COLÉMBOLOS (HEXAPODA: COLLEMBOLA), COMO BIOINDICADORES DE CALIDAD DE SUELOS, DE VOCACIÓN ARROCERA, EN PANAMÁ
Bruno Zachrisson, Román Gordon y Onesio Martinez. Instituto de Investigación Agropecuaria de Panamá (IDIAP), Panamá República de Panamá. bruno.zachrissons@idiap.gob.pa.
RESUMEN. En el presente estudio, se determinó la estructura de la comunidad de Collembola, asociada a los suelos de vocación arrocera, en Panamá. Las colectas se realizaron mediante trampas ¨Pitfall¨ y la identificación se realizó por medio de claves taxonómicas especializadas. Se aplicó el análisis de componentes principales, para determinar la influencia de las variables edáficas, sobre la comunidad de Collembola. Se utilizaron los índices de diversidad de Shannon-Wiener y de diversidad entrópica (H), para determinar la abundancia y diversidad, además del grado de estabilidad de las áreas de producción. Los indicadores ecológicos utilizados, sugieren la semejanza de la degradación de los suelos en las áreas de producción evaluadas, independientemente de las variaciones de la estructura de la comunidad de Collembola. La interacción entre los organismos edáficos muestreados (Collembola) y las variables físico-químicas de los suelos, fortalecen las recomendaciones para los productores, en cuanto a la calidad de los suelos agrícolas.
Clave: Collembola, bioindicadores, arroz, Panamá
Colémbolos (Hexapoda: Collembola), as bioindicators of soil quality, in rice soils in Panama
ABSTRACT. In the present study, the structure of Collembola community associated to rice soils in Panama is determined. The collection was performed by means of “Pitfall” traps and the identification was performed by means of specialized taxonomic keys.
Analysis of main components was applied in order to determine the influence of edaphic variables over the community of Collembola.
Shannon-Wiener diversity index and entropic diversity (H) were used to determine abundance and diversity, in addition to the level of stability of the production areas. The ecological indicators used, suggest the similarity in soil degradation in the assessed production areas, independently of the variations in the structure of the Collembola community. The interaction between the sampled edaphic organisms (Collembola) and the physical-chemical variables of soils, strengthen the recommendations for agricultural producers, regarding the quality of soils.
Key words: Collembola, bioindicators, rice, Panama.
Introducción
Los estudios realizados en los ecosistemas agrícolas tropicales de América Latina son reducidos y casi no existe información referente al uso de la fauna del suelo como bioindicador (Miranda-Rangel y Palacios-Vargas, 1992; Guillen et al. 2006). Igualmente, son pocas las investigaciones en agro ecosistemas, en donde se estudian artrópodos bioindicadores, como medida para determinar el impacto del uso de la fertilización química y la aplicación de plaguicidas, en las áreas de producción agrícola (Petersen, 2000; 2002, Rebek et al., 2002, Guillén et al., 2006). Por otro lado, se ha demostrado la influencia de la actividad antropogénica sobre la densidad poblacional y la diversidad de Collembola (Rusek, 1998; Mendoza-Arviso et al., 1999). Trabajos realizados en maíz (Mendoza-Arviso et al., 1999), demostraron que el manejo del suelo afecta la composición de especies de colémbolos.
Razón por la cual, el presente estudio tuvo como objetivo, determinar la estructura de la comunidad de colémbolos, asociada a los suelos de áreas de vocación arrocera, en Panamá. Además, se establecieron las relaciones entre las principales variables edáficas, con las diferentes familias encontradas en los suelos destinados al cultivo del arroz (Oryza sativa), en las principales zonas productoras del país.
Materiales y Método
El estudio, se realizó en tres áreas productoras de arroz de la República de Panamá, y las mismas se ubicaron en Barro Blanco, Chiriquí (080 25’ 879’’ N, 0820 46’ 284’’ O); Dos Bocas, Herrera, (080 03’ 475’’ N, 0800 51’ 542’’ O) y Tocumen, Panamá, (090 03’ 93’’ N y 0790 20’ 134’’ O).
La variedad de arroz, cultivada en las áreas experimentales muestreadas, fue IDIAP-38. Las parcelas experimentales midieron 1000m2 (50m x 20 m), en donde fueron colocadas diez (10) trampas
“Pitfall“, para la captura de los especímenes de Collembola. El diseño experimental utilizado fue completamente al azar, en donde la aleatoriedad de las muestras, se da en función de la selección al azar de las parcelas experimentales, en cada localidad.
Con la finalidad de establecer correlaciones entre las variables edáficas, con la abundancia de individuos por familias de Collembola, se colectaron ocho (8) muestras de suelo, en diez (10) puntos de las parcelas experimentales, seleccionados al azar. Las mismas fueron enviadas al laboratorio de suelo del Instituto de Investigación Agropecuaria (IDIAP), ubicado en el Centro de Investigación Agropecuario Central (CIAC), en Divisa, Panamá. En donde se analizaron los macro y micronutrientes, además de la materia orgánica y el pH. Los protocolos utilizados, se ajustaron de acuerdo al Manual de Laboratorio de Suelo (Villarreal y Name, 1996).
La colecta de los individuos de Collembola, se realizó por medio de trampas “Pitfall“, las que contenían en su interior 500 ml de una mezcla de 5 ml de formalina y 495 ml de una solución jabonosa. Los ejemplares colectados, fueron procesados y debidamente identificados, para su posterior separación por familia y localidad de colecta. El montaje semipermanente, siguió la metodología citada por varios especialistas en el área (Palacios-Vargas, 1990; Vargas y Mejía Recamier, 2007).
La identificación de los especímenes, a nivel de familia, se realizó por medio de las claves taxonómicas (Palacio-Vargas, 1990; Palacios-Vargas y Gómez-Anaya, 1993; Díaz- Aspiazu et al., 2004, Christiansen et al., 2007).
Las herramientas utilizadas, para medir la sensibilidad de los ejemplares de este grupo, a las variables edáficas, en suelos de vocación arrocera, fueron los índices ecológicos de diversidad (Shannon-Wiener), diversidad entrópica (Brooks y Wiley) y de similaridad (Sörensen)
El peso específico en porcentaje (%), de las variables edáficas, en relación a las áreas de vocación arrocera, se determinó por medio del análisis de componentes principales (Pearson), según Peña (2002). La normalidad de los datos, se determinó por medio de la prueba Kolmogorov- Smirnov, a nivel del 5% de probabilidad.
Resultados y Discusión
Los resultados reflejados (Cuadro 1), considerando los componentes principales, evidencian el efecto de las variables materia orgánica (M.0.) y pH, sobre los colémbolos distribuidos por localidad. En este sentido, ambas variables edáficas presentaron mayor influencia, que el resto de los macro y micro nutrientes, en la distribución de los ejemplares de este grupo, en función de la localidad muestreada.
A pesar de que existen variaciones en las áreas de producción estudiadas, tanto en lo que se refiere a materia orgánica como de pH, en función del tipo de suelo y la degradación de éstos, la relación establecida por medio del análisis de componentes principales, demuestra la consistencia de los resultados, observándose la misma tendencia para las tres (3) localidades. La disponibilidad de
su desarrollo biológico, favoreciendo el incremento de su tasa reproductiva (Rusek, 1998; Mendoza- Arviso, 1999; Hasegawa, 2002; Filser, 2002).
La calidad y salud del suelo para la zona productora ubicada en Tocumen, Panamá, es superior a las otras áreas estudiadas (Cuadro 1), de acuerdo a porcentaje (%) de materia orgánica (M.O.) y pH encontrados en esta localidad y al peso específico que presenta en relación a las otras variables edáficas.
A pesar de que existen variaciones en cuanto a la abundancia y diversidad, para cada una de las localidades estudiadas, las familias Isotomidae y Sminthurididae, presentaron mayor abundancia (Cuadro 2). Si se considera la abundancia promedio total, para las tres (3) localidades, la familia Sminthuridae también ha contribuido a la estructura de la comunidad edáfica en las áreas estudiadas. La localidad de Tocumen, provincia de Panamá, presentó mayor número de ejemplares distribuidas en nueve (9) familias, lo que sugiere menor degradación de los suelos, producto de la actividad antropogénica, aspecto confirmado por otros especialistas (Guillen et al., 2006).
Cuadro 1. Peso específico de las principales variables edáficas, determinadas en los suelos de vocación arrocera, en las localidades de Barro Blanco, Bugaba, provincia de Chiriquí, Dos Bocas, Ocú, provincia de Herrera y Tocumen, provincia de Panamá, Panamá.
Localidades Muestreadas
Peso de la variable materia orgánica
(%).
Peso de la variable pH
(%).
Peso conjunto de materia orgánica y pH
Barro Blanco, Chiriquí. 41.19 25.78 75.20 (%)
Dos Bocas, Herrera. 31.53 22.83 64.59
Tocumen, Panamá. 43.02 18.94 81.02
Cuadro 2. Número de individuos y abundancia relativa (%), de las familias de Collembola, en la localidad de Barro Blanco, Bugaba, provincia de Chiriquí, Dos Bocas, Ocú, provincia de Herrera y Tocumen, provincia de Panamá, Panamá.
Localidades Barro Blanco Dos Bocas Tocumen
Familias Número de
ejemplares Abundancia
relativa (%) Número de
ejemplares Abundancia
relativa (%) Número de
ejemplares Abundancia relativa (%)
Entomobryidae 300 3.24 697 9.06 58 0.27
Isotomidae 1,431 15.64 918 12.66 8,889 41.25
Paronellidae 24 0.26 148 2.04 140 0.65
Sminthuridae 2,616 28.59 2,376 32.76 119 0.55
Sminthurididae 4,588 50.14 1,013 13.94 12,139 56.34
Brachystomellidae 151 1.65 384 5.50 8 0.04
Dicyrtomidae 0 0 9 0.12 192 0.89
Onychiuridae 40 0.44 1,695 23.37 1 0.001
Hypogastruridae 0 0 12 0.16 1 0.001
Total 9,150 100.00 7,253 100.00 21,547 100.00
Los índices de diversidad de Shannon-Wiener, determinados para las localidades experimentales estudiadas, indicaron que el área que presentó mayor diversidad, fue Tocumen, Panamá. Resultado que es coherente con lo presentado anteriormente (Cuadro 3), en donde se reflejan los datos por área de producción y por familia, respectivamente.
Cuadro 3. Índice de diversidad de Shannon-Weiner (H’) de las localidades de Barro Blanco, Bugaba, provincia de Chiriquí, Dos Bocas, Ocú, provincia de Herrera y Tocumen, provincia de Panamá, Panamá.
Localidades Índice de Shannon-Weiner (H’)
Barro Blanco, Chiriquí 1.29
Dos Bocas, Herrera 0.81
Tocumen, Panamá 1.72
Los índices de diversidad entrópica de Brooks y Wiley, indicaron que las localidades experimentales con mayor flujo energético y más estable, fueron Tocumen, Panamá y Barro Blanco, Chiriquí (Cuadro 4). El índice de diversidad entrópica, permitió establecer que en las localidades, Tocumen y de Barro Blanco, hubo mayor estabilidad y flujo energético. Lo que sugiere que otras variables físico-químicas, además de materia orgánica y pH, podrían estar potenciando el efecto del pH, y de esta manera influyendo en la distribución de ejemplares por familias de Collembola, producto de su repercusión sobre parámetros reproductivos (Rebek et al., 2002). Afirmaciones realizadas por especialistas (Garita-Cambronero et al., 2006), indican que comunidades con un elevado número de ejemplares por familia de Collembola, sugieren mayor estabilidad y menor degradación de los ecosistemas agrícolas, debido al mayor flujo de energético y a la dinámica existente, descrito por medio del índice de diversidad entrópica (H).
Cuadro 4. Índice de diversidad entrópica de Brooks y Wiley (H), para Collembola, en las localidades muestreadas, Panamá.
Localidades Barro Blanco, Chiriquí Dos Bocas, Ocú,
Herrera Tocumen, Panamá Índice de Diversidad
Entrópico (H) 0.50 0.45 0.58
Los resultados generados a través de los coeficientes de similaridad (Qs) (Cuadro 5), permitieron determinar que un 80% de las familias de Collembola, eran compartidas entre las localidades experimentales de Barro Blanco y Dos Bocas; igualmente este fenómeno se repetía para las asociaciones de Dos Bocas y Tocumen (Cuadro 5). La variación del coeficiente de similaridad (Qs), entre 80.0 y 100.0 %, destacan el grado de semejanza en cuanto a la actividad antropogénica y la degradación de los suelos de vocación arrocera.
Cuadro 5. Coeficiente de similaridad de Sorensen (Qs), entre las localidades de Barro Blanco, provincia de Chiriquí; Dos Bocas, provincia de Herrera y Tocumen, provincia de Panamá, Panamá.
Localidades Coeficiente de Similaridad
de Sorensen (Qs). %
Barro Blanco, Chiriquí : Dos Bocas,
Herrera. 0.80 80.0
Barro Blanco, Chiriquí : Tocumen, Panamá. 1.00 100.0
Conclusiones
Los indicadores ecológicos de diversidad y abundancia, sugieren la semejanza en cuanto a la degradación de los suelos de las áreas de producción evaluadas, independientemente de las variaciones existentes, en cuanto a la estructura de la comunidad de Collembola. Este aspecto se refleja en función del índice de diversidad entrópico (H), encontrados en las parcelas experimentales, para cada localidad.
Los resultados presentados, destacan la necesidad de integrar, en las recomendaciones que se les proporciona a los productores, los indicadores biológicos que indiquen la estabilidad de los agroecosistemas de los diferentes rubros, de manera que refleje la interacción de los organismos edáficos (Collembola) y las variables físico-químicas de los suelos.
Literatura Citada
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