Introducción

La importancia de los suelos para el sostén de la vida humana ha sido reconocida durante el último medio siglo por organizaciones nacionales (^{Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales [SEMARNAT], 2002}) e internacionales (^{Food and Agriculture Organization of the United Nations [FAO], 1999}, ²⁰⁰⁶, ²⁰⁰⁹). Una de las estrategias para proteger a los suelos de la degradación es la evaluación de sus funciones ambientales (^{Banwart et al., 2012}; ^{Bouma, 2009}; ^{Lehmann, 2006}; ^{Lehmann, David, & Stahr, 2008}), las cuales deben ser definidas cuantitativamente a través de procedimientos replicables. Asimismo, es importante el análisis de estas funciones en términos de importancia relativa, que permita establecer el nivel particular del capital y servicios en un contexto social determinado, donde el objetivo final sea proporcionar bienestar a los seres humanos y el ambiente (^{Bautista, Gallegos, & Álvarez, 2015}; ^{Blum, 2005}; ^{Lehmann et al., 2008}).

A través de diferentes planes de acción o estrategias, diversos autores han reconocido y evaluado las siguientes funciones ambientales, económicas, sociales y culturales del suelo: filtración y regulación de metales pesados, componente del ciclo de agua, producción de alimento y biomasa, componente del ciclo de nutrimentos, hábitat de flora y fauna, hábitat de la vida humana, transformación del medio, archivo natural y cultural, filtración e infiltración, y fijación de carbono orgánico (^{Bautista et al., 2015}; ^{Bouma, 2009}; ^{Brady & Weil, 1999}; ^{Lehmann et al., 2008}).

^{Lehmann et al. (2008)} y ^{Lehmann y Stahr (2010)} desarrollaron modelos y un software para la evaluación de las funciones de los suelos con base en perfiles (TUSEC); sin embargo, el software es poco práctico y de utilización restringida. ^{Bautista, Gallegos, y Pacheco (2016)} retomaron estos modelos de evaluación y diseñaron un software más funcional denominado Soil & Environment^® que opera en dos direcciones, como base de datos para el registro de información de los perfiles de suelos y para evaluar sus funciones, cuantitativamente, a través de modelos interpretativos.

El conocimiento de las propiedades y características de los suelos reviste gran importancia; de ello depende que los cultivos y las prácticas a realizar sean adecuados para la conservación del suelo, asegurando su utilización continua con la mínima pérdida de calidad. Gran parte de esta información la poseen los campesinos, quienes han acumulado conocimiento amplio sobre su entorno natural durante generaciones. De esta manera, a partir del conocimiento de los agricultores y campesinos, se pueden diseñar y desarrollar estrategias aptas para lograr sistemas productivos sustentables. El uso de las clases de tierras campesinas es de gran utilidad como medio de comunicación a nivel local (^{Bautista & Zinck, 2010}) y de trasferencia de tecnología (^{Nethononda & Odhiambo, 2011}; ^{Segura-Castruita et al., 2011}).

La Reserva de la Biosfera Zicuirán-Infiernillo (RBZI) posee gran geodiversidad, expresada en geoformas, tipos y subtipos climáticos, y grupos de suelos. No obstante, presenta conflictos de uso de la tierra y amenazas, debido a que existe migración de la población rural hacia el interior de la reserva, para ocupar nuevos terrenos. El crecimiento demográfico y la inmigración causan conflictos que afectan diferentes aspectos; por un lado, la preservación del ambiente, la protección de los paisajes y la conservación de la biodiversidad y geodiversidad y, por el otro, la satisfacción de las necesidades básicas de la población en esta zona. Por lo anterior, es necesario ofrecer alternativas para garantizar la conservación y protección de la biodiversidad, así como el desarrollo social y económico de la comunidad. El presente estudio tiene como objetivo evaluar las funciones ambientales de los suelos en la Reserva de la Biosfera Zicuirán-Infiernillo (RBZI), utilizando las clases de tierra identificadas por los campesinos.

Materiales y métodos

El sitio de estudio comprende dos zonas pertenecientes a la RBZI; una de amortiguamiento y una de influencia. El área se localiza en el municipio de La Huacana, Michoacán, México, entre las coordenadas 19° 0’ 0” y 18° 52’ 0’’ LN y 101° 56’ 0” y 101° 42’ 0” LE (Figura 1); presenta elevaciones de 200 a 800 m. El clima es cálido subhúmedo (Aw₀) con lluvia durante el verano; la precipitación media anual es 655 mm y la temperatura media anual es 28 °C (^{Comisión Nacional del Agua [CONAGUA], 2000}).

Figura 1 Localización de la zona de estudio en el municipio de La Huacana, Michoacán, México. 

Los técnicos y productores, de manera conjunta, describieron 35 perfiles de suelo de 1.5 m de profundidad o hasta donde el material parental lo permitió. Los perfiles correspondieron a siete clases de tierra: Barrosa, Polvilla, Charanda, Tocura, Cementante, Polvilla/Barrosa y Polvilla/Charanda. Las principales características del medio físico y la morfología del perfil del suelo se registraron con base en los criterios establecidos por ^{Siebe, Janh, y Stahr (2006)} y ^{FAO (2009)}. Los análisis físicos y químicos realizados fueron densidad aparente, textura, color húmedo y seco, pH, materia orgánica, cationes intercambiables (Ca, Mg, Na, K) y conductividad eléctrica (^{SEMARNAT, 2002}).

Mediante el software Soil & Environment^®, la información de los perfiles de suelo se evaluó para las siguientes funciones ambientales: componente del ciclo de agua, producción de alimento y biomasa, componente del ciclo de nutrimentos, hábitat para la flora y fauna, hábitat para la vida humana y filtración en lluvias torrenciales (^{Bautista et al., 2015}; ^{Gallegos, Bautista, & Dubrovin, 2016}). Las evaluaciones se interpretaron con base en cinco clases que representan la capacidad de las funciones del suelo: muy alta (5), alta (4), media (3), baja (2) y muy baja (1).

Se realizó un mapa geomorfopedológico que tiene las geoformas como base cartográfica y las asociaciones de las clases de tierra como leyenda (^{Zinck, Metternicht, Bocco, & Del Valle, 2016}). El mapa, elaborado en ArcGis 9.3.1 (^{Environmental Systems Research Institute [ESRI], 2009}; datum WGS 1984, proyección Universal Transverse of Mercator [UTM]), se utilizó para la realización de los mapas de las funciones ambientales de las clases de tierra.

Resultados y discusión

Las funciones ambientales de las clases de tierra

Las propiedades físicas y químicas de los suelos por horizonte (Figura 2) se transformaron a mediciones de las propiedades por perfil (Cuadro 1), lo cual permitió una mejor comprensión del funcionamiento del suelo de manera integral, posibilitando la evaluación de sus funciones ambientales.

Figura 2 Perfiles de las clases de tierras campesinas identificadas y clasificadas de acuerdo con el conocimiento campesino y ^{IUSS Working Group WRB (2006)} para suelos de la Reserva de la Biosfera Zicuirán-Infiernillo, México. 

Cuadro 1 Propiedades de los suelos por perfil completo en la Reserva de la Biosfera Zicuirán-Infiernillo, México. 

Clave del perfil	Uso del suelo	Profundidad (cm)	TF (kg·m-2)	CC (L·m-2)	CIC (mol·m-2)	COS (t·ha-1)	pH	MO
Polvilla/Cobano-001	PI y VS	29	150.8	35.58	40.48	16.12	7.6	1.3
Barrosa/P7	GEN y SBC	50	554.71	229.91	241.23	156.14	7.2	4.3
Cementante/0013	AT, SBC y SM	135	1 675.5	305.81	163.48	108.05	7.6	1.1
Polvilla-Barrosa/P20	C	110	1 099.8	297.9	241.56	95.87	7.5	1.5
Polvilla-Charanda /0028	VS y PE	124	710.72	165.8	37.58	73.89	5.1	2.1
Charanda/0033	AT, PE y TS	96	663.6	214.18	152.15	88.38	7.4	2.4
Tocura/0037	C y SBC	110	1 344.9	334.97	204.18	210.59	8.3	2.4

TF = tierra fina, CC = capacidad de campo, CIC = capacidad de intercambio catiónico, COS = carbono orgánico del suelo, MO = materia orgánica. Usos del suelo: PI = pastoreo intensivo, GEN = ganadería extensiva nómada, SBC = selva baja caducifolia, SM = selva mediana, C = cultivos, AT= agricultura de temporal, PE = pastoreo extensivo, TS = tala selectiva, VS = vegetación secundaria.

Acorde con el Cuadro 2, la clase de tierra Barrosa, distribuida en el valle, presenta los niveles ambientales más aptos, seguida de la clase Polvilla-Barrosa con muy alta capacidad en términos de infiltración de lluvias torrenciales y de las clases Tocura y Polvilla-Charanda con aptitud alta en la misma función ambiental. Posteriormente se encuentra la clase Charanda, apta para la producción de alimentos y biomasa y como componente del ciclo de nutrimentos; finalmente, con aptitud más restringida, en términos generales, se encuentra la clase Polvilla que destaca como hábitat de flora y fauna.

El hábitat para la flora y fauna es una medida de la “naturalidad” del sitio, debido a que se evalúa el grado de perturbación. En este sentido, la clase Polvilla/Barrosa registra condiciones favorables como hábitat para la flora y la fauna; también es apta como componente del ciclo de agua y para la recarga de acuíferos. Esta clase de tierra se ubica en el altiplano, por tanto, la función más idónea es como área de conservación; sin embargo, también se reporta apta para la vida humana, situación que entraría en conflicto con las funciones ambientales.

Cuadro 2 Evaluación de las funciones ambientales de los perfiles de suelo en la Reserva Zicuirán-Infiernillo, México. 

Clases de tierra	A-B	Cic-Nu	Cic-Ag	HFF	Inf-ll-t	HVH	Aptitud	Uso sugerido
Tocura (piedemonte)	2	2	4	3	4	1	16	Conservación
Barrosa (valle)	5	5	3	2	2	1	18	Agricultura
Polvilla/Barrosa (altiplano)	2	1	3	3	5	3	17	Conservación
Polvilla (colina)	1	2	1	5	1	1	11	Conservación
Cementante (planicie)	3	3	3	1	4	1	15	Urbanismo
Charanda (planicie)	4	4	3	2	2	1	16	Agricultura
Polvilla/Charanda (planicie)	2	2	3	3	5	1	16	Urbanismo

A-B = alimentos y biomasa, Cic-Nu = ciclo de nutrimentos, Cic-Ag = ciclo del agua, HFF = hábitat de flora y fauna, Inf-ll-t = infiltración en lluvias torrenciales, HVH = hábitat para la vida humana. Clases de aptitud: muy alta (5), alta (4), media (3), baja (2) y muy baja (1).

Las funciones ambientales de las clases de tierra y los usos actuales

En las planicies se presentan las clases de tierra Polvilla/Charanda, Cementante y Charanda (Cuadro 2). La Polvilla/Charanda con vegetación secundaria se usa para pastoreo extensivo seminómada; con base en las evaluaciones, la función idónea es la infiltración de lluvias torrenciales. La clase Cementante se usa principalmente en agricultura de temporal y se sugiere compatible como infiltradora de lluvias, productora de alimento y biomasa, y como componente del ciclo de nutrimentos; mientras que Charanda, con agricultura de temporal, pastoreo extensivo nómada y tala selectiva, presenta cualidades como componente del ciclo de nutrimentos y para la producción de alimento y biomasa.

En el valle, la clase Barrosa se ubica en selva baja caducifolia con ganadería extensiva nómada. Esta clase de tierra posee la condición para aprovecharse como medio productor de alimento y biomasa o como componente del ciclo de nutrimentos; no es deseable que se utilice como hábitat de vida humana porque se atentaría contra el abastecimiento de alimentos y afectaría la calidad del agua de los ríos, como ya se observa en la actualidad.

En altiplanicie domina la Polvilla/Barrosa que actualmente se utiliza para el cultivo de pastos; este uso de la tierra podría resultar compatible con la capacidad de infiltración en lluvias torrenciales; en planicie, la clase es adecuada como hábitat para la vida humana.

En colina se reporta la Polvilla con vegetación secundaria y con uso para pastoreo intensivo de ganado. Con base en la evaluación de las funciones del suelo, se sugiere que dicha clase de tierra sea usada como hábitat para la flora y la fauna.

Finalmente, la clase de tierra Tocura, localizada en piedemonte y usada para el cultivo de pastos, podría ser utilizada como infiltradora en lluvias torrenciales o como componente del ciclo de agua.

La evaluación de tierras es “el proceso de evaluación del desempeño de las tierras cuando se usan para propósitos específicos” (^{FAO, 1999}), aunque también puede ser "todos los métodos para explicar o predecir el potencial de uso de la tierra” (^{De la Rosa, Mayol, Díaz-Pereira, Fernández, & De la Rosa, 2004}). Una evaluación de tierras debe considerar los siguientes factores: clima, suelo, relieve, mercado, nivel tecnológico a aplicar y uso actual del terreno. Para cada factor es necesario un método interpretativo y la asignación de rangos (apto, medianamente apto, marginalmente apto y no apto). En este sentido, el análisis del perfil de suelo en relación con sus funciones ambientales, de manera sistemática y ordenada mediante un software, es un aporte al proceso de evaluación de sus aptitudes.

La evaluación de las funciones ambientales de los suelos mediante Soil & Environment^® se suma a la diversidad de modelos interpretativos de suelos (^{FAO, 1999}, ²⁰⁰⁹; ^{Segura-Castruita, Sánchez-Guzmán, Ortiz-Solorio, & Gutiérrez-Castorena, 2005}; ^{United States Department of Agriculture [USDA], 2014}). De acuerdo con ^{Bautista et al. (2016)}, la automatización de los métodos interpretativos de suelos mediante un software especializado propicia las ventajas siguientes: a) disminución de errores en la captura de la información base, b) se evita la pérdida potencial de los datos, c) disminuye el tiempo de consulta de datos, d) evita la introducción de errores en la aplicación de las técnicas de evaluación y e) mejora el manejo de la información emanada de la evaluación.

El mapa de funciones de suelos (Figura 3) representa un modelo de integración e interacción de algunos de los factores formadores de suelo. Dicho modelo de utilización del territorio propuesto debe ser discutido entre autoridades, técnicos y sector productivo y ambiental.

Figura 3 Mejores aptitudes de las clases de tierras campesinas con base en la evaluación de las funciones ambientales, utilizando Soil & Environment^®, en suelos de la Reserva de la Biosfera Zicuirán-Infiernillo, México. 

Este estudio representa la primera contribución en términos de evaluación de las funciones del suelo realizada en México. De modo similar a lo concluido por ^{Liang, Lehmann, Wu, y Stahr (2014)}, las evaluaciones orientadas a un uso adecuado de los recursos naturales permiten una comprensión global del suelo y proporcionan referencias a la planificación de su uso.

Conclusiones

En la Reserva de la Biosfera Zicuirán-Infiernillo, las clases de tierra Barrosa y Charanda son las de mayor potencial en términos de su función como productoras de alimento y biomasa, y como componente del ciclo de nutrientes. No obstante, dichas clases corresponden al área con mayores asentamientos humanos; es decir, estos se localizan en las tierras fértiles, planas, profundas y con mayor humedad, situación que podría ocasionar problemas de abasto de productos agrícolas y pecuarios. Por lo anterior, existe la necesidad de formar un mecanismo efectivo de evaluación y conservación, para equilibrar los usos del suelo, considerando sus mejores aptitudes y funciones ambientales. Por otra parte, Soil & Environment^® ocupa información del clima y de la pendiente del terreno o geoforma para la estimación de algunos modelos; por tal razón, el software requiere la incorporación de bases de datos del clima y relieve, así como de los usos de la tierra y su cercanía a caminos y cuerpos de agua.