Introducción

Las pérdidas de carbono en suelos de los ecosistemas y el cambio climático, son problemas que actualmente influyen en la producción agrícola. Los suelos agrícolas a nivel mundial han perdido entre el 30 y 75 % de las reservas de SOC de 30 a 40 Mg C.ha^-1 (^{Lal et al., 2007}), lo que ha contribuido al enriquecimiento de los gases de efecto invernadero y al calentamiento de la atmósfera que provoca el denominado “Cambio Climático”, fenómeno que se manifiesta actualmente, ocasionando no solamente desastres naturales (sequías extremas e inundaciones) sino también grandes pérdidas en la producción agrícola (^{Muñoz-Rojas et al., 2017}).

La cobertura natural del suelo y los sistemas agroforestales incrementan el SOC, lo cual ayuda a mejorar los agregados del suelo, reducir la erosión, disminuir las pérdidas de carbono y nitrógeno, así como mejorar su acumulación (^{Chen et al., 2017}); asimismo, los suelos tropicales dedicados a cultivos de pasto (Pennisetum purpureum) han demostrado ser una vía para aumentar el almacenamiento de carbono en el suelo, a medida que se incrementa su explotación (^{Lok et al., 2013}). Sin embargo, el uso y manejo inadecuado del suelo, además de contribuir al efecto invernadero, provoca problemas relacionados con la sustentabilidad, debido a la degradación de la materia orgánica del suelo, lo que actúa negativamente en sus propiedades físicas y químicas, y en su biodiversidad (^{Nunes et al., 2010}).

Las pérdidas del SOC están relacionadas estrechamente con las propiedades agroproductivas, influyen negativamente en otras propiedades como la densidad de volumen, el factor de dispersión, actividad biológica y en la disminución de su productividad. En estos suelos, ^{Hernández-Jiménez et al. (2013}, ²⁰¹⁴⁾, determinaron que los suelos muy cultivados han perdido entre el 50 a 55 % de su productividad agrícola. También, el tamaño de las fracciones de las partículas disminuye con el paso del tiempo en suelos cultivados (^{Schiedung et al., 2017}).

La deforestación y el establecimiento de agroecosistemas alteran las reservas de SOC como ha ocurrido en el Trópico húmedo del Amazonas; en suelos Oxisoles, el desmonte de la selva natural para convertirlo en pastizales resultó en una disminución del SOC en los 20 cm superficiales, después de dos años del establecimiento de los pastizales paso de 90.0 a 68.8 t C/ha, pero por las entradas de SOC provenientes del pastizal durante un período de ocho años hicieron volver 96 t C/ha (^{Cerri et al.,1996}). Los suelos Latosoles Rojo Oscuros (Ferralsol ródico), primero llevan a pérdidas en el SOC cuando se aplican prácticas inapropiadas de manejo, pero después se recupera entre 0.3 y 1.91 Mg C ha^-1 año^-1 cuando se utilizan prácticas de agricultura con poca preparación del suelo (^{Batlle-Bayer et al., 2010}). Por otra parte, el almacenamiento de carbono se incrementa a un año y medio de la deforestación, aunque este carbono es rápidamente mineralizado y contribuye pobremente a la reserva de SOC de cinco años después de la deforestación (^{Fujisaki et al., 2017}).

En México, reportan cambios en el SOC por la modificación del uso de la tierra (^{González-Molina et al., 2014}), también cambios según el uso agrícola del suelo de la llanura costera de Nayarit (^{Murray-Núñez et al., 2012}) y pérdidas o ganancias de SOC según coberturas naturales y de cultivo de caña de azúcar en la Cuenca del río Mololoa, Nayarit (^{Bojórquez et al., 2015}).

En el caso de Cuba, se conoce que el cambio climático trae como consecuencia el aumento de la temperatura media de las llanuras en 0,9 ºC (^{Planos et al., 2013}), lo cual es parte de la causa del aumento del pH en suelos Ferralíticos Rojos (RF) y Ferralíticos Rojos Lixiviados (LRF) de la llamada “Llanura Roja de la Habana” que comprende las provincias de Mayabeque y Artemisa (^{Morales & Hernández, 2011}; ^{Hernández-Jiménez et al., 2014}; ^{Cánepa et al., 2015}). Además, desde el punto de vista de las pérdidas de SOC por el cambio de uso del suelo, solamente se reporta las pérdidas de los suelos del ecosistema de suelos LRF de esta región, donde los suelos cultivados han perdido entre el 50 y 55 % del SOC para la capa de 0-20 cm del espesor superior del suelo (^{Hernández-Jiménez et al., 2014}). Por lo anterior, el objetivo de este trabajo fue evaluar las ganancias o pérdidas de SOC en suelos LRF de la provincia Mayabeque, bajo diferentes formas de uso.

Material y Métodos

La zona en estudio se localiza al occidente de Cuba, presenta un clima tropical subhúmedo con una precipitación anual de entre 1.300 y 1.500 mm, una temperatura media de 24,5 ° C y un relieve plano; el material de origen es roca caliza dura de edad Miocena, con desarrollo de suelos Ferralíticos Rojos Lixiviados (^{Hernández-Jiménez et al., 2017}). Para el trabajo se partió de investigaciones precedentes sobre el diagnóstico del cambio de las propiedades de los suelos LRF de la provincia Mayabeque (^{Hernández-Jiménez et al., 2013}, ²⁰¹⁴), se seleccionaron siete perfiles de suelos con diferentes coberturas, se realizó el muestreo por triplicado, en el período comprendido de febrero a mayo de 2017.

Resultados y Discusión

En la Figura 1, se presentan los resultados de los cambios (ganancias o pérdidas) en el SOC de los sistemas de arboledas objeto de estudio, bajo diferentes manejos del suelo.

Figura 1 Ganancia o pérdidas de SOC en los suelos LRF bajo arboledas y áreas de cultivo, en la provincia Mayabeque, Cuba. 

Como se aprecia, para la arboleda de ficus, en la profundidad de 0-10 cm, en el año 2010 el SOC era de 54 Mg ha^-1, la cual siete años después se incrementa a 65 Mg ha^-1, teniendo una ganancia de 11. Algo similar ocurre en las profundidades de 0-20 y 0-30, donde se incrementa entre 16 y 33 Mg ha^-1, respectivamente.

Para el caso de las arboledas de mango (Mangifera indica), la que presenta 14 años, captura más carbono orgánico que la de siete años, situación que es similar para las tres profundidades evaluadas, siendo la captura entre 6 y 15 Mg ha^-1. En la arboleda del bosque secundario, se observa que, en un período de seis años, se incrementa entre 9 y 15 Mg ha^-1 las ganancias de carbono orgánico.

Haciendo una comparación entre las arboledas de ficus (Ficus sp.) y Arboretum de más de 100 años de sembrados, se observa que en el tiempo la mayor captación ocurre en los sistemas con arboledas de ficus (Ficus sp.) (33 Mg ha^-1), este resultado pudiera estar relacionado con la descomposición de las hojas de ficus, la cual pudiera ocurrir en menor tiempo en relación a las de los árboles presentes en el bosque secundario. Al respecto, estudios realizados por ^{Cuevas (2014)}, citados por ^{Cuevas et al. (2014)} plantean que el contenido de carbono en la hojarasca depende del grado de descomposición de sus elementos y la tasa de descomposición, a su vez, está determinada por la composición química y física de los mismos, así como por las condiciones climáticas del lugar.

Asimismo, el estudio para las áreas de cultivo (Figura 1) arrojó que, para el área que estuvo bajo una vegetación de matorral, en un período de 13 años, ocurrió pérdidas de SOC de 7, 2 y 10 Mg ha^-1 para las profundidades 0-10, 10-20 y 20-30 cm respectivamente, lo cual fue provocado por el cambio de uso del suelo de matorral a cultivo intensivo.

Similar comportamiento se obtuvo en el huerto de plantas medicinales anteriormente huerto de hortalizas, donde las pérdidas son menores con respecto a los otros dos perfiles. Sin embargo, en el área reconvertida de pastos a cultivos intensivos desde hace 12 años con cultivos de maíz, sorgo, frijoles y tomate bajo riego y aplicaciones de fertilizantes minerales, las pérdidas son superiores las cuales están en el orden de -13, -21 y -27 para cada una de las profundidades evaluadas. En la Tabla 1 se muestra la varianza y la desviación estándar de los resultados de los perfiles de suelos con cobertura diferente.

En cuanto a la tasa de ganancia o pérdida de SOC por años (Tabla 2), se aprecia que para cada una de las profundidades el balance es positivo, almacena por año para la capa de 0-30 cm de profundad, una ganancia de 4.71 Mg ha^-1 para la arboleda de ficus, en el caso de las arboledas de mango, la captura se encuentra entre 1.07 - 1.71 y el Arboretum 2.50 Mg ha^-1.

Para las áreas de cultivo se observa que existieron de manera general pérdidas de SOC. Solo en el huerto de plantas medicinales se obtuvieron ganancias en las profundidades de 0-10 y 0-20 cm y no así de 0-30 cm donde hubo pérdidas en el SOC, esto puedo estar relacionado con la presencia de abonos orgánicos (estiércol vacuno) aplicados al suelo en la profundidad de 0-20 en dosis de 1 kg m² en cada ciclo de cultivo, los cuales en su proceso de descomposición contribuyen a preservar las reservas de carbono del suelo en la profundidad de 0-20 cm.

Los resultados muestran que los suelos bajo arboledas, en todas las variantes ganan SOC, siendo el suelo bajo ficus el de mayor ganancia, le sigue el del bosque secundario del INIFAT, que es un bosque clareado, y después la plantación de mango, mientras que en los suelos cultivados de manera general se produjeron pérdidas en las reservas de SOC.

La ganancia de SOC en los bosques se viene señalando en muchos trabajos, ^{Luis-Mejía et al. (2007)} reportaron que la acumulación de carbono al suelo por reforestación fue de 62 y 18 %, en las profundidades de 0-5 y 5-10 cm en reforestaciones de 20 años. El ajuste de los datos por densidad aparente y el uso de un modelo cuadrático indicó que la masa promedio de incorporación es 11.2 y 2.30 t C ha⁻¹ a los 20 años, y tasas de acumulación de 0.561 y 0.11 t C ha⁻¹ año⁻¹ en las mismas profundidades.

En tierras montañosas europeas se ha visto que la conversión de pastizales a siembras de arboledas disminuyó las reservas de carbono orgánico de 100 t C ha^-1 a 81 t C ha^-1 durante 40 años, pero con el establecimiento de las arboledas a los 90 años, aumentó a 174 t C ha^-1 (^{Hunziker et al., 2017}).

También en clima templado, en áreas forestales de la mariposa Monarca en Michoacán, México, ^{Pérez-Ramírez et al. (2013)} en sus investigaciones muestran diferencias en el contenido de SOC que se encuentran bajo diferentes tipos de vegetación y condiciones del arbolado. Estos autores demuestran que en los rodales de oyamel conservado tienen en promedio 153 Mg ha^-1 de SOC, mientras que los aprovechados y perturbados tienen 95 y 125 Mg ha^-1, respectivamente. Los resultados muestran que el promedio de SOC en bosques conservados de pino-encino es de 103 Mg ha^-1, mientras que los aprovechados y perturbados tienen 39 y 13 Mg ha^-1, respectivamente. Los bosques conservados almacenan entre 40-80 % del SOC en los horizontes A del suelo. El contenido de SOC debería ser considerado para determinar el impacto del manejo forestal o de cualquier otra política de conservación.

Estos resultados también ocurren para los climas tropicales, para suelos Ferralíticos Rojos Lixiviados de Cuba, donde este trabajo demostró que la actividad agrícola intensiva y continuada, ocasiona pérdidas en el contenido de SOC resultando la capa agrícola (0-20 cm) la más afectada por la actividad antropogénica. Igualmente, ^{Hernández-Jiménez et al. (2017)} establecen los cambios en SOC bajo diferentes coberturas (arboledas, pastizales y áreas de cultivo), determinando mayor contenido de SOC en las arboledas, les siguen los pastizales y las más bajas se registran en las áreas de cultivo continuado.

^{Bojórquez et al. (2015)} en el análisis de los cambios de SOC para bosques de pino, en pastizal, en cultivo de aguacate y en terrenos cultivados con caña de azúcar localizados en la cuenca del río Mololoa, Nayarit, encontraron resultados similares a los obtenidos en este estudio, donde las coberturas estables de bosque y pastizal generan ganancias en el SOC, siendo el pastizal el que registra la mayor cantidad, seguido por el bosque de encino, el bosque de pino y finalmente la arboleda de aguacate. La cobertura de cultivo con caña de azúcar, donde se practica la quema para la cosecha y la requema de los residuos agrícolas, genera pérdidas en el SOC.

El perfil 5, se encuentra en un área de cultivo de plantas medicinales donde se realizan prácticas agroecológicas como la aplicación de abono orgánico a base de estiércol vacuno, lo que contribuye a minimizar las pérdidas en el SOC. Con referencia a lo anterior, estudios realizados por ^{Acevedo et al. (2015)}, encontraron que en el manejo orgánico existió una mayor proporción de SOC y de cantidad de carbono capturado por el suelo (SCS), así como una menor densidad aparente del suelo en comparación con el manejo convencional.

Conclusiones

En suelos LRF de la provincia de Mayabeque, en las arboledas hay ganancias en el SOC tanto en cantidad como en la tasa anual, siendo mayores en las arboledas de Ficus y en el bosque secundario (Arboretum), mientras que, en los suelos cultivados, se manifiestan las pérdidas de SOC, aunque donde se practica la agroecología, con aplicación de abono orgánico, no se presentan estas pérdidas.