). La mayoría de los suelos en Tonaltepec corresponden a Leptosoles que se caracterizan por la presencia de material calcáreo. En Nduayaco y Gavillera, el valor del indicador de Caint (0.5) dista en 50 % del valor ideal definido para los suelos agrícolas de la zona, y el indicador de CIE dista entre 70 y 60 % del valor ideal. Los valores de los indicadores de Caint y CICE fueron menores en los suelos degradados que en los agrícolas en ambas localidades, lo cual es una clara indicación de una menor cantidad de Ca en los suelos degradados. Los valores negativos de los indicadores Caint y CICE en los suelos agrícolas y degradados de Cerro Prieto muestran que estos suelos requieren una atención especial para mejorar su calidad y fertilidad. En este sitio los suelos degradados también presentaron condiciones deficitarias en cuanto al contenido de Mg y K intercambiables (Figuras 1G y 1H, respectivamente) como lo indican los valores negativos de los indicadores de esas variables. El caso más extremo fue el indicador Kint con valores menores a 0.1 en los suelos agrícolas, por lo que dista en 90 % del valor ideal (Vn=1). Esta condición es preocupante porque tanto el potasio como el fósforo son elementos esenciales para los cultivos. Lo anterior define la necesidad de corregir el manejo del suelo e incluir el aporte de fertilizantes con potasio.

Los indicadores que definieron mejor la fertilidad baja de los suelos agrícolas y degradados de la MAO fueron MO, Pext, Mg y K intercambiables. De estos indicadores, Liu et al. (2013) han usado Kint y Bi et al. (2013) usaron Pdis; además, Bautista et al. (2011) reportaron que el indicador de Mgint fue el mejor para evaluar la calidad de suelos semiáridos de Oaxaca, pero señalan que se debe cuidar la inclusión de este atributo químico porque sus variaciones pueden estar afectadas por la mineralogía del suelo. Otros indicadores seleccionados por Bautista et al. (2011) son COS, pH, CBM, Mgint, Caint, Kint, los cuales explicaron la mayor parte de la variabilidad de las propiedades de suelos semiáridos. Según Bautista et al. (2011), el COS es un ICS muy sensible y presenta una alta asociación con sistemas de labranza. Campos et al. (2007) también seleccionaron al Mgint y a la CICE para monitorear la calidad del suelo en un transecto del Cofre de Perote, México.

Indicadores de calidad y degradación

La degradación de los suelos se confirmó en campo por la presencia de cárcavas, canales o movimiento de masas, debido a la remoción de suelo (Figura 2). En Cerro Prieto y Nduayaco la principal causa de la degradación se ha asociado a la actividad agrícola (Figura 2A y 2B). En Pericón, la quema y retiro de los residuos de cosecha podrían disminuir los nutrimentos y la materia orgánica (Figura 2C). En cambio en Tonaltepec (Figura 2D) se considera que la degradación es producto del sobrepastoreo y la deforestación, ya que este municipio demanda cantidades importantes de leña para la elaboración de artesanías de barro.

Figura 2 Sitios de muestreo de la Mixteca Alta Oaxaqueña. (2A): Cerro Prieto, San Miguel Chicahua; (2B): Nduayaco, Santiago Apoala; (2C): Pericón, Santa María Apazco; (2D): Tonaltepec, Santo Domingo Tonaltepec. 

El 62 % de los ICS de suelos agrícolas y degradados presentan clases de calidad baja, muy baja, de exceso y déficit. Lo anterior indica que un porcentaje considerable de esos suelos no tienen las condiciones de fertilidad requeridas para el desarrollo adecuado de los cultivos potenciales de la MAO.

La ubicación en el mapa temático de degradación (Figura 3) de las clases de calidad asociadas a los valores obtenidos para los ICS de la MAO, permitió definir una relación entre el estado actual de la degradación de los suelos, los valores de los ICS y las clases de calidad asociadas a éstos. Los valores de los ICS de los suelos agrícolas indicaron clases de calidad deficitaria (ICS < 0), moderada, baja y muy baja (ICS<0.5) así como muy alta (Vn = 1) en los sitios de Gavillera, Nduayaco y Tonaltepec. Los sitios de Gavillera se ubicaron en el mapa de degradación en zonas con erosión hídrica con deformación de terreno, causada por sobrepastoreo, actividades agrícolas y sobreexplotación de la vegetación para uso doméstico (Figura 3). Los sitios de Nduayaco y Tonaltepec se ubicaron en zonas de erosión hídrica con pérdida de suelo superficial, y la degradación se atribuye principalmente a la deforestación con remoción de la vegetación para uso doméstico, sobrepastoreo y actividades agrícolas (Figura 3).

Figura 3 Ubicación de sitios y clases de calidad de suelos de la Mixteca Alta Oaxaqueña en el mapa temático de degradación. 

La información de los sitios de Pericón y Cerro Prieto se discute aparte. En Pericón, los suelos agrícolas y degradados se localizan en áreas que presentan una degradación debida a la declinación de la fertilidad y reducción del contenido de MO, debido a la deforestación con remoción de vegetación y a las actividades agrícolas (Figura 3). Sin embargo, los valores de los indicadores Pext y CBM para el suelo agrícola de esta localidad, presentaron valores altos (ICS ~1), lo que define una clase de calidad muy alta. Esto confirma que el manejo del suelo agrícola, consistente en adición de material orgánico, es adecuado. En Cerro Prieto, los ICS de los suelos agrícolas y degradados se localizan en áreas estables en las condiciones normales (Figura 3). Sin embargo, en ambas condiciones los valores de los ICS fueron muy bajos o negativos, al igual que los ICS de los suelos degradados de Tonaltepec, Pericón, Nduayaco y Gavillera. Esto confiere a todos ellos clases de calidad muy baja y deficitaria, y por tanto una fuerte declinación de su fertilidad.

Los resultados anteriores indican que para la mayoría de los sitios evaluados hubo una coincidencia en el estado de la degradación del suelo (mapa temático de degradación) y los valores de ICS y clases de calidad. Sólo en Cerro Prieto y Pericón esta coincidencia no fue clara. En ambos casos, los valores de los ICS indicaron condiciones de fertilidad del suelo no coincidentes, con lo cual podría haberse deducido a partir del mapa de degradación. Lo anterior es atribuible a la escala de los documentos usados para generar el mapa temático de degradación (1:250,000). Las coincidencias anteriores pueden mejorarse si se usan mapas de mayor escala. Sin embargo, el desarrollo de cartografía a nivel regional requiere una inversión considerable debido a la gran cantidad de trabajo de campo que se debe realizar. Además, en el país se dispone de recursos cartográficos considerables, los cuales pueden ser complementados con información como fue el caso del estudio actual. De esta manera puede ampliarse el uso de la cartografía actual, lo que si permitiría hacer recomendaciones a nivel regional.

Conclusiones

Los indicadores de MO, Pext, K y Mg intercambiables definieron más cercanamente el estado actual de la fertilidad de los suelos de la MAO y evidencian su degradación. El valor de los ICS permitió detectar cambios producidos en los atributos usados para generar estos ICS. La ubicación de las clases de calidad en el mapa temático de degradación permitió relacionar el cambio en los atributos evaluados con el uso y manejo de los suelos. Con ello se cumple uno de los criterios más importantes requeridos para el uso de indicadores de calidad.

El monitoreo de los valores de los ICS dentro de una escala única puede ayudar a los tomadores de decisiones de las localidades consideradas (Comités Rurales, etc.) para definir estrategias agronómicas correctivas, a nivel sitio específico, para aumentar la fertilidad de los suelos. Los valores de los ICS obtenidos permiten generar una línea base o de inicio de la calidad de los suelos de la MAO. Esto servirá para dar seguimiento o ajustar las prácticas agrícolas de la región con objeto de controlar la degradación actual del suelo. Los ICS y clases de calidad fueron generadas con procedimientos sencillos y con información disponible, por lo cual esta metodología se puede usar en localidades con recursos económicos y técnicos muy limitados.

Literatura Citada

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Recibido: Agosto de 2016; Aprobado: Mayo de 2017

Autor responsable: rebollaralviter@gmail.com

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