Algunas características de la entomofauna de suelos sulfatados ácidos en Córdoba, Colombia*
Some characteristics of the entomofauna from acid sulphated soils in Córdoba , Colombia
Claudio Fernández-Herrera1, Enrique Combatt-Caballero1 y Hernando Rivera-Jiménez2§
1 Departamento de Ingeniería Agronómica y Desarrollo Rural. Universidad de Córdoba. Montería, Córdoba, Colombia. A. A. 354. Tel. 00 574 7860255 y 7906451. (cfernandez@sinu.univordoba.edu.com), (ecombarr@sinu.unicordiba.edu.co).
]]> 2 Facultad de Ciencias Agrícolas. Universidad de Córdoba. Tel. 00 574 7908023. §Autor para correspondencia: hriveraj@gmail.com.
* Recibido: octubre de 2010
Aceptado: abril de 2011
Resumen
Se identificaron los insectos asociados a suelos sulfatados ácidos en diferentes sistemas productivos del departamento de Córdoba-Colombia. Se seleccionaron seis lotes de producción agrícola en el transecto Cotorra, Ciénaga de Oro y San Carlos, Córdoba, Colombia. En cada lote se tomaron tres kilogramos de suelo en los primeros 25 cm de profundidad, un kilogramo de muestra para análisis físico y químico se procesó en el laboratorio de suelos de la Universidad de Córdoba y dos kilogramos en el laboratorio de Entomología, para realizar el análisis de la entomofauna. Los resultados de laboratorio indicaron que las áreas escogidas en el presente estudio presentan suelos con características de sulfatados ácidos, por sus valores de extrema acidez, asociados con alta acidez intercambiable. Los datos encontrados se analizaron mediante correlaciones entre los sistemas evaluados, además se utilizó el programa estadístico Biodiversity Pro 4 para precisar riqueza, abundancia y similaridad correspondiente a cada familia. En total se colectaron 33 especies de insectos distribuidas en seis órdenes y 13 familias. Los valores de riqueza fueron mayores en El Sabanal con 14 especies, seguido por la localidad El Deseo en Cotorra con nueve especies, mientras que en localidad de Berastegui sólo exhibe cuatro especies. Las especies más abundantes fueron una de Carabidae, seguido por Solenopsis geminata (Formicidae), una de Scarabaeidae, Blissus sp. (Lygaeidae) y Euetheola bidentata (Melolonthidae). Los sitios más similares de acuerdo a la composición de especies son El Deseo y El Sabanal con 27.09%, ambos pertenecientes al municipio de Cotorra.
Palabras clave: abundancia, insectos, sulfatados ácidos.
Abstract
]]> Insects associated to acid sulphate soils were identified in different production systems in Córdoba Department, Colombia. We selected six plots of agricultural production in the transect Cotorra, Ciénaga de Oro and San Carlos, Córdoba, Colombia. In each plot there were taken 3 kg of soil in the first 25 cm deep, 1 kg sample for physical and chemical analysis that were processed by the soil laboratory at the University of Córdoba and 2 kg in the laboratory of Entomology, for the entomofauna analysis. Laboratory results indicated that chosen areas in this study have soils with characteristics of acid sulphate, for its extreme acidity values associated with high exchangeable acidity. Data were analyzed using correlations between evaluated systems, it was also used the statistical program Biodiversity Pro 4 to define richness, abundance and similarity for each family. A total of 33 species of insects were collected, distributed in six orders and 13 families. Richness values were higher in El Sabanal with 14 species, followed by El Deseo, Cotorra with nine species, while Berastegui had only four species. Most abundant species were: one of Carabidae, followed by Solenopsis geminata (Formicidae), one of Scarabaeidae, Blissus sp. (Lygaeidae) and Euetheola bidentata (Melolonthidae). More similar sites based on species composition are El Deseo and El Sabanal with 27.09%, both belonging to Cotorra municipality.Key words: abundance, acid sulfated, insects.
En las subregiones medio y bajo Sinú departamento de Córdoba predominan valores excesivos de azufre, debido al proceso de acumulación de sales especialmente sulfatos y mal drenaje de los suelos. La presencia de valores altos a excesivos de azufre total, mayores a 500 mg kg-1 han incrementado notablemente los suelos sulfatados ácidos (IGAC 1983; Dent, 1992; Ararat, 1996; Amesquita, 1988; Combatt et al., 2004).
En estas condiciones se presentan cambios en la reacción del suelo (pH), por los constantes cambios en los procesos de oxido-reducción los cuales son donantes de protón (H+) que acidifican los suelos. En los suelos sulfatados ácidos (SSA), estos protones se pueden derivar del ácido sulfúrico libre, de sulfuros de hidrógeno y de la desorción de sulfatos absorbidos, que favorecen la liberación de Al, Fe y Mn y estos a su vez producen hidrogeniones, que aumentan la acidificación en estas zonas.
Fitzpatrick et al. (1993) exponen que la acidez del suelo es uno de los principales factores que limitan la producción de los SSA tropicales, y los define como tierras de sedimentos salinos que contienen pirita en los horizontes inferiores, que se encuentran en condiciones altamente anegadas o reducidas. Cuando estos suelos son expuestos al drenaje se produce acidez (pH < 3.5) y el agua de drenaje es ácida. El desarrollo de la acidez en la zona de la raíz causa perdida en la productividad de las plantas y el escurrimiento ácido causa impactos adversos al ambiente. Según el Departamento de Agricultura de Australia (1999), en los SSA la influencia del drenaje puede ser crítica, acidificando grandes áreas.
La biodiversidad existente en los SSA, la microflora, fauna y las interacciones que se presentan en los sistemas de comunidades de grupos de microorganismos presentes en raíces de plantas y las asociaciones de estos organismos y microorganismos del suelo, interrelacionan con las propiedades fisicoquímicas de éste contribuyendo con la sustentabilidad de los ecosistemas. Las interrelaciones entre microorganismos y mesofauna afectan directa o indirectamente la disponibilidad de nutrientes para las plantas, siendo originados por procesos de inmovilización o movilización de nutrientes, principalmente por la inmovilización o estabilización de la materia orgánica. Según Primavesi (1984) con estas interrelaciones la fauna y micro fauna actúan en el desarrollo y formación de suelos, encontrándose diversos organismos desde bacterias hasta macroorganismos, lo que demuestra que todo organismo que habita el suelo participa en su desarrollo, y estos se mantienen íntimamente interrelacionados.
En los ecosistemas de suelos sulfatados ácidos de Córdoba, se encuentra una baja riqueza biológica por su gran fragilidad ecológica y por la creciente insostenibilidad de éstos, que edafológicamente y ecofisiológicamente es afectado por las condiciones anaeróbicas y las condiciones químicas de alta acidificación que se presentan. Smith y Smith (2001) exponen que al igual que los organismos que viven fuera del suelo, los seres edáficos necesitan espacio vital, oxigeno y agua para la subsistencia. Entre los espacios porosos del suelo se encuentran abundantes y diversos invertebrados como, colémbolos, caracoles, diplópodos, larvas de dípteros y escarabajos, termitas que pueden descomponer la celulosa de la madera. Estos organismos dominantes en el suelo son responsables de la rápida eliminación de madera, hierba seca y otros materiales de la superficie.
La fauna edáfica se puede clasificar en microfauna, mesofauna y macrofauna, de acuerdo a su tamaño corporal, preferencia por hábitat y actividades que realicen (IGAC, 1983; IGAC, 1995). Según Primavesi (1984) la mayoría de la meso y microfauna mejoran algunas características del suelo, en especial la movilización de nutrientes y el mejoramiento de la estructura de los suelos, causada por la descomposición de la materia orgánica y esta a su vez ocasionada por la actividad de los microorganismos y macroorganismos. Seastedt (1984) expone que los invertebrados que habitan los suelos son esenciales en la cadena alimenticia, ya que son descomponedores de materia orgánica y de los ciclos de nutrientes en los ecosistemas del suelo.
En los suelos sulfatados ácidos los registros de riqueza tienden a ser bajos, debido a varias condiciones físico-químicas entre ellas la anaerobiosis que caracteriza a estos suelos, en donde se disminuyen los nichos disponibles para las especies de insectos (Rivera et al., 2004). Según Hall (2001) durante los últimos cincuenta años se han expandido e intensificado las prácticas agrícolas a nivel mundial, con impactos desfavorables sobre la biodiversidad a causa de la deforestación y degradación del suelo.
]]> La identificación de las poblaciones de insectos permite conocer indirectamente el grado de fertilidad del suelo, ya que la cantidad y biodiversidad de éstos reflejan el estado de conservación de una biota o el grado de intervención a que ha sido sometida un área determinada. Emplear micro y macroorganismos adecuados para medir y monitorear el grado de intensidad del impacto de las actividades humanas, sobre los ecosistemas es fundamental en la ecología y biología de la conservación, principio fundamental como bioindicadores que sostienen enlaces ecológicos indispensables, para el sostenimiento de la vida de los suelos. En la presente investigación se identificaron los insectos asociados a los suelos con alta sulfatación en lotes agrícolas del Departamento de Córdoba.La investigación se realizó en lotes agrícolas localizados en el transecto comprendido entre los municipios de Cotorra (veredas El Sabanal y El Deseo) localizado a los 09º 03' 49'' latitud norte y 75º 45'49'' de longitud oeste del meridiano de Greenwich, Ciénaga de Oro (veredas Besito Volao, Berastegui y Caño Bugre) localizado a 8º 52' 41'' latitud norte y 75º 37' 27'' de longitud oeste del meridiano de Greenwich y San Carlos localizado a 8º 48' 2'' latitud norte y 75º 42' 8'' de longitud oeste del meridiano de Greenwich. Caracterizados por presentar 82% de humedad relativa, temperatura promedio de 28 °C, 1 200 mm de precipitación promedio anual y 13 msnm. Según Holdridge, la zona se clasifica ecológicamente como bosque seco tropical (bs-t) y dentro de la zona agroecológica cj., la cual indica que son suelos de incipientes desarrollo, del tipo Entisoles e Inseptisoles.
Se partió de la recolección de suelo y muestras biológicas tomadas al azar en un sistema productivo tomando tres sub-muestras por unidad de estudio y cuatro repeticiones. Para el área de estudio se seleccionaron seis lotes de producción agrícola con características de suelos sulfatados ácidos en el transecto Cotorra, Ciénaga de Oro y San Carlos, Córdoba colectando 3 kg de muestra de suelo de los primeros 25 cm de profundidad, en forma aleatoria. Un kilogramo de muestra se procesó en el laboratorio de suelos de la Universidad de Córdoba para el análisis físico y químico, de acuerdo con los métodos analíticos recomendados por el Instituto Colombiano Geográfico Agustín Codazzi (IGAC).
Los restantes dos kilogramos de muestra de suelo se procesaron en el laboratorio de Entomología de la Universidad de Córdoba. Las muestras se tamizaron (2 mm) sin destruir o perder organismos existentes. Mediante revisión manual y con esfuerzos de muestreos de 15 min, por muestras se separó la entomofauna perceptible, mientras que las de menor talla se extrajeron en embudo Berlesse. Para la identificación de los ejemplares se aplicó el criterio de taxones de alto rango. Los especímenes se clasificaron hasta el nivel de familia y género utilizando descripciones y claves de distintos autores (Gallo et al., 1988; Coronado y Márquez, 1991; Nickle, 1992a y 1992b; Palacios-Vargas, 1992; CSIRO, 1996; Cigliano y Lange, 1998; Daly et al., 1998).
Análisis de datos
Para el análisis de la estructura de la comunidad de morfoespecies, en cada localidad se contaron los individuos de cada especie, se utilizó una tabla de abundancia y se estimaron los índices de diversidad de Shannon Weaver, utilizando el programa biodiversity Pro 4 (Ludwing y Reynolds, 1988). Mediante el cálculo de un índice de similaridad se construyó un dendrograma para agrupar las diferentes morfoespecies de insectos e indicar la similitud existente entre las zonas de estudio, con base en el porcentaje de similaridad de Jaccard y el método de las medias no agrupadas (UPGM, undeweighted pair group method) (Ludwing y Reynolds, 1988), generado en el programa biodiversity Pro 4 (Krebs, 1989).
Características del suelo en la zona de estudio
La reacción del suelo es ácida a extremadamente ácida, asociada esta característica a la formación de grandes volúmenes de acidez en forma de H2SO4 y H2S que reducen el pH y disminuyen drásticamente la vida de los microorganismos del suelo. El contenido de materia orgánica en general fue alto para las condiciones del Sinú, Córdoba, que demuestra baja tasa de mineralización por condiciones adversas, para la existencia de una aceptable biodiversidad de microorganismos. Los contenidos de azufre son excesivos, que indica una acumulación de este elemento influenciada por la oxidación e intemperización química de los compuestos sulfatados que existen en estas zonas.
El fósforo se encontró en niveles medios, posiblemente ocasionado por el reducido aporte de la materia orgánica que carece de procesos de descomposición. Con relación al contenido de bases, el calcio se encontró alto y el magnesio excesivo, con relación calcio-magnesio invertida, lo que pueden inducir a la reducción de la porosidad del suelo. El potasio tuvo niveles altos y el sodio se encuentra en cantidades normales. La acidez intercambiable es excesiva y puede presentar fitotoxicidad en las especies vegetales de la zona (Cuadro 1).
Riqueza de insectos en la zona de estudio
]]> La mayor riqueza en toda la zona de muestreo, se registró en la localidad El Sabanal con un total de 14 especies (Cuadro 2), seguida por la localidad El deseo con nueve, San Carlos con siete, Besito Volao con siete y Caño Bugre con seis especies. La localidad que presentó menor riqueza fue Berastegui con cuatro especies, zona con alta densidad aparente y baja porosidad del suelo, por lo que se deduce que la baja riqueza está relacionada con las condiciones de anaerobiosis del suelo y con las condiciones físico-químicas, como pH extremadamente acido, ocasionado por los volúmenes de ácidos que estequiometricamente se pueden generar en estas condiciones.Hagvar (1987); Vilkamaa y Huhta (1986) al realizar varios estudios, exponen que las poblaciones de invertebrados del suelo son potencialmente sensibles a la deposición de acidez, porque se alteran las condiciones físico y químicas de los suelos. Combatt et al. (2008) indican que los suelos sulfatados ácidos potenciales, tienen una alta reserva de acidez que en la actualidad se manifiesta por la continua oxido-reducción en que se mantienen, debido a las temporadas anuales de verano e inviernos de la subregión medio Sinú.
Las especies más abundantes en el muestreo se registraron en las familias Carabidae, Formicidae (Solenopsis geminata), Melolonthidae (Euetheola biduntata), Scarabaeidae y Lygaeidae (Blissus sp.), con veinte, nueve, siete, cinco y cinco individuos respectivamente. Los Carabidae fueron dominantes posiblemente a las adaptaciones exclusivas que presentan algunas especies en estas condiciones. La baja abundancia de las especies de macro invertebrados en este tipo de ambientes indican que ellos se especializan hacia condiciones de nichos ecológicos que poseen características con limitado desarrollo de una vegetación heterogénea.
Según Salamanca y Chamorro (1995) la composición de la entomofauna presente en la capa de hojarasca, que existe sobre los horizontes minerales, es un componente edáfico que alberga una gran cantidad de artrópodos y es considerado como un nivel de transición, ya que es utilizado por los diferentes grupos de insectos según sus exigencias de refugio, alimento y reproducción. Asimismo, la diversidad de nichos ecológicos de la superficie del suelo como raíces en descomposición, materia orgánica, hojas y ramas caídas ofrecen un microclima estable y propicio para el establecimiento y funcionamiento de las comunidades de insectos.
El índice de diversidad de Shannon muestra valores bajos en los diferentes biotopos evaluados, siendo el más biodiverso la localidad El Sabanal con un índice de 2.58 y el menos en la localidad de Berastegui con 1.07 (Figura 1). Los bajos registros de riqueza pueden ser atribuidos a condiciones de anaerobiosis imperante en los suelos sulfatados ácidos, en donde se disminuyen los nichos disponibles para las especies de insectos.
Kuperman (1996) en estudios realizados en suelos con acidificación y alto contenido de aluminio y sulfato extractable, encontró una alta correlación significativa entre estas características químicas y la abundancia total de macroinvertebrados, incluyendo lombriz de tierra, gasterópodos, larvas de dípteros, termitas y escarabajos depredadores. Longcore (2003) indica que los artrópodos desenvuelven grandes funciones ecológicas en los ecosistemas, ya que ocupan una gran variedad de microhábitats y nichos y de esta forma desempeñan actividades que regulan los ecosistemas.
Las localidades más similares en cuanto a especies compartidas fueron El Deseo y El Sabanal con un porcentaje de similaridad de 27.09%, San Carlos y Berastegui con 22.13%, puesto que comparten las mismas especies representadas como organismos abundantes, para este caso es probable la influencia de la cobertura vegetal, ya que se genera un microclima propicio para el desarrollo de diversos organismos. En tanto que la localidad más disímil con respecto a las demás fue Besito Volao con 7.31% de similitud (Figura 2).
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Kuperman (1996) indica mediante una hipótesis, que la deposición ácida sucesiva y por periodos prolongados pueden afectar negativamente a la comunidad de descomponedores del suelo, provocando bajas tasas de descomposición de materia orgánica.
CONCLUSIONES
En los suelos sulfatados ácidos de la zona estudio, se registraron un total de 33 especies, presentándose mayor riqueza en la localidad El Sabanal con 14 especies, seguido por El Deseo con nueve. Las especies más abundantes correspondieron a una sola en las familias Carabidae, Formicidae, Melolonthidae, Scarabaeidae, Lygaeidae con veinte, nueve, siete, cinco y cinco individuos respectivamente.
Los sitios más similares en cuanto a composición de especies fueron El Deseo y El Sabanal en el municipio de Cotorra, con 27.09%, en tanto que el sitio más disímil al resto de localidades fue Besito Volao (Ciénaga de Oro) con 7.31% de las especies compartidas.
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus agradecimientos a la Universidad de Córdoba por la financiación de esta investigación y al personal del grupo del laboratorio de Entomología, Programa de Ingeniería Agronómica. Universidad de Córdoba en Montería, Colombia.
]]> LITERATURA CITADA
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