Cambios en las propiedades del suelo en plantaciones de Eucalipto de Tabasco, México

Changes in Soils Properties of Eucalyptus Plantations in Tabasco, Mexico

¹David Jesús Palma-López, ^1*Sergio Salgado-García , ²Gregório Martinez Sebastian, ¹Joel Zavala-Cruz, ¹Luz Del C. Lagunes-Espinoza

¹ Colegio de Postgraduados-Campus Tabasco. LP1-2: AESS. LPI-1: RN. Periférico Carlos A. Molina s/n km 3.5. H. Cárdenas, Tabasco. México. *salgados@colpos.mx

² Forestaciones Operativas de México S.A. de C.V., Huimanguillo, Tabasco, México.

Recibido el 16 de enero de 2014
Aceptado el 30 de enero de 2015

RESUMEN

Las plantaciones de eucalipto son una alternativa para la reforestación en el sureste de México. El objetivo del presente trabajo fue evaluar los cambios en las propiedades químicas y físicas de los suelos de la sabana de Huimanguillo, Tabasco, México. Para ello, se seleccionaron cuatro plantaciones comerciales de eucalipto con diferentes edades, un pastizal natural y un sitio de vegetación secundaria (acahual), que conformaron los seis sitios de estudio. Dentro de cada sitio, se realizó el muestreo de suelos de 0 a 10 cm y de 10 a 30 cm de profundidad, para determinar la MO, N, P, K, Ca, Mg, Na, Fe y la textura del suelo. Los resultados indican que los sitios de estudio se ubican en tres subunidades de suelo pastizal natural y eucalipto de 8.4 años en el Acrisol Híperdistri-Férrico; los de acahual y eucalipto de 5.3 y 4.3 años en Acrisol Plíntico; y el de eucalipto de 3.6 años en Acrisol Férrico. Las plantaciones de eucalipto, acahual y pastizal natural conservaron la MO del suelo, debido al aporte de residuos de hojarasca. No se observaron cambios en las propiedades químicas de los suelos Acrisoles por el uso del sitio. No obstante el N, P, K, Ca y Mg deben aportarse vía fertilización para mantener la fertilidad y no comprometer la sustentabilidad de las plantaciones futuras de eucalipto. La textura del suelo permite un buen drenaje superficial lo que favorece el crecimiento del eucalipto.

Palabras clave: Acrisol, fertilidad del suelo, eucalipto, sustentabilidad.

ABSTRACT

The eucalyptus plantations are an alternative for reforestation in the southeastern of Mexico. The aim of this study was to evaluate changes in chemical and physical soil properties in the Huimanguillo Savannah, Tabasco, Mexico. To do this, four commercial eucalyptus plantations with different ages, a natural grassland and a secondary vegetation site known as acahual, were selected, for a total of six study sites selected. Within each site, soil samplings at 0 to 10 cm and 10 to 30 cm depth, with four replications were performed to determine the contents of OM, N, P, K, Ca, Mg, Na, Fe, as well as soil texture. The results indicate that the study sites are located in three subunits of soils natural grassland and eucalyptus 8.4 years in the Acrisol Hiperdistri-Ferric; those of acahual and eucalyptus 5.3 and 4.3 years in Acrisol Plinthic; and eucalyptus 3.6 years in Acrisol Ferric. All study sites kept the same soil OM thanks to leaf litter residues. No changes were observed in the chemical properties of Acrisol soils by effect of production systems. But N, P, K, Ca and Mg must be applied via fertilizers to maintain fertility and not compromise the future sustainability of plantations of eucalyptus soils. The texture of the soils provides a good surface drainage which promotes the growth of the eucalyptus trees.

INTRODUCCIÓN

Debido al impulso del Gobierno Federal al sector forestal en el estado de Tabasco, desde la década de los noventas se establecieron plantaciones forestales comerciales de eucalipto (Ladrach 1997), el cual presenta gran potencial de aprovechamiento, debido a su rápido crecimiento y alta productividad (Souza et al. 2007). En Brasil se utiliza el sistema de siembra y cosecha de rebrotes por tres o más ciclos de cultivo, en cada cosecha se dejan en campo las ramas y la corteza, lo que contribuye con el reciclaje de nutrimentos (Faria et al. 2002). Una plantación de eucalipto de seis años extrae del suelo 117.5 kg de Nitrógeno (N), 8.1 kg de Fósforo (P), 105.0 kg de Potasio (K), 131.0 kg de Calcio (Ca) y 36.0 kg de Magnesio (Mg) (Zaia y Gama-Rodríguez 2004). Por lo que es necesario reponer el K, Ca y Mg que extrae del suelo para mantener la fertilidad (Leite et al. 1998).

En el estado de Tabasco, en el municipio de Huimanguillo, se tienen plantadas más de 11 mil ha con eucaliptos de diferentes edades (CONAFOR 2014), establecidas en suelos ácidos, que se caracterizan por su alta capacidad para fijar P, deficiencias de cobre y zinc, baja tasa de formación de amonio y nitratos, bajo contenido de Ca, Mg, K y un alto porcentaje de saturación de aluminio (Salgado-García et al. 2007). Por lo que se deben conocer los cambios en las propiedades químicas que el cultivo genera en estos suelos. Al respecto, existen pocos trabajos sobre la nutrición y reciclaje de nutrimentos en plantaciones forestales, la cual es información de relevancia para los programas de fertilización (Salgado-García et al. 2013). Por lo anterior, se planteó el objetivo de evaluar los cambios en las propiedades químicas y físicas de los suelos cultivados con plantaciones de eucalipto.

MATERIALES Y MÉTODOS

Área de estudio

Las plantaciones de eucalipto estudiadas pertenecen a la empresa Forestaciones Operativas de México S.A. de C.V., que se ubica en el km 31 de la carretera Huimanguillo-Francisco Rueda del municipio de Huimanguillo, Tabasco. El área de estudio presenta relieves de lomeríos de baja altitud de entre 20 y 50 msnm, que constituyen una antigua planicie fluvial erosionada, con desniveles que le dan la forma de lomeríos al paisaje. Lo que desarrolló suelos con una mezcla de minerales arrastrados por los procesos erosivos que dieron origen a suelos con Acrisoles de altos contenidos de arena, hierro (Fe) y aluminio (Al) (Palma-López et al. 2007). El clima predominante es cálido húmedo con abundantes lluvias en verano (Am), temperatura media de 27.8 °C y precipitación de 2 328 mm (INEGI 2001).

La vegetación dominante es sabana de origen antropogénica, con predominancia de pastos nativos, alternados con árboles de Tachicón (Curatella americana L.) y Nance (Byrsonima crassifolia L. Kunth.). Sobre los márgenes de los arroyos es posible encontrar relictos de vegetación selvática con árboles como Canshán (Terminalia amazonia J. Gmelin. Exell), Palo mulato (Bursera simaruba L. Sarg.), Maca blanca (Vochysia hundurensis Sprague.), Guayacán (Tabebuia chrysanta Jacq Nicholson.), entre otros. Además de encinares (Quercus sp.) y tasistales (Scheelea liebmannii Bece. y Sabal yucatanica Bail.).

Se definieron seis sitios de estudio que abarcan diferentes condiciones de uso de suelo y edad de las plantaciones comerciales de eucalipto (Tabla 1). El sitio con acahual o de vegetación secundaria representa al suelo con los menores riesgos de degradación. El sitio con pastizal natural o de vegetación de sabana, representa el uso más extendido en este tipo de suelos y con menor cobertura vegetal. Los cuatro sitios restantes fueron plantaciones comerciales de Eucalipto grandis con 3.6, 4.3, 5.3 y 8.4 años de establecidas. Las edades fueron seleccionadas para cubrir el periodo de crecimiento hasta la cosecha de las plantaciones. El manejo agronómico en las plantaciones se describe en la Tabla 1.

Muestreo de suelos

En cada sitio de estudio (S), se definieron cuatro parcelas o repeticiones de 50 x 30 m para realizar el muestreo de suelo. En cada parcela, se tomaron muestras compuestas de suelo de 1.5 kg a profundidades de 0-10 cm y 10-30 cm, que se formaron a partir de la mezcla de 10 submuestras tomadas en zig-zag (Salgado-García et al. 2013), las cuales se dejaron secar a la sombra en el Laboratorio de Análisis de Suelos, Plantas y Agua del Colegio de Postgraduados Campus Tabasco. Para luego molerlas y tamizarlas para su análisis. Para corroborar la subunidad de suelos, se realizó la apertura de un pozo edafológico por sitio de estudio, para la descripción del perfil de suelo (Cuanalo 1990), colecta de muestras de cada horizonte, análisis y clasificación taxonómica (FAO-SICS-ISRIC 1999).

Variables de estudio

En cada muestra se determinó el contenido de materia orgánica (MO) (Walkley y Black), nitrógeno total (Semimicro Kjeldahl), fósforo (P-Olsen), potasio, calcio y magnesio (extracción con acetato de amonio 1 N, pH 7 y cuantificación por absorción atómica), sodio y capacidad de intercambio catiónico (CIC) (extracción con acetato de amonio 1 N pH 7), hierro (DPTA y cuantificado por absorción atómica) y textura (método de hidrómetro de Bouyoucos) de acuerdo con la norma oficial mexicana (NOM-021-RECNAT 2001).

Análisis estadístico

El análisis estadístico se realizó bajo un diseño factorial 2x6 en donde el primer factor fueron las profundidades y el segundo los sitios de estudio, con cuatro repeticiones. Para determinar diferencias entre medias se realizó la comparación de medias de Tukey (Martínez 1988). Los análisis estadísticos se realizaron con el paquete estadístico SAS versión 9.13.

RESULTADOS

En la Tabla 2 se observa que los suelos de los seis sitios de estudio se clasificaron como Acrisol Híperdistri-Férrico, Acrisol Plíntico y Acrisol Férrico (FAO-SICS-ISRIC 1999). Los suelos Acrisol Híperdistri-Férrico son profundos, con horizonte superficial Ap de texturas medias y alto contenido de MO, con un horizonte de 15 cm de espesor, dentro de los primeros 100 cm de profundidad, en el cual la segregación de Fe tiene lugar en tal grado que se forman grandes moteados con tonos más rojos que 7.5 YR, croma mayor a cinco, y concreciones. La matriz entre moteados y entre concreciones presenta un marcado empobrecimiento en Fe, que propicia una pobre agregación de las partículas del suelo y, en consecuencia compactación del horizonte. Aunado a lo anterior, la SB promedio es 18 % en todo el perfil (Tabla 2). Mientras que los suelos Acrisol Plíntico contienen plíntita que produce moteados prominentes color rojo, se presenta en promedio a partir de los 80 cm de profundidad en el horizonte subsuperficial argílico, con la consecuente mezcla rica en Fe, pobre en humus, con arcilla caolinítica, cuarzo y otros constituyentes, la CIC se clasifica como baja, presentándose la acumulación de óxidos de Fe y Al libres (Tabla 2). Los suelos Acrisol Férrico presentan propiedades férricas generadas por la segregación de Fe, como los moteados con tonos más rojos que 7.5 YR y croma mayor a cinco, concreciones de Fe, SB mayor a 20 %. La CIC es menor de 4 cmol(⁺) kg^-1, por lo que se clasifica como baja, lo que indica la ausencia de minerales primarios intemperizables y acumulación de óxidos de Fe y Al libres. El contenido de MO disminuye con la profundidad (Tabla 2), decreciendo marcadamente en el horizonte de acumulación de arcilla iluviada (Bt), en el que se observa una matriz en la que predominan los colores pardos y rojos, con tonos que van de 7.5 YR a 10 YR, valores de 2 a 6 y cromas de 2 a 8.

Propiedades químicas en los suelos

El análisis de varianza mostró diferencias significativas para los sitios de estudio (S) y la profundidad del muestreo (PM) para MO, nitrógeno total, K, Ca, Mg, Na, CIC y Fe, con excepción del P (Tabla 3). El coeficiente de variación (CV) fue alto para todos los elementos analizados, lo que muestra la alta variabilidad existente en el suelo para estos macro y microelementos. En el caso de la MO, el coeficiente de variación del 27 % se considera adecuado para estudios de campo, mientras que el alto CV para el nitrógeno total no permitió observar diferencias entre medias. La textura del suelo en los diferentes sistemas de producción se clasificó como migajón arcillo arenoso, con excepción del suelo de la plantación de eucalipto de 5.6 años de edad, que se clasificó como migajón arenoso por presentar menor contenido de arcilla (Tabla 4).

DISCUSIÓN

Clasificación de suelos

Los Acrisoles son suelos ácidos de baja fertilidad, con horizontes Híperdistri-Férrico, Férrico y Plíntico (FAO-SICS-ISRIC 1999); los cuales se encuentran en un relieve de lomeríos ligeros a moderadamente inclinados y valles erosivos acumulativos, con altitud de 20 a 69 msnm y pendiente de 2 a 6 %; con buen drenaje interno (Zavala et al. 2014).

Propiedades químicas en los suelos

Materia orgánica. El suelo con pastizal presentó el menor contenido de MO en comparación con las plantaciones comerciales de eucalipto y acahual. Dentro de las plantaciones no se observó una tendencia de incrementó de la MO con la edad de la plantación (Tabla 3). Los contenidos de MO se clasificaron como ricos (3 a 5 %) y muy ricos (> 5.0 %) de acuerdo con la NOM-021-RECNAT (2001). Lo que indica que los pastos, las plantaciones comerciales de eucalipto y el acahual son sistemas que tienden a estabilizar el contenido de MO en el suelo, lo que coincide con lo observado por Baileiro et al. (2008), quienes reportaron que el suelo cultivado con Pseudosamanea guachapele almacenó 14.2, eucalipto 17.2 y pastos 24.2 tha^-1 de C, en la capa de 0 a 5 cm de profundidad. Al respecto Torrán y Piter (2009) indican que las plantaciones de eucalipto protegen al suelo evitando la erosión y reteniendo humedad, además del aporte continuo de MO por hojarasca; y el crecimiento de sotobosque con diversidad de especies anuales y perennes (Souza et al. 2007).

Los sitios que presentaron el mayor contenido de Nt fueron aquellos que presentaron altos contenidos de MO (Tabla 3), lo cual indica que estas variables están correlacionadas. El contenido de Nt se clasificó como rico a excepción de la plantación comercial de eucalipto de 8.4 años que se considera como medio; debido a que el eucalipto ha tomado el N del suelo. El contenido de Nt disminuyó de rico a medio conforme aumentó la profundidad de muestreo. Lo cual está relacionado con la génesis del suelo. La relación C/N de 17.7 y 19.2 para ambas profundidades, se clasifican como altas, e indican que en el suelo ocurre un proceso de inmovilización de N orgánico, y no hay aporte de N inorgánico (Salgado et al. 2013, Hernández-Hernández et al. 2008). Estos datos sugieren que la extracción es mayor que la fuente, por lo que se debe adecuar la dosis de N aplicada a los eucaliptos para que la tasa de crecimiento y sustentabilidad del sistema no se vean afectados (Jesús et al. 2012) y/o establecer plantaciones de eucalipto mixtas, con asociación de leguminosas para mejorar la fertilidad del suelo (Balieiro et al. 2008, Forrester et al. 2013), sobre todo en suelos donde se cultiva eucalipto de forma continua (Voigtlaender et al. 2012). Además, se deben conservar los residuos y evitar su quema; ya que estos al mineralizarse aportaran N para las nuevas plantaciones (Versini et al. 2014).

Fósforo. Las concentraciones promedio de P se clasifican como bajas, ya que son menores de 5 mg kg^-1 (CSTPA 1980). Lo que indica, que la fertilización usada para los eucaliptos ha sido de mantenimiento, por lo que no hay acumulación en el suelo. Es una característica de los Acrisoles presentar bajas concentraciones de P (Tabla 2), ya que este elemento es fijado por Al y Fe; por lo que se debe adecuar la dosis de fósforo y aplicarlo en banda para mejorar su aprovechamiento, con las fuentes superfosfato triple o fosfato di-amónico (Salgado et al. 2007).

Potasio. Las concentraciones de K en el suelo se clasificaron como muy bajas debido a que es menor de 0.20 cmol (⁺) kg^-1 (NOM-021-RECNAT 2001); lo cual evidencia, que la fertilización con K aplicada a los árboles de eucaliptos ha sido de manutención o nula. Al respecto Lima (1996) menciona que en algunas condiciones el K tiene una tendencia de aumento en plantaciones de eucalipto, aunque otros autores mencionan que el K es extraído en grandes cantidades del suelo por el eucalipto. Lo que implica que se debe adecuar la dosis de K aplicada al suelo para lograr una producción sostenible, ya que el tronco de eucalipto exporta más del 50 % del contenido total de N, P y K, lo que se considera que podría reducir la productividad a largo plazo y afectar la sustentabilidad del sistema (Faria et al. 2002; Zaia y Gama-Rodríguez 2004; Lima et al. 2005).

Calcio. La concentración promedio de Ca se clasificó como muy baja (< 2.0 cmol (⁺) kg^-1, NOM-021-RECNAT 2001) y fue menor a los 0.2 cmol(⁺) kg^-1 que requiere el eucalipto (Barros et al. 1990). Únicamente en el sitio con acahual se observó un incremento significativo, posiblemente por la descomposición de la capa de hojarasca acumulada sobre el suelo. El resto de los sistemas presentan valores bajos, lo cual coincide con Garay et al. (2003). Debido al bajo contenido de Ca en las plantaciones comerciales de eucalipto es necesario aplicar una dosis de manutención de cal dolomítica de 1.0 t ha^-1 por ciclo de cultivo. Otra práctica que ayudaría a atenuar la deficiencia de Ca, puede ser dejar en el campo las hojas, ramas y corteza durante la cosecha del eucalipto (Santana et al. 2002; Uribe et al. 2012).

Magnesio. El contenido promedio de Mg se clasificó como muy bajo debido a que es menor de 0.5 cmol (⁺) kg^-1 (NOM-021-RECNAT 2001). De acuerdo a Barros et al. (1990), existe una estrecha relación entre el contenido de Ca y Mg en el suelo, los niveles críticos de estos elementos para el cultivo de eucalipto son mucho más bajos que para cultivos agrícolas y se busca mantener una relación Ca/Mg de 2 para un crecimiento adecuado del eucalipto. Esta relación fue de 3 y 2 para las profundidades de 0 a 10 y de 10 a 30 cm en promedio, respectivamente. Aunque el eucalipto está adaptado a condiciones de baja fertilidad y acidez, se debe reconsiderar la posibilidad de aplicar 1.0 t ha^-1 de cal dolomítica por cada ciclo de cultivo para reducir la toxicidad de Fe y Al, aportar Ca y Mg, mejorar el pH y favorecer la mineralización de la MO; lo que evitaría la reducción en el crecimiento de los árboles de futuras plantaciones por falta de Mg, como lo señalan Faria et al. (2002).

Sodio. Se considera un elemento benéfico para las plantas (Salgado et al. 2013). El contenido promedio de Na, es bajo e indica que en el suelo no hay problemas de salinidad (Tabla 3); lo que es consistente con lo reportado para estas subunidades de suelos (Zavala et al. 2014).

Capacidad de Intercambio Catiónico. La CIC se clasifica como baja (5 a 15 cmol(⁺) kg^-1 de suelo, (NOM-021-RECNAT 2001), e indica que los suelos Acrisoles son de baja fertilidad, con presencia de arcillas tipo 1:1 (Palma et al. 2007, Zavala et al. 2014).

Hierro. Para todos los sistemas de producción las concentraciones de Fe se clasifican como altas debido a que son mayores de 4.5 mg kg^-1 (NOM-021-RECNAT 2001). El aumento en la presencia de hierro en el suelo es un indicador de un incremento del intemperismo, infertilidad e incremento de la acidez del mismo (Dolui y Mondal 2007); por ello, en el acahual se observan los menores contenidos (Tabla 3).

Textura. La textura Migajón arcillo arenoso, permite un buen drenaje superficial (Palma-López et al. 2007), dado que en la zona se registra una precipitación de 2 328 mm año^-1; lo cual crea condiciones de aireación y humedad en el suelo, favorables para el desarrollo de las plantaciones comerciales de eucalipto. Al respecto Delgado-Caballero et al. (2009) observaron que los mejores suelos para el desarrollo del eucalipto contienen más de 60 % de arena. Mientras que Gava y Goncalves (2008) indican que en la región de Piracicaba en Sao Paulo, donde la precipitación es menor de 1 500 mm al año, el contenido total de celulosa aumentó en suelos con 35 a 40 % de arcilla, lo que permite retener mayor humedad en comparación de suelos de textura arenosa.

CONCLUSIONES

En los suelos Acrisoles de la sabana de Huimanguillo, no se observaron cambios importantes desde el punto de vista agronómico en el contenido de nutrientes en las profundidades de 010 cm y 10-30 cm con la edad de las plantaciones, comparados con los sistemas de pastizal natural y acahual. Lo cual indica que las plantaciones comerciales en primera rotación con respecto a la vegetación natural no degradan al suelo. Sin embargo, debe mejorarse el programa de fertilización para reponer el N, P, K, Ca y Mg.

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