Suelos irrigados en la región de Rioverde, San Luis Potosí, México*

Irrigated soils in region of Rioverde, San Luis Potosí, Mexico

Hilario Charcas-Salazar¹, Juan Rogelio Aguirre-Rivera² y Héctor Martín Durán-García^2§

¹ Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Dr. Manuel Nava 8, Zona Universitaria, C. P. 78290, San Luis Potosí, S L P, México. (charcassalazar@yahoo.com.mx).

* Recibido: agosto de 2011
Aceptado: febrero de 2012

Resumen

La región de Rioverde, San Luís Potosí, México, tiene 15 132 ha de riego; los suelos irrigados corresponden a Phaeozems, Vertisoles, Chernozems y Solonchaks. Durante más que 20 años, el laboratorio del Distrito de Desarrollo Rural 130 ha acumulado datos del análisis de dichos suelos; sin embargo, se carece de análisis de tal información, que permita conocer la variación de las propiedades físicas y químicas y la fertilidad de los suelos de la región, así como las repercusiones del riego en dichas propiedades. El objetivo de este estudio fue caracterizar los suelos agrícolas irrigados de dicha región, con base en la información de laboratorio existente. La información se procesó con el paquete Excel 97 para Windows 98, y se sometió a un análisis multivariable de ordenación mediante componentes principales. Los suelos se caracterizan con base en textura, materia orgánica, reacción, conductividad eléctrica, porcentaje de sodio intercambiable, fósforo y potasio asimilables. Se concluye con base en el análisis multivariable de las muestras de suelo que con sólo la determinación de los porcentajes de arena, arcilla y materia orgánica se puede conocer el estado actual de los suelos del área de estudio y las prácticas de manejo requeridas para su aprovechamiento racional.

Palabras clave: suelos agrícolas, suelos irrigados, propiedades físicas y químicas, fertilidad de suelos.

Abstract

Key words: agricultural soils, irrigated soils, physical and chemical properties, and soils fertility.

Introducción

La región agrícola de Rioverde es una de las más importantes de México y posiblemente la más importante del estado de San Luís Potosí. Es una llanura que se extiende 60 km de norte a sur y 35 km de este a oeste (Figura 1), y comprende una superficie de labor de 49 495 ha, de las cuales 15 132 cuentan con agua para riego (INEGI, 1994). El agua para el riego proviene de manantiales que brotan de la formación caliza El Doctor y de perforaciones sobre un acuífero de medio granular. Las aguas de estas dos fuentes se caracterizan por presentar una fuerte variación en la composición y concentración de las sales que llevan disueltas (Charcas et al., 2002). El uso de estas aguas afecta de manera distinta las propiedades físicas y químicas de los suelos, lo cual finalmente se refleja en el rendimiento y la rentabilidad de su cultivo. Durante más que 20 años, en el laboratorio del Distrito de Desarrollo Rural (DDR) 130 (localizado en el área de estudio) se han acumulado datos de análisis de 492 muestras de diferentes suelos de la región.

Cuando se dispone de mucha información o de muchas variables de estudio, resulta difícil encontrar los patrones de asociación entre localidades de muestreo con base en los atributos medidos. Las técnicas de análisis multivariable permiten encontrar las semejanzas entre sitios, basadas en los valores de los atributos, y al mismo tiempo encontrar los pesos relativos de dichos atributos para definir ejes que expresen en forma resumida la mayor variación posible de los datos (Ter Braak, 1987). Así, es factible reconocer las variables más importantes que permitan definir clases de unidades de estudio, en este caso, los suelos agrícolas de la región de Rioverde, San Luis Potosí. Con base en lo anterior, el objetivo de este trabajo fue caracterizar los suelos agrícolas irrigados de la región de Rioverde, San Luís Potosí, México, con base en la información histórica de laboratorio existente y reconocer sus patrones de variación regional.

Descripción del área de estudio

Agua de riego. Con base en la ubicación geográfica y la calidad del agua de riego, los manantiales y pozos pueden agruparse en dos zonas (Charcas et al., 2002): 1) Zona Norte; comprende el área entre los poblados de San Bartolo y San Francisco, en su límite septentrional, y los de la Colonia Veinte de Noviembre y Miguel Hidalgo, en su límite meridional. Las aguas de esta zona presentan las características siguientes: a) alta concentración de sales, con valores de conductividad eléctrica mayores que 2 000 (imhos cm^-1 a 25 °C; b) relaciones de adsorción de sodio (RAS) menores que 2.0; y c) pH ligeramente alcalino (7.2 a 8.1). De acuerdo con Fipps (1996) y Hoffman y Shalhevet (2007), estas aguas pueden usarse siempre y cuando se siembren cultivos tolerantes a las sales, se aplique agua en abundancia y el drenaje del subsuelo sea adecuado; 2) Zona Sur; abarca el área localizada entre la margen derecha del río Verde y el borde de las serranías del oeste y suroeste, así como la franja de la margen izquierda del río, que se extiende desde Labor Vieja hasta la colonia Veinte de Noviembre. Las aguas de esta zona se caracterizan por: a) menor concentración de sales, con valores de conductividad eléctrica de 250 a 2 000 (imhos cm^-1 a 25 °C; b) la RAS es menor que 1; y c) el pH varía desde ligeramente ácido a ligeramente alcalino (6.5 a 7.4). Estas aguas pueden usarse en suelos con buen drenaje y prácticas especiales de control de la salinidad; se deben utilizar en cultivos tolerantes a las sales (Palacios y Aceves, 1994; Fipps, 1996; Hoffman y Shalhevet, 2007).

Materiales y métodos

Se recopilaron y revisaron los datos disponibles del análisis de suelos del laboratorio del DDR 130. Luego, se utilizaron las cartas geológica, edafológica y de uso del suelo (CETENAL, 1973) para ubicar los lugares donde fueron tomadas las muestras de suelo, y de esta forma obtener información acerca de la presencia, distribución y uso de las clases de suelos agrícolas existentes. Con la información anterior, se hicieron recorridos de campo para localizar los lugares de muestreo y obtener información adicional, tal como relieve, topografía, drenaje superficial y manejo del suelo. La información obtenida se procesó con el paquete Excel 97 para Windows 98. La caracterización de los suelos se hizo con base en los atributos evaluados y calificaciones asignadas en el laboratorio del DDR 130, así como en los criterios usuales publicados en la literatura agronómica.

Las 492 muestras para el estrato de 0 a 30 cm de suelo que contaban con datos completos y congruentes de textura, conductividad eléctrica, RAS, pH, materia orgánica, N, P y K, se sometieron a un análisis de ordenación de componentes principales con la versión desarrollada por Ter Braak (1988) incluida en su programa CANO CO.

Resultados y discusión

Con base en la procedencia geográfica, la calidad del agua de riego y el tipo de suelo, las muestras se agruparon en tres zonas (Figura 1): 1) norte; se ubica entre los poblados de San Francisco, en el límite oriental, y Diego Ruiz, en el límite occidental. Es una zona que se riega con aguas que presentan valores de conductividad eléctrica > 2000 (imhos cm-¹ a 25 °C, valores de la RAS < 2 y valores del pH ligeramente alcalinos (7.2 a 8.1). Las clases de suelo predominantes son Phaeozems cálcicos, Vertisoles eútricos y Solonchaks háplicos; 2) margen izquierda del RíoVerde; abarca una franja de terrenos que se extiende desde el poblado de la Boquilla, en el límite oriental, hasta el poblado de La Noria, en el límite occidental. En la porción oriental, las aguas tienen valores de conductividad eléctrica > 2 000 (imhos cm^-1 a 25 °C, mientras que en la occidental los valores son menores; en ambas porciones, los valores de la RAS son < 2 y los del pH son ligeramente alcalinos (7.2 a 8.1). Por otra parte, hacia el oriente predominan los suelos de las unidades Chernozems cálcicos y Solonchaks_háplico, pero en el occidente sólo se presenta Vertisol_éutrico; y 3) sur; incluye toda la margen derecha del RíoVerde, hasta las estribaciones de las serranías del occidente. Esta zona comprende las dos áreas agrícolas más importantes: a) El Refugio; sus aguas se caracterizan por presentar valores de conductividad eléctrica que varían de 250 a 2 000 (imhos cm-¹ a 25 °C, valores de la RAS < 1 y pH ligeramente alcalino (7.2 a 8.1); sus suelos corresponden a Phaeozems_háplico; y b) Distrito de Riego 049 (manantial de la Media Luna y manantiales menores); sus aguas tienen valores de conductividad eléctrica que varían de 1650 a 1980 (imhos cm-¹ a25°C, valores de la RAS < 1 y pH desde ligeramente ácido a ligeramente alcalino (6.5 a 7. 8); sus suelos pertenecen a las clases Phaeozems_háplico y Chernozems cálcicos.

La calidad del agua de riego y el tipo de suelo presentes en las tres zonas descritas, históricamente han condicionado la conformación agrícola de la región de Rioverde. Así, en la zona norte, ha predominado la cría en agostaderos de équidos, caprinos y vacunos; mientras que en las zonas de la margen izquierda y derecha del Rioverde, se ha desarrollado la producción de cosechas de regadío (Charcas et al., 2002).

Textura. En general, las muestras de suelo se agruparon en tres clases de textura: arcillosa, franco arcillosa y franco arcillo arenosa. La importancia de cada clase depende del área geográfica donde fueron tomadas las muestras de suelo. Así, en la zona norte predomina, en orden decreciente: arcillosa> franco arcillosa> franco arcillo arenosa. En ambas márgenes del Rioverde, prevalece la secuencia de texturas arcillosa> franco arcillo arenosa> franco arcillosa. En relación con la fracción arcilla, se presentan dos gradientes: uno de norte a sur, relacionado con la pendiente general de la planicie, la cual es consecuencia de los eventos geológicos que dieron origen al valle; y otro de este a oeste, relacionado con la pendiente perpendicular al Rioverde, resultante de los procesos de erosión y drenaje (Cuadro 1). La información anterior es similar a la de los puntos de verificación de la carta edafológica de CETENAL (1973).

Materia orgánica. Con base en el contenido (%) de materia orgánica (MOR), las muestras de suelo agrícola se suelen agrupar en tres niveles: pobre (0.0-2), medio (2.1-3) y rico (> 3) (Navarro, 1957). En general, en la región estudiada predominan los suelos con niveles pobre y medio de MOR. En la zona norte, en el área de Pastora (porción occidental), poco menos que la mitad de las muestras corresponde a suelos ricos en MOR; sin embargo, en el área de San Francisco (porción oriental), las dos terceras partes pertenecen a suelos pobres en este respecto. En la margen izquierda del río Verde, tanto en el área de La Reforma (porción occidental) como en el norte de Rioverde (porción oriental) los porcentajes de suelos con los tres niveles de MOR son similares. En la zona sur, en el área de El Refugio, casi dos terceras partes de las muestras son de suelos pobres en MOR; mientras que en el Distrito de Riego 049, a cada nivel de MOR le corresponde alrededor de una tercera parte (Cuadro 2). Estos resultados son reflejo de las prácticas de cultivo en la región, las cuales se caracterizan por la aplicación de fertilizantes químicos, incorporación escasa de residuos de cosecha y nula aplicación de estiércol. Cabe destacar que el área hortícola más importante de la región, El Refugio, es una de las dos áreas que cuentan con la mayor proporción de suelos pobres en materia orgánica. Esto adquiere relevancia debido a que en ella se obtienen altos rendimientos mediante la aplicación excesiva y desproporcionada de fertilizantes químicos, y que por ello, es considerada regionalmente como el ejemplo a seguir. La información anterior coincide con la que se ha obtenido para los suelos Phaeozems y Vertisols de otras regiones de México (Morazzani y Ortega, 1972; Ramírez-Silva y Pérez-Zamora, 1990; Venegas et al., 1991; Alvarado y Cruz, 1993; Pérez, 1993; Osuna et al., 1994; Pérez, 1996; Pérez et al., 1998; Salgado-García et al., 2000). En los manuales de agronomía, se señala que el bajo contenido de materia orgánica en los suelos, disminuye notablemente la eficacia de los fertilizantes químicos y dificulta las labores de labranza; por ello se recomienda la rotación de cultivos con requerimientos nutricionales y de labranza contrastantes, además de la incorporación de residuos de cosechas y abonos verdes, aplicación de estiércol y disminución de labores de labranza, esto es, las prácticas apropiadas de manejo de suelos (Russell, 2000; Lampkin, 1998).

pH. Las muestras de suelo corresponden principalmente a cuatro clases en cuanto a su reacción: neutros (6.6-7.5), ligeramente alcalinos (7.6-8.0), medianamente alcalinos (8.1-8.5) y fuertemente alcalinos (> 8.5). En la zona norte, los suelos ligeramente alcalinos y medianamente alcalinos comprenden más del 84% de las muestras consideradas para las porciones occidental y oriental. En la margen izquierda del río Verde, las tres primeras clases de pH ocurren en proporciones similares. En la región sur del área de El Refugio predominan suelos medianamente alcalinos, mientras que en el Distrito de Riego 049 dominan los suelos ligeramente alcalinos (Cuadro 3). La información anterior concuerda con la obtenida en otras regiones de México para Phaeozems (Pérez, 1993, 1996; Pérez et al., 1998) y Vertisoles (Osuna et al., 1994) y con los datos generalizados para las unidades de suelos registrados para la región de estudio (FAO-UNESCO, 1991). Algunos efectos esperables en suelos ligeramente alcalinos y medianamente alcalinos, son: 1) disminución de la disponibilidad de fósforo, pues con valores de pH mayores de 7.5 el fósforo se encuentra en forma poco soluble (fosfato tricálcico); 2) deficiencias de hierro, manganeso, zinc, cobre, boro y cobalto; particularmente destacan problemas de clorosis; y 3) supresión de organismos benéficos; los organismos fijadores de nitrógeno disminuyen su actividad rápidamente a valores de pH superiores a 7.4; y 4) se favorecen organismos causantes de enfermedades en las plantas; tal es el caso del marchitamiento por Verticillium en el jitomate y otras solanáceas (Worthen y Aldrich, 1956;Allaway, 1957; Russell, 2000; Porta et al., 1993; Brady y Weil, 2008).

Salinidad. Con base en los valores de conductividad eléctrica (dS m-¹ a 25 °C), las muestras de suelo se agruparon sólo en dos clases: suelos normales (0.0-4.0) y suelos salinos (> 4.0). En general se presentaron dos gradientes, uno de norte a sur, y otro de este a oeste, en coincidencia con los gradientes del contenido de arcilla (Cuadro 4). En la zona norte, las muestras del área de San Francisco provienen de Solonchaks háplico, mientras que las de Pastora proceden principalmente de Phaeozems cálcicos y Vertisoles éutricos. En esta zona, los suelos en forma natural han estado sujetos a un ciclo anual de inundación y secamiento, lo cual ha conducido a la acumulación de sales. En la margen izquierda del Ríoverde, las muestras proceden principalmente de Vertisoles_éutricos, Chernozems cálcicos y Solonchaks háplicos. Aunque esta zona también está bajo la influencia de los ciclos anuales de inundación y secamiento, el problema de acumulación de sales se atenúa por el drenaje natural hacia el Ríoverde. En la zona sur se registra la menor proporción de suelos salinos; las muestras del área de El Refugio corresponden a Phaeozems_háplicos y las del Distrito de Riego 049, provienen de Chernozem cálcicos y Phaeozems háplico. Esta zona presenta buen drenaje, debido a la red de drenes que se construyó al establecerse el Distrito de Riego, a principios de los años ochenta. Los suelos con problemas de sales en la región se localizan principalmente en pequeñas depresiones que se han abierto al cultivo recientemente.

Con base en la información anterior y en el historial de uso de las áreas de riego señaladas, se puede afirmar que el problema de salinidad de los suelos de la región de estudio, es el resultado de la transformación en regadío de terrenos impropios para el cultivo. En la zona norte y en la porción oriental de la margen izquierda del río Verde, el problema de los suelos salinos se ha agravado por el uso de aguas con alto contenido de s ales y la falta de prácticas favorables de manejo de suelos.

Sodificación. Con excepción del área de San Francisco (donde se registraron 13 muestras con valores promedio 14%), el porcentaje de sodio intercambiable (PSI) de la mayoría de los suelos es menor que 5%; esto es, por debajo del valor máximo a partir del cual se pierden las propiedades físicas favorables de los suelos arcillosos (Dudal, 1967; Porta et al., 1993). Así, casi no se registraron PSI cercanos a 15%, con lo cual los suelos ya presentan serias dificultades para mantener su permeabilidad (Russell, 2000; Brady y Weil, 2008).

Nitrógeno. Los datos del contenido de nitrógeno en las muestras de suelo están calculados con base en los de materia orgánica, por lo que sería redundante mostrarlos; así, sólo se presenta la información correspondiente a fósforo y potasio.

Fósforo. Respecto al contenido de fósforo (mg kg-¹), las muestras de suelo se suelen agrupar en cuatro niveles: pobre (≤ 4.0), medio (4.1-8), rico (8.1-18) y muy rico (> 18.0) (Navarro, 1957). En toda la región de estudio, la mayoría de las muestras analizadas corresponde a los niveles muy rico y rico (Cuadro 5). Esta abundancia de fósforo se puede explicar por la aplicación de altas cantidades de fertilizantes fosfóricos a las hortalizas que se siembran en rotación anual con el maíz. Sin embargo, como ya se señaló anteriormente, la mayoría de los suelos presenta valores de pH que varían entre 7.6 y 8.5, por lo que gran parte del fósforo puede estar en forma poco asimilable. Este problema se puede resolver con prácticas de fertilización más racionales, la aplicación combinada de fertilizantes fosfóricos con nitrogenados de residuo ácido, o bien, con la incorporación periódica de residuos de cosecha y de estiércol (Tisdale y Nelson, 1970; Porta etal., 1993; Lampkin, 1998).

Análisis multivariable de las propiedades físicas y químicas del suelo. -Los resultados del análisis de componentes principales (ACP) para 10 atributos en los 30 cm superficiales de las 492 muestras de suelo estudiadas, indican que los cuatro primeros componentes explican 70.02% de la variación total (Cuadro 7). El primer componente recoge 29.06% de dicha variación y, por los pesos de las variables en su definición, ordena las muestras de suelo de acuerdo con los contenidos de arena, materia orgánica, potasio y nitrógeno. Así los perfiles de suelo con valores negativos en el eje 1 y 2 se ordenan en función de sus contenidos de arena, ya que esta variable tiene un peso de -0.6805 en la definición del eje 1 de componentes principales (Figura 2). El segundo componente resume 16.77% de la variación y las variables con más peso en su definición son los contenidos de arcilla y arena. De esta manera ambos ejes de componentes poseen un peso negativo del contenido de arena. Por su parte, el contenido de arcilla, y en menor medida el PSI y la CE, imprimen valores positivos en ambos componentes (Cuadro 7, Figura 2). El tercer componente da cuenta de 13.05% de la variación y está definido por los pesos, en este caso positivos, que aportan el PSI y la CE. Por último, el cuarto componente principal explica 11.14% de la variación y la variable que predomina en la ordenación de las muestras es el contenido de limo.

Para explicar la disposición de las muestras de suelo en el gráfico de ordenación conviene relacionar las Figuras 2 y 3. Las regiones de ambos gráficos definidas por los dos componentes están relacionadas como sigue. Los vectores representan las variables edáficas (Figura 3) e indican la ubicación de las muestras que se relacionan más con dicha variable edifica. Así, la disposición espacial de las muestras de suelo sobre los primeros dos componentes (Figura 2) sugiere su disposición en un gradiente de contenido de materia orgánica (las muestras 335 y 369 del extremo inferior derecho presentaron los valores más altos de MOR, mientras que las muestras 307 y 317 del extremo inferior izquierdo presentaron los valores más bajos de MOR). El segundo eje representa un gradiente de contenido de arcilla (las muestras 225 y 283 en el extremo superior tuvieron los valores más altos, y las 335 y 476 en el otro extremo los más bajos).

El grado de asociación de las variables edáficas con los ejes de ordenación o componentes principales y entre ellas mismas, se expresa mediante la longitud de los vectores correspondientes (Figura 3) y el ángulo entre ellos, respectivamente (Ter Braak, 1988). De hecho en la Figura 3 se puede reconocer una representación gráfica de la matriz de correlaciones entre las variables y de éstas con los ejes de componentes principales. De esta manera en la Figura 3 destacan la arcilla y la arena como variables correlacionadas negativamente. La arena, por su longitud del vector y el cuadrante de componentes en que se ubica, indica los pesos negativos similares para ambos componentes (Cuadro 7). De igual manera la arcilla tiene una relación estrecha con el porcentaje de sodio intercambiable y la conductividad eléctrica, de acuerdo con el ángulo que se forma entre sus vectores. La materia orgánica y los tres nutrientes mayores están muy correlacionados, de acuerdo con la disposición y semejanza de sus vectores; aunque el vector del nitrógeno presenta mayor longitud y equidistancia en el cuadrante, por ser una variable calculada a partir de la MOR se puede elegir á esta como la más importante de las cuatro. De acuerdo con lo mostrado en la Figura 3, los suelos presentan una variación principal dictada por la textura, en el sentido de los vectores de arena y arcilla, que luego es separada perpendicularmente por las variables de fertilidad, principalmente por la materia orgánica. De esta forma, los porcentajes de arcilla, arena y materia orgánica resultan ser los atributos más significativos para la caracterización de los suelos de la región, de acuerdo con las condiciones dominantes actuales, de cultivos y de prácticas de manejo. La evaluación de estos tres atributos puede orientar fácilmente los cambios programables en las prácticas actuales de cultivo para mantener o mejorar la fertilidad del suelo en un nivel apropiado de rentabilidad y persistencia.

Conclusiones

Predominio de la fracción arcilla en dos gradientes, uno de norte a sur, relacionado con la pendiente general de la planicie, y otro de este a oeste, relacionado con la pendiente dominante. Las clases de textura principales son: arcilla, franco arcillo arenosa y franco arcillosa.

Contenido de materia orgánica (%) en los niveles pobre (0.0-2.0) y medio (2.1-3.0).

pH en los niveles neutro (6.6-7.5), ligeramente alcalino (7.6-8.0) y medianamente alcalino (8.1-8.5).

Conductividad eléctrica en dos gradientes, coincidentes con los gradientes de la fracción arcilla. En las zonas margen izquierda del río Verde (porción occidental) y sur, los suelos con una conductividad eléctrica < 4 dS m-¹ a 25 °C, profundos y con buen drenaje, regados con aguas de conductividad eléctrica < 2 000 (imhos cm-¹ a 25 °C, no presentan acumulación de sales. Por el contrario, en las zonas norte y margen izquierda del río Verde (porción oriental), los suelos salinos, poco profundos y con mal drenaje, y regados con aguas con conductividad eléctrica > 2 000 (imhos cm-¹ a 25 °C, muestran acumulación de sales.

Porcentaje de sodio intercambiable en general < 5%.

Fósforo asimilable (mg kg-¹) en niveles de muy rico (8.1-18.0) y rico (> 18.0), debido probablemente a prácticas inadecuadas de fertilización, mientras que su potasio asimilable (mg kg-¹) aún se encuentra de manera natural en niveles medio (102.1 -146.0) y muy rico (> 222.0).

Los resultados del análisis multivariable de las 492 muestras de suelo de la región, indican que con sólo la determinación de los porcentajes de arena, arcilla y materia orgánica se podría conocer el estado actual de un suelo del área de estudio, y programar evaluar el efecto de las prácticas de manejo requeridas para su aprovechamiento racional.

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