Introducción

En los sistemas silvopastoriles se combinan la producción de forrajes para la alimentación de ganado y la presencia de especies arbóreas en un espacio común, cuyo origen incluye la siembra de gramíneas forrajeras en bosques remanentes, o la plantación de árboles en una unidad de producción pastoril (^{Kunst et al. 2016}). El uso de sistemas silvopastoriles se ha extendido mundialmente en regiones tanto tropicales como templadas, con una amplia variedad de prácticas como el ramoneo directo del ganado, cultivo en franjas, árboles intercalados, cortinas rompevientos, árboles multipropósito y sistemas intensivos como los bancos de forraje (^{Nair 2014}). La mayoría de estos sistemas son de producción tradicional de escala baja, en unidades familiares, con fertilización predominantemente orgánica y especies arbóreas nativas o introducidas de rápido crecimiento (^{Cubbage et al. 2012}).

La implementación de sistemas silvopastoriles es una alternativa para la recuperación de suelos degradados, ya que la presencia de árboles permite reducir la erosión eólica e hídrica, y promueve la formación de una capa de materia orgánica que contribuye a conservar los nutrientes y las partículas de suelo (^{McIvor et al. 2014}). También es una estrategia para incrementar la producción maderable, reducir el déficit de materias primas y disminuir la presión sobre los bosques naturales (^{García-Cuevas et al. 2022}, ^{Telles-Antonio et al. 2022}). En México, los sistemas silvopastoriles son una oportunidad para el sector forestal, debido a las condiciones climáticas y edafológicas que presenta el país (^{Pérez et al. 2021}). La combinación de gramíneas y árboles permite reducir la escorrentía superficial de agua pluvial y la desecación de la superficie del suelo, e incrementa la captación y la infiltración de agua al subsuelo (^{Lunka y Patil 2016}). Además, el mantenimiento de la cobertura arbórea promueve la captación y almacenamiento de carbono, comparado con sistemas agrícolas y pastizales o praderas (^{Albrecht y Kandji 2003}).

Los sistemas de información geográfica (SIG) son una herramienta útil para identificar las áreas potenciales para establecer sistemas silvopastoriles, de acuerdo con los requerimientos agroclimáticos de las especies, como la elevación, temperatura, precipitación y tipo de suelo (^{Ellis et al. 2000}, ^{Sáenz-Reyes et al. 2019}). La identificación de las áreas aptas para sistemas silvopastoriles permite optimizar tiempo y recursos financieros para el establecimiento de las especies (^{Sáenz-Reyes et al. 2019}). Además, la elección de especies de rápido crecimiento y alto valor proteico permite obtener mayores rendimientos comparados con cultivos de bajo valor productivo (^{Hernández-Hernández et al. 2020}). Estudios recientes sobre áreas potenciales para establecer sistemas silvopastoriles se encuentran para el cultivo del hule (Hevea brasiliensis Muell. Arg.) en Oaxaca (^{Pérez et al. 2021}), moringa (Moringa oleifera Lam.) en el estado de Veracruz (^{Carrión et al. 2022}) y cultivos forrajeros intercalados con especies de coníferas en el estado de Michoacán (^{Sáenz-Ceja et al. 2021}).

En el estado de Michoacán, la ganadería para producción de carne y leche es una actividad económica importante, que incluye ganado bovino, caprino, ovino, equino y aves, ocupando el octavo lugar nacional en la producción de carne de bovino y el séptimo en carne de porcino (^{SIAP 2022}). Se estima que el 43% del territorio estatal se dedica a la producción pecuaria, principalmente en las regiones de la Costa, Sierra Madre del Sur, Tierra Caliente y el Bajío, aunque con una presencia importante en el Centro y Oriente del Eje Neovolcánico (^{Medina-Ramos y Torres-Ortiz 2018}). La mayoría del manejo del ganado corresponde al semi-estabulado, con animales pastando en agostaderos naturales en época de lluvias, mientras que, en época de secas, se mantiene estabulado con alimentación de forrajes secos y suplementos sintéticos (^{Villa-Méndez et al. 2008}). La ganadería para la producción de carne y leche se caracteriza principalmente por unidades familiares de autoconsumo, pastoreo extensivo de ganado bovino, pero con limitación de forraje verde durante la temporada de estiaje y en invierno (^{Bacab-Pérez y Solorio-Sánchez 2011}).

Aunado a lo anterior, Michoacán destaca como uno de los cuatro estados con mayor grado de erosión en México, con el 76% de los suelos con algún grado de erosión (^{Bolaños-González et al. 2016}); situación causada por la expansión de la frontera agropecuaria, sobrepastoreo y el exceso de labranza (^{Bravo-Espinosa et al. 2009}). De continuar con esta tendencia, la pérdida de suelos aptos para el crecimiento de forrajes tendrá efectos negativos sobre la producción agropecuaria (^{Cotler et al. 2020}). Por ello, el establecimiento de sistemas silvopastoriles puede contribuir a la producción de forraje para el ganado y a la recuperación de tierras degradadas en esta entidad (^{Sáenz-Reyes et al. 2019}).

En la región tropical de Michoacán se han establecido sistemas silvopastoriles para la producción de ganado bovino, principalmente con especies arbóreas como leucaena (Leucaena leucocephala [Lam.] de Wit) y pastos introducidos como las variedades comerciales Guinea y Tanzania, ambas de la especie Megathyrsus maximus (Jacq.) B.K. Simon & S.W.L. Jacobs (^{Bacab-Pérez et al. 2011}, ^{Estrada-López et al. 2018}). En la región templada del Estado, los pastos perennes rhodes (Chloris gayana Kunth) y llorón (Eragrostis curvula [Schrad] Nees) han mostrado un potencial amplio para establecerse en sistemas silvopastoriles, asociados con coníferas como el pino michoacano (Pinus devoniana Lindley) (^{Sáenz-Reyes et al. 2019}). A nivel mundial, ambas especies forrajeras (pastos) han sido utilizadas para la prevención de la erosión hídrica, por su tolerancia al estrés por deficiencia de humedad y suelos con poca materia orgánica (menor al 2%), su abundante producción de biomasa, alto contenido proteico y su capacidad de rebrotar después del pastoreo (^{Bravo y Silenzi 2002}, ^{Moore et al. 2014}).

El pino ortiguillo (Pinus lawsonii Roezl. ex Gordon & Glend.) se distribuye en zonas serranas del centro y sur de México, incluyendo el estado de Michoacán, donde representa una importante fuente de madera, leña y resina para habitantes rurales (^{Ramos-Uvilla et al. 2014}). Esta especie es de rápido crecimiento, con alturas de 27 a 34 m, diámetro normal promedio de 45 cm y 2 m³ a los 50 años en sitios de calidad alta (^{Aguilar-Ramírez 1997}). En países como Brasil, ha demostrado altos rendimientos volumétricos sin fertilización (^{Carvalho-Mayrinck et al. 2019}). Hasta la fecha se desconocen las áreas aptas para establecer sistemas silvopastoriles con P. lawsonii, E. curvula y C. gayana en el estado de Michoacán, incluyendo áreas con suelos degradados. Por tanto, el objetivo del estudio fue identificar las áreas potenciales para establecer sistemas silvopastoriles con P. lawsonii, E. curvula y C. gayana en Michoacán, México, en áreas con suelos degradados.

Área de estudio

El estado de Michoacán se localiza en el centro-occidente de México, con una extensión de 59 864 km². El territorio está conformado por cinco regiones (Figura 1): El Eje Neovolcánico, formado por montañas de origen volcánico, donde predomina el clima templado subhúmedo. El Bajío, compuesto por planicies aluviales con clima templado semiseco. La Tierra Caliente, que forma parte de la depresión del Río Balsas, en la región sureste, con clima cálido seco. La Sierra Madre del Sur, con clima cálido subhúmedo y la región Costa, colindante con el océano Pacífico, con clima cálido subhúmedo (^{Bollo-Manent et al. 2019}). A nivel estatal, la precipitación media anual varía entre 600 y 1 600 mm, mientras que la temperatura media anual oscila entre 8 y 31 °C (^{INEGI 2022}). Según el mapa de erosión del ^{INEGI (2014)}, el 39.9% de los suelos del Estado presentan erosión moderada, 2.9% erosión fuerte, y 0.5% erosión extrema. Las áreas con mayor erosión se presentan en porciones de las subregiones Meseta Purépecha, Lacustre y Oriente del Eje Neovolcánico, el Bajo Balsas de la Tierra Caliente y en la Sierra Madre del Sur.

Figura 1 Localización geográfica del estado de Michoacán, regiones, subregiones y grado de erosión de suelos. 

Resultados

Los modelos de distribución de P. lawsonii, C. gayara y E. curvula lograron valores de AUC superiores a 0.73 y de ROC-parcial entre 1.47 y 1.49. Además, los modelos fueron independientes a una distribución al azar (P < 0.05) (Tabla 2). La especie con mayor distribución potencial fue E. curvula, con una superficie total de 33 858 km², del cual el 28.5% presenta condiciones óptimas, seguido por P. lawsonii, con 20 847 km², aunque con apenas 7.52% como superficie óptima, mientras que C. gayana tuvo una superficie total de 19 637 km², del cual 31.3% corresponde a superficie óptima.

El 80% de la distribución potencial de P. lawsonii se encontró en el Eje Neovolcánico, con condiciones óptimas en su porción central y oriental, mientras que porciones con condiciones subóptimas se encontraron en el Bajío y Sierra Madre del Sur (Figura 2a). El 95% de las zonas aptas para E. curvula se localizó en el Eje Neovolcánico, cuya distribución óptima se acotó principalmente a las laderas altas de dicha sierra (Figura 2b). La distribución óptima de C. gayana se encontró en la porción sur del Eje Neovolcánico y zonas altas de la Sierra Madre del Sur (Figura 2c).

Figura 2 Distribución potencial óptima y subóptima de a) Pinus lawsonii, b) Eragrostis curvula y c) Chloris gayana en el estado de Michoacán, México. 

Las áreas potenciales para establecer sistemas silvopastoriles con P. lawsonii y E. curvula se ajustaron en su totalidad a porciones del Eje Neovolcánico (Figura 3a), alcanzando una superficie potencial de 190 918 ha. Por su parte, las áreas potenciales con P. lawsonii y C. gayana sumaron 329 546 ha, de las cuales el 83% se encontró en el Eje Neovolcánico, con los fragmentos más grandes en la porción occidental, mientras que 15% del área total se ubicó en la Sierra Madre del Sur y 2% en la Tierra Caliente (Figura 3b).

Figura 3 Áreas potenciales para establecer sistemas silvopastoriles con Pinus lawsonii asociado con a) Eragrostis curvula y b) Chloris gayana en Michoacán, México. 

A nivel municipal, las áreas potenciales para P. lawsonii asociado con E. curvula se encontraron en 61 municipios, donde Morelia, Madero, Paracho, Hidalgo, Pátzcuaro, Chichota, Coeneo, Charapan, Charo y Zacapu concentraron el 47% de la superficie total. Las áreas aptas para P. lawsonii asociado con C. gayana se localizaron en 81 municipios, donde Tumbiscatío, Morelia, Cotija, Madero, Coalcomán, Tocumbo, Hidalgo, Chilchota, Ario y Charo concentraron el 48% de la superficie total (Tabla 3).

El 60.8% de las áreas potenciales con P. lawsonii y E. curvula se encontró sobre superficies con erosión, principalmente con un grado leve y moderado (Tabla 4); dicha superficie se encontró en 57 municipios, principalmente en el Eje Neovolcánico, específicamente en las subregiones Meseta Purépecha, Lacustre y la Oriente (Figura 3a). Los municipios con mayor superficie apta fueron Morelia, Paracho, Charapan, Hidalgo y Chilchota, que concentraron el 32.8% del total. Por su parte, el 55.4% de la superficie apta con P. lawsonii y C. gayana se encontró sobre suelos erosionados, también con grados leve y moderado, en 76 municipios del occidente y el oriente del Eje Neovolcánico, así como en porciones de la Sierra Madre del Sur (Figura 3b). Los municipios con mayor potencial fueron Tumbiscatío, Morelia, Cotija, Coalcomán y Charo, que concentraron el 36.3% de la superficie.

Discusión

De acuerdo con sus requerimientos de precipitación, temperatura, elevación y tipo de suelo, las especies P. lawsonii, E. curvula y C. gayana tienen potencial amplio para ser establecidas en el estado de Michoacán. Los modelos de distribución potencial de las tres especies superaron un AUC de 0.7, por lo que se consideran como aceptables, con una distribución no definida por el azar (^{Peterson et al. 2011}). Para el caso de C. gayana, el AUC fue similar al encontrado por ^{Lastiri-Hernández et al. (2020)} (AUC = 0.74) en el occidente de Michoacán, mientras que para E. curvula, el AUC fue menor al reportado por Sáenz-Ceja et al. (2020) (AUC = 0.94) en el centro de México. El AUC de P. lawsonii también fue menor al encontrado por ^{Cruz-Cárdenas et al. (2016)} (AUC = 0.854), posiblemente porque se incluyeron menores variables ambientales, pero la distribución potencial del presente estudio se ajustó mejor a la reportada por ^{Farjon et al. (1997)} en el estado de Michoacán.

Las zonas templadas del estado de Michoacán presentaron el mayor potencial para establecer sistemas silvopastoriles con las especies evaluadas, particularmente en el Eje Neovolcánico y porciones de la Sierra Madre del Sur, regiones que han experimentado procesos severos de degradación de suelos y deforestación (^{Bolaños-González et al. 2016}). Por ejemplo, en la región Lacustre, la formación de cárcavas se asocia con prácticas agrícolas como el año y vez (siembra durante un año y descanso en el siguiente, con pastoreo de ganado) sobre suelos altamente erosionables, como el Andosol y Acrisol (^{Bravo-Espinosa et al. 2009}, ^{Bedolla-Ochoa et al. 2012}). En la región Oriente, la tala ilegal, recurrentes incendios forestales y el cambio de uso de suelo para establecer cultivos de temporal y forrajes inducen la erosión de suelos susceptibles a deslaves (^{López-García y Alcántara Ayala 2012}, ^{Pérez-Ramírez et al. 2013}). En el caso de la Sierra Madre del Sur, la degradación de los suelos se relaciona con la sustitución de bosques tropicales y templados por pastizales para el pastoreo extensivo de ganado (^{Mas et al. 2017}). Por tanto, la reintroducción de cobertura arbórea, en este caso de P. lawsonii, en asociación con pastizales perennes como E. curvula y C. gayana, podría contribuir a la retención de los suelos y la disminución de la erosión en estas regiones.

Además, la implementación de sistemas silvopastoriles con las especies propuestas podría mitigar la falta de forraje durante la temporada de estiaje, situación común en los sistemas pecuarios de Michoacán (^{Bacab-Pérez y Solorio-Sánchez 2011}). Por ejemplo, la producción de forraje con C. gayana asociado con P. devoniana con fertilización orgánica en Michoacán logró rendimientos de 11.2 t ha^-1 de materia seca (^{Sáenz-Reyes et al. 2016}), mientras que asociado con eucalipto (Eucalyptus globulus Labill.) sin fertilización en Jalisco alcanzó rendimientos de materia seca de hasta 4.7 t ha^-1 (^{Guevara-Escobar et al. 2012}). Por su parte, E. curvula produjo hasta 4.9 t ha^-1 en condiciones semiáridas en San Luis Potosí (^{Beltrán-López et al. 2018)}. Estos rendimientos son sustancialmente mayores a la oferta de forrajes en áreas subtropicales de Michoacán, por ejemplo, con M. maximus, entre 1.2 y 1.3 t ha^-1 (^{Bacab-Pérez y Solorio-Sánchez 2011}).

El establecimiento de sistemas silvopastoriles con las especies propuestas también podría traer beneficios económicos para los productores ganaderos; por un lado, la disponibilidad de forraje en las unidades productivas evitaría trasladar al ganado hacia agostaderos lejanos, inaccesibles por su topografía y con vegetación natural, como comúnmente sucede en época de estiaje (^{Villa-Méndez et al. 2008}). Además, reduciría la compra de insumos externos como suplementos alimenticios concentrados, los cuales representan un costo de producción alto (^{Bacab-Pérez y Solorio-Sánchez 2011}). También, la presencia de árboles como P. lawsonii implicaría la oferta de leña para fines energéticos, sombra para el ganado, reducción de la erosión eólica, e incluso la producción de resina (^{Ramos-Uvilla et al. 2014}, ^{Alba y González-Esquivel 2016}).

Es importante destacar que tanto la investigación, como el uso de sistemas silvopastoriles con especies forestales de clima templado son muy limitados. Por ello, la necesidad de evaluar el potencial de otras especies arbóreas y forrajeras en las zonas templadas de Michoacán y del centro de México. En particular, se requiere examinar los rendimientos que pueden generar este tipo de forrajes bajo las condiciones climáticas de estas regiones, la retención de suelos y disminución de la erosión con estos sistemas silvopastoriles, y la capacidad de estas especies para establecerse sobre suelos erosionados como el Andosol y Acrisol. Para ello, conocer las áreas donde se pueden establecer las especies constituye un primer paso, para lo cual, el modelado espacial de su distribución potencial constituye una herramienta de gran relevancia.

Conclusiones

Las áreas potenciales para establecer sistemas silvopastoriles con P. lawsonii y E. curvula o C. gayana, se localizaron principalmente en el Eje Neovolcánico y Sierra Madre del Sur del estado de Michoacán, en 51 municipios con P. lawsonii y E. curvula y 68 municipios para P. lawsonii y C. gayana. Además, el 60% del área apta con E. curvula y el 55% con C. gayana se encontró sobre suelos degradados, lo cual indica que la implementación de sistemas silvopastoriles con estas especies podría contribuir a la recuperación de suelos en áreas que han experimentado severos procesos de degradación como la región Lacustre, el Oriente y la Sierra Madre del Sur. Es importante, en futuras investigaciones, evaluar los rendimientos de estos cultivos en sistemas silvopastoriles bajo las condiciones agroambientales de las áreas aptas identificadas, así como examinar su contribución a la reducción de la erosión.