Efecto del uso del suelo sobre indicadores del estado de la calidad del suelo en áreas cañeras de la CPA “Batalla de Santa Clara”

Texto completo

(1)UNIVERSIDAD CENTRAL “MARTA ABREU” DE LAS VILLAS FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS DEPARTAMENTO DE AGRONOMÍA. TRABAJO DE DIPLOMA. Efecto del uso del suelo sobre indicadores del estado de la calidad del suelo en áreas cañeras de la CPA “Batalla de Santa Clara” Diplomante: Ismael Oumarou Mahamane Tutor: M.Sc. Héctor P. Hernández Arboláez Cotutora: Dr.C. Edith Aguila Alcantara Consultante: Ing. Yanetsy Ruiz González. Santa Clara, Cuba. 2015.

(2) Dedicatoria. Para mi Familia y a la memoria de mi padre Oumarou Mahamane..

(3) Pensamiento. ‘’ El hombre crece con el trabajo que sale de sus manos…’’. Ernesto Che Guevara.

(4) Agradecimientos Primeramente doy las gracias a Dios (Allah) el misericordioso, por darme esta oportunidad de vivir y por estar siempre conmigo. A Mi mama, mi papá, por darme el amor y apoyo incondicional que necesitaba, por la buena educación que me dieron y por hacer de mi vida una alegría. Yo les debo todo. A mi hermano Moctar y mis hermanas Amina, Rachida y Jamila por el apoyo incondicional que me brindaron todo el tiempo. A mis tías, tíos y primos, sin olvidar Haoua Hassane Alpha y toda mi familia por el apoyo incondicional que me han brindado tanto económico como emocional. A mi gobierno y la Revolución cubana y sus bondades, por brindarme esta oportunidad de realizar mi sueño de ser un profesional y por hacer de mi instancia en Cuba un paraíso terrenal. A mi profesora Orquídea de la Universidad de Matanzas, por enseñarme a hablar y escribir en español, lo que ha sido mi fundamento principal para terminar mi carrera con muchos éxitos. A mis tutores Héctor P. Hernández Arboláez y Edith Aguila Alcantara por enseñarme, comprenderme, ayudarme, su gran esfuerzo y dedicar su tiempo para la confección del trabajo. He aprendido muchas cosas con Ustedes. A la profesora Yanetsy Ruiz González por el duro trabajo que hizo y dedicar su tiempo en ayudarme y para la confección del trabajo. A todo el colectivo de profesores del Departamento de Agronomia de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas(UCLV), por brindarme sus conocimientos y convertirme a un profesional. A mi novia Shanika, quien ha estado conmigo desde 2009 hasta la fecha, por su amor, su compañía, su apoyo y su ayuda. Es alguien muy importante en mi vida, la persona.

(5) que ríe conmigo cuando estoy feliz, y quien me da su hombro para llorar, cuando estoy triste. Yo la debo todo. A mi hermano cubano, compañero de clase Yasel Marrero Pérez y su agradable familia por abrir sus puertas de la casa para mí, recibirme, ayudarme, y compartir conmigo todo el tiempo. A mis mejores amigos del aula Robert Machado, María del Carmen, Robbie y sus familias por recibirme, ayudarme, estar conmigo y apoyarme como una familia. A todos mis compañeros de clase que han estado conmigo desde 2010 hasta 2015, por su apoyo, que contribuyeron de una forma u otra a que mi vida en Cuba sea mejor. A la Oficina de Relaciones Internacionales y atención a Estudiantes Extranjeros, especialmente el profesor Luis Romero, Amelita, Idalmis y el profesor Diamir, sin olvidar el Instituto Cubano de Amistad con los Pueblos (ICAP), por su ayuda y apoyo todo el tiempo. A todos mis compatriotas, especialmente Issaka Kodo Adamou, Issoufou Hassane, Abdoul Nasser M. Bafoutche y Karim Katambe por sus consejos, apoyo y cuidar de mí como su hermano. A mis mejores amigos de la preparatoria en lengua española por compartir conmigo, especialmente Ivan Vasco Tembe, Sumedha Kelegama, Souleyman Baba Cole y Ricardo López, sin olvidar Inura H.S.K. A todos mis amigos del edificio C-3 por compartir todo el tiempo conmigo especialmente, Julio césar, Juliano, Magno, Yango y mis compañeros de cuarto Anacleto y Kupe. A todos los extranjeros de la Universidad Central de Las Villas que han estado conmigo. En fin a todas las personas que de una forma u otra compartieron conmigo en algún momento mis años de estancia en Cuba..

(6) Remerciements Premièrement je donne la grâce à Dieu (Allah) le tout miséricordieux, le très miséricordieux, pour me donner cette opportunité de vivre, de me guider dans le droit chemin et pour être toujours avec moi. A ma Mama, mon Papa, pour me donner l'amour et le soutien inconditionnel dont j’avais besoin, pour la bonne éducation qu’ils m'ont donné et pour faire de ma vie une joie. Je leur dois tout. A mon frère Moctar et mes trois soeurs Amina, Rachida et Jamila pour le soutien inconditionnel qu'ils m’ont donnés tout le temps. A mes tantes, oncles et cousins, sans oublier Haoua Hassane Alpha, et toute ma famille pour l'appui inconditionnel qu'ils m'ont offert sur le plan économique et emotionnel. Au gouvernement du Niger et la Révolution cubaine, de me donner cette opportunité de réaliser mon rêve de devenir un professionnel. A mon professeur Orquidia de l'Université de Matanzas, grâce à elle j’ai appris à parler et écrire en espagnol ce qui a été mon principal fondement de terminer ma carrière avec beaucoup de succès. A mes tuteurs Hector P. Hernandez Arboláez et Edith Aguila Alcantara pour m’enseigner, me comprendre, m’aider, leur grand effort et consacrer leur temps pour la réalisation de mon travail. J’ai appris beaucoup de choses avec vous.. A mon professeur Yanetsy Ruiz Gonzalez, pour le dur travail qu'elle a fait et consacrer son temps à m’aider à réaliser mon travail. A tous les professeurs du département d’Agronomie de l'Université centrale «Marta Abreu» de Las Villas (UCLV), pour m’offrir leurs connaissances et de me faire un professionnel..

(7) A ma copine Shanika, qui est resté à mes côtés depuis 2009 à ce jour, pour son amour, sa compagnie, son soutien et son aide. Quelqu’un de très important dans ma vie, la personne qui rit avec moi quand je suis heureux, et qui pleure avec moi quand je suis triste. Je lui dois tout.. A mon frère cubain, camarade de classe Yasel Marrero Pérez et sa famille, pour ouvrir la porte de leur maison pour moi, me recevoir et m’aider tout le temps. A mes meilleurs amis de classe Robert Machado, Maria Del Carmen, Robbie et leurs familles pour m’avoir aidé, me soutenir et de me recevoir comme membre de leurs familles. A tous les travailleurs de l'Office des relations internationales et de l’attention aux étudiants étrangers, en particulier le professeur Luis Romero, Amelita, Idalmis et professeur Diamir, sans oublier l'Institut cubain d'amitié pour les peuples (ICAP) pour leur aide et soutenir tout le temps.. A tous mes compatriotes, spécialement Issaka Kodo Adamou, Issoufou Hassane, Abdoul Nasser M. Bafoutche et Karim Katambe pour leurs conseils, soutien et prendre soin de moi comme leur frère.. A mes meilleurs amis de la préparatoire en langue espagnol, pour leur amitié spécialement Ivan Vasco Tembe, Sumedha Kelegama, Souleyman Baba Cole y Ricardo López, sans oublier Inura H.S.K.. A tous mes amis du bâtiment C-3, pour leur amitié pendant tout ce temps, spécialement, Julio César, Juliano, Magno Yango et mes voisins de chambre Anacleto et Kupe. A tous les étudiants étrangers de l'Université centrale de Las Villas qui ont été avec moi et toutes les personnes qui d'une manière ou autre ont partagé avec moi à un pendant mes années de séjour au Cuba..

(8) Resumen Para evaluar el efecto del uso del suelo sobre su calidad se seleccionaron un ecosistema natural y uno cañero (CPA “Batalla de Santa Clara”), ambos sobre un suelo Pardo Mullido medianamente lavado. El estudio se realizó entre diciembre de 2012 a diciembre del 2014. Ambos ecosistemas se caracterizaron y se tomaron tres muestras de suelo a una profundidad de 0-20 cm para evaluar indicadores físicos (AE, FE, LIP, LSP, IP, Permeabilidad), químicos (pH(H2O), pH(KCl), MO, P2O5 y K2O) y biológicos del suelo (Cuantificación de bacterias, hongos y actinomicetos, y de la mesofauna (ácaros y colémbolos). Los resultados se procesaron en el paquete estadístico STATGRAPHICS versión 5.0 sobre Windows 7 mediante One-way Anova y un análisis de componentes principales con los indicadores químicos y biológicos. Los resultados demostraron que el ecosistema natural tenía una buena estabilidad, mientras que el ecosistema cañero había sido manejado convencionalmente pero con bajo nivel de insumos y mecanización. En ambos ecosistemas los suelos tenían una estructura y estado físico buenos. El pH mostró diferencias entre los ecosistemas. Los niveles de materia orgánica fueron superiores en el ecosistema natural en comparación con las áreas cañeras que reportaron contenidos más bajos. Las poblaciones microbianas de actinomicetos y hongos fueron más pronunciadas que en las bacterias. Hubo mayor diversidad de los hongos identificados en el ecosistema natural. Del análisis de los componentes principales se pudo concluir que los indicadores microbiológicos y de la mesofauna evaluados inciden más en la diferenciación de los ecosistemas estudiados que los indicadores químicos..

(9) Abstract For evaluating the effect of land use on the state of soil quality, there were selected a natural ecosystem as reference pattern, and one sugar cane area (CPA “Batalla de Santa Clara”) both on a Brown calcareous soil. The work was developed between December, 2012 and December, 2014. Both ecosystems were characterized and three composite samples were taken to a depth of 0-20 cm with the purpose of determining a physical indicators (AE, FE, LIP, LSP, IP, permeability) chemical pH(H2O), pH(KCl), MO, P2O5 and K2O) and biological of the soil (Quantification of bacteria, fungi, actinomicetes) and of the mesofauna (mites and collembolans). The results of these analyses were processed in the statistical package STATGRAPHICS version 5.0 on Windows 7 by means of Oneway Anova and an analysis of the main components with the chemical and biological indicators. The results demonstrated that the natural ecosystem had a good stability while the sugar cane area had been managed conventionally with a low-level of inputs and mechanization. In both ecosystems the soil had a good structure and physical state. The pH showed significant differences between both ecosystems. The levels of organic matter were superior in the natural ecosystem in comparison with the sugar cane areas that reported contained low levels. The microbial populations of the actinomicetes and the fungi were more marked then in the bacteria. There was higher diversity of the fungi identified in the natural ecosystem. From the analysis of the main components conclusion was made that the microbiological indicators and of the mesofauna had a biggest weight in the differentiation of the studied ecosystems that the chemical indicators..

(10) ÍNDICE. Índice Introducción................................................................................................................................ 1 1. Revisión Bibliográfica .......................................................................................................5 1.1 El suelo y su composición .......................................................................................................... 5 1.2. La calidad del suelo ................................................................................................................... 6 1.2.1. La calidad del suelo y la sostenibilidad agrícola .................................................................... 7 1.2.2. Evaluación de la calidad del suelo mediante el uso de indicadores e índices ....................... 9 1.3. La agricultura convencional y su relación con el suelo ...........................................................10 1.3.1. La caña de azúcar y el suelo ................................................................................................13 1.4. Incidencia de la preparación del suelo sobre sus propiedades ..............................................16 1.5. Indicadores físicos, químicos, biológicos y su relación con el cultivo .....................................18 1.6. La mesofauna como índice de calidad del suelo ....................................................................19 1.6.1. Anélidos y Artrópodos como mejoradores del Suelo ...........................................................22. 2. Materiales y Métodos .......................................................................................................23 2.1. Selección del área de estudio .................................................................................................23 2.2. Caracterización de las áreas de estudio .................................................................................23 2.3. Evaluación de la calidad del suelo ..........................................................................................24 2.3.1. Muestreo de campo ..............................................................................................................24 2.3.2. Metodología para los análisis físicos y químicos de los suelos ...........................................24 2.4. Metodología para los análisis biológicos de los suelos ...........................................................26 2.4.1. Evaluación los indicadores microbiológicos del suelo .........................................................26 2.4.2. Identificación de los principales géneros y especies de hongos asociados a los suelos del agroecosistema ..............................................................................................................................27.

(11) 2.4.3. Estudio de los componentes de la mesofauna del suelo .....................................................27 2.4.4 Identificación de las principales especies de ácaros y colémbolos asociados a los suelos del agroecosistema ..............................................................................................................................27 2.5. Procesamiento estadístico ......................................................................................................28. 3. Resultados y Discusión .................................................................................................29 3.1. Caracterización de los ecosistemas estudiados .....................................................................29 3.2. Evaluación de los indicadores físicos y químicos de los suelos en los ecosistemas estudiados ........................................................................................................................................................30 3.2.1. Indicadores físicos ................................................................................................................30 3.2.2. Indicadores químicos ............................................................................................................31 3.3. Indicadores microbiológicos del suelo .....................................................................................35 3.3.1. Identificación de los principales géneros y especies de hongos asociados a los suelos del agroecosistema ..............................................................................................................................37 3.3.2. Indicadores de la mesofauna del suelo ................................................................................38 3.3.3. Identificación de las principales especies de ácaros y colémbolos asociados a los suelos de los ecosistemas ..............................................................................................................................40 3.4. Análisis integral del efecto del uso del suelo sobre los indicadores estudiados .....................42 3.5 Influencia de los indicadores químicos y biológicos evaluados sobre los resultados obtenidos (Análisis de componentes principales) ...........................................................................................45. Conclusiones .........................................................................................................................498 Recomendaciones .................................................................................................................49 Referencias Bibliográficas ..................................................................................................... Anexos .............................................................................................................................................

(12) INTRODUCCIÓN. Introducción En las últimas décadas se ha incrementado el interés de investigadores y productores por los fenómenos asociados con la pérdida de la capacidad productiva de muchos agroecosistemas cañeros. La gran mayoría de los reportes relacionan estos procesos con los perjuicios que provocan las prácticas agrícolas inadecuadas en la fertilidad del suelo. Uno de los problemas más graves que enfrenta la agricultura cubana es referente a la degradación de los suelos y no prestarle la debida atención a los procesos que la ocasionan, compromete seriamente el futuro del país. El reto que enfrentamos hoy es establecer un sistema agrícola sostenible, capaz de solventar la creciente demanda alimentaria de la población y detener los procesos que degradan los suelos (Instituto De Suelos, 2001, Vargas, 2008). En Cuba, durante 1985, la agricultura cañera aplicó cerca de 1.000.000 de toneladas de fertilizantes siendo su consumo de 99,4 kg ha-1 de superficie agrícola, cifra mayor a la empleada por los EEUU y México (Muñíz, 1997). El suelo es el medio para el crecimiento de las plantas ya que les proporciona nutrientes, agua y anclaje a sus raíces en crecimiento. Las condiciones físicas, químicas y biológicas adecuadas en el suelo, son necesarias para lograr mayor crecimiento, rendimiento y calidad de la caña de azúcar. Este cultivo no exige ningún tipo específico de suelo y pudiendo cultivarse exitosamente en diversos tipos de suelo, desde los arenosos a los franco-arcillosos y arcillosos. Sin embargo, malas condiciones físicas, tales como la compactación del suelo debido a la intensa mecanización (Hernández et al., 2004, Hernández et al., 2006) y el uso intensivo de los suelos provoca cambios en sus propiedades llegando afectar la capacidad productiva a través de su influencia sobre la vegetación y tipos de usos posibles en la agricultura. Cuando se descuida la fertilización se producen descensos de los niveles de los macronutrientes primarios. En este sentido, (Cuellar et al., 2002) indicaron una disminución de. 1.

(13) INTRODUCCIÓN. más del 50 % del fósforo y potasio asimilable del suelo, respectivamente, en parcelas con caña de azúcar que no fueron fertilizadas durante 12 años. Estos autores observaron que cuando se aplicaron fertilizantes se incrementaron a los niveles de nutrientes en el suelo, lo que repercutió positivamente en el rendimiento agrícola del cultivo. El uso excesivo de fertilizantes, la roturación, la ganadería intensiva, el cambio climático y la degradación de los suelos son las causas fundamentales del deterioro de las condiciones productivas en la agricultura. Por otra parte, la tala de bosques y el desmonte de bosques para producción intensiva de frutales y cultivos de interés económico, eliminan sumideros de carbono fundamentales ya que las plantas y suelos que absorben carbono atmosférico e incrementa el calentamiento global (Mundaca, 2010).. Estos cambios directa o indirectamente se manifiestan en los rendimientos de los cultivos, influyendo a su vez sobre la biota del suelo. (Brown et al., 2001) señalan la importancia de estudiar la composición de la fauna del suelo en los ecosistemas a fin entender sus efectos potenciales en el medio edáfico y en la productividad vegetal, partiendo de que existe una relación directa entre estos dos aspectos y que las alteraciones directas ocasionadas por la degradación física y química del suelo está íntimamente relacionada con la disminución de las poblaciones o la pérdida cuantitativa y/o cualitativa de componentes claves de la macrofauna edáfica que están involucrados en los procesos de reciclaje de la materia orgánica y la producción de estructuras físicas biogénicas que aportan gran estabilidad a la estructura del suelo citado por Cabrera (2014). Un rol importante también juega la microbiota del suelo que participa directamente en los procesos de descomposición y transformación de la materia orgánica e incide directamente en la formación de la bioestructura con agregados de origen biógeno y gran estabilidad (Cairo y Fundora, 2005). Sin embargo, poco se ha estudiado sobre las relaciones entre los componentes de la biota y la fertilidad y los rendimientos agrícolas. En Cuba se reportan escasos estudios en este sentido y en específico en el cultivo de la caña de azúcar. Socarrás y Robaina. 2.

(14) INTRODUCCIÓN. (2011) caracterizaron la mesofauna de suelos ferralíticos rojos de las provincias de Mayabeque y Artemisa bajo diferentes usos de suelo (pastizales, caña de azúcar, bosques regenerados y áreas de cultivos). Estas autoras encontraron que existía una correlación entre el balance de oribátidos y astigmados con el nivel de perturbación en estos suelos producto de la actividad agrícola a que se dedicaban, recomendando en algunos casos la reorientación de la explotación agrícola a partir del desequilibrio existente entre estos dos grupos de ácaros.. Problema Científico A partir de todo lo anteriormente discutido, se puede aseverar que el uso inadecuado de prácticas agronómicas ha conllevado en ocasiones al deterioro de las propiedades físicas, químicas y biológicas, y afectando consecuentemente a la fertilidad y calidad de los suelos. La degradación de los suelos es uno de los problemas más graves que enfrenta la agricultura cubana, por lo que el reto de establecer un sistema agrícola sostenible, capaz de solventar la creciente demanda alimentaria de la población requiere de un enfoque más holístico del concepto calidad de los suelos y de la evaluación de los efectos que sobre ella tiene el manejo de los sistemas agrícolas. El presente trabajo pretende aproximarse a esta problemática desde la perspectiva de escenarios comparados e incorporando indicadores biológicos relacionados con la biota del suelo en el análisis de estos ecosistemas, para lo cual planteamos la siguiente hipótesis de trabajo: Hipótesis La evaluación de indicadores físicos, químicos, microbiológicos y mesofauna del suelo permiten determinar el estado de la calidad del suelo en áreas cañeros de la CPA “Batalla de Santa Clara” interpretando los efectos del uso agrícola a partir de su comparación con un ecosistema natural poco intervenido.. 3.

(15) INTRODUCCIÓN. Objetivo general: Evaluar el efecto del uso agrícola del suelo sobre indicadores que determinan el estado de la calidad del suelo en áreas cañeras de la CPA “Batalla de Santa Clara” bajo un enfoque de escenarios comparados. Objetivos específicos: 1. Caracterizar los ecosistemas seleccionados (natural y agrícola). 2. Evaluar el estado de los indicadores físicos, químicos y biológicos (microbiología y mesofauna) seleccionados en los suelos de ambos ecosistemas. 3. Evaluar la influencia de los indicadores químicos y biológicos en las diferencias encontradas entre ambos ecosistemas.. 4.

(16) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 1. Revisión Bibliográfica 1.1 El suelo y su composición El suelo está constituido en una proporción ideal por 45-48% de partículas minerales, 52% de materia orgánica, 25% de aire y 25% de agua (Sánchez, 2007). Es también un recurso vivo, dinámico, compuesto de partículas de minerales de diferentes tamaños, materia orgánica (MO) y numerosas especies de microorganismos. En este sentido, los suelos presentan una amplia variedad de formas biológicas, con tamaños muy diferentes, como virus, bacterias, hongos, algas, colémbolos, ácaros, lombrices, nematodos, hormigas y por supuesto, las raíces vivas de las plantas superiores (Fasbender, 1993). La importancia de cada uno de ellos depende de las propiedades del suelo (Thompson y Troeh, 1988). El suelo desempeña funciones de gran importancia para el sustento de la vida entre ellas están la producción de biomasa, su rol como medio filtrante, amortiguador y transformador, también es hábitat de miles de organismos y el escenario donde ocurren los ciclos biogeoquímicos. En el suelo se llevan a cabo la mayoría de las actividades humanas, sirviendo de soporte físico y de infraestructura para la agricultura, actividades forestales, recreativas, y agropecuarias, además la socioeconómica como vivienda, industria y carreteras (Volke et al., 2005). Además, tiene la propiedad de retener sustancias mecánicamente o fijarlas por adsorción; tiene la capacidad de actuar como amortiguador y servir de acopio de materiales. Ambas características dependen fuertemente del contenido de materia orgánica presente (Contreras, 2005). En resumen, el suelo es consecuencia de la acción de los factores y procesos que ocurren en la naturaleza, constituye el hábitat de las plantas, que a la vez favorecen su desarrollo, siendo además el medio de mayor importancia, en el desarrollo de los cultivos. Constituye el soporte de los cultivos y el sustrato indispensable donde se aplicaran los distintos tipos de fertilizantes. Las propiedades de los suelos determinan, en última instancia, en el sistema de cultivos; los cuales se pueden desarrollar de manera sostenible para proporcionar los rendimientos adecuados (Muñiz, 2001). 5.

(17) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Sin embargo, el suelo no debe considerarse sólo como una mezcla o agregación de sustancias minerales u orgánicas sino como un sistema viviente. Un suelo viviente incluye tanto su vida microbiana como las condiciones bajo las cuales esta vida microbiana puede establecerse, mantenerse o incrementarse por ello se debe fomentar el uso práctico de la materia orgánica (MO) como factor básico de la vida del suelo y la sostenibilidad (Vázquez, 2003).. 1.2. La calidad del suelo La calidad del suelo es un instrumento que sirve para comprender la utilidad y salud de este recurso, fue definida como la capacidad del suelo para funcionar dentro de los límites de un ecosistema natural o manejado, sostener la productividad de plantas y animales, mantener o mejorar la calidad del aire y del agua, y sostener la salud humana y el hábitat (Karlen et al., 1997). Ascanio (2004) plantea que en un suelo de buena calidad se deben obtener cultivos sanos y de alto rendimientos, con un mínimo de impactos negativos sobre el medio ambiente. Señala también que proporciona condiciones estables para el crecimiento y salud de los cultivos, haciendo frente a condiciones variables de origen humano y natural, principalmente las relacionadas con el clima, es decir, debe ser un suelo flexible y resistir el deterioro. La calidad del suelo se ha definido de muchas maneras, Doran y Jones (1996) consideran el término calidad del suelo y sus descriptores como características físicas, químicas y biológicas inherentes a este. El Comité de la Sociedad de la Ciencia del Suelo Americana define la calidad del suelo como “la capacidad funcional de un tipo específico de suelo, para sustentar la productividad animal o vegetal, mantener o mejorar la calidad del agua y el aire, y sostener el asentamiento y salud humanos, con límites ecosistémicos naturales o determinados por el manejo” (Karlen et al., 1997). En el contexto de la producción agrícola se define en términos de productividad, específicamente en relación a la capacidad de sostener el crecimiento de los vegetales. De este modo, la calidad del suelo se define como su capacidad o aptitud de soportar el modo, 6.

(18) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA la calidad del suelo se define como su capacidad o aptitud de soportar el crecimiento de los vegetales, sin que esto ocasione la degradación del suelo o un daño ambiental (Acton y Gregorich, 1995). Implícita en esta definición se encuentra la capacidad del suelo para mantener su aptitud en el futuro. La calidad del suelo es un concepto holístico que reconoce este recurso como parte de un sistema de producción complejo, dinámico y diverso, compuesto por minerales, sustancias orgánicas, solución del suelo, gases y organismos vivos que interactúan continuamente en respuesta a fuerzas biológicas, físicas y químicas naturales e impuestas (Swift, 1999; Sánchez et al., 2003). Por su parte, Wilson et al., (2008) definen la calidad del suelo como la habilidad o capacidad de este para cumplir varias funciones, lo cual se puede representar mediante una serie de propiedades físicas, químicas y biológicas, que a su vez promueven un medio para el crecimiento de las plantas y para la actividad biológica; además, regulan el flujo y el almacenamiento del agua en el ambiente y sirven como buffer en la formación y destrucción de compuestos ambientalmente riesgosos. En los sistemas agroproductivos un suelo de alta calidad garantiza producciones sostenibles, debido al equilibrio existente entre sus funciones físicas, químicas y biológicas. La conservación de la calidad del suelo genera beneficios económicos al aumentar la productividad, mejora la calidad del aire y el agua y reduce los gases de efecto invernadero (Brejda y Moorman, 2001). La nutrición vegetal, básica para el desarrollo óptimo de los cultivos, depende de la capacidad del suelo para suministrar cada uno de los elementos nutritivos, en forma, cantidad y el momento adecuado que lo requieran. De ahí que se le denomina fertilidad del suelo a la capacidad del mismo para abastecer las necesidades de las plantas con los diferentes elementos nutritivos (Báscones, 2010). 1.2.1. La calidad del suelo y la sostenibilidad agrícola La sustentabilidad de los sistemas de producción depende, fundamentalmente, del mantenimiento de la productividad de los suelos a través del desarrollo, la restauración y el. 7.

(19) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA mantenimiento de las condiciones físicas, químicas y biológicas, reguladas en gran medida por la capacidad de reciclaje de los recursos orgánicos y las actividades de los microorganismos, las cuales deben ser favorecidas por las acciones de manejo que se realicen (Hernández et al., 2005). La calidad del suelo es un componente crítico del funcionamiento del ecosistema y la sostenibilidad agrícola, debido a que no existe un consenso sobre cómo definir la calidad del suelo, ni sobre la forma de evaluar y valorar los impactos de su manejo (Garrigues et al., 2012). Según la USDA-NRCS (2011), la calidad del suelo se expresa como su capacidad de este de realizar sus funciones en el momento actual, pero garantizando su preservación para que en el futuro pueda desempeñar estas mismas funciones sin ningún inconveniente. En cualquier tipo de sistema edáfico, la calidad del suelo se puede mantener, degradar o mejorar (Karlen et al., 2003), y algunas actividades agropecuarias pueden favorecer su degradación, mientras que otras contribuyen a su mantenimiento o incluso su mejora. Por ello la sostenibilidad agrícola está ligada al mantenimiento de la calidad medioambiental, del que es parte intrínseca la calidad del suelo. La sostenibilidad de los ecosistemas depende de la calidad del suelo, la cual integra los componentes físicos, químicos y biológicos y las interacciones entre ellos. Por tal motivo es necesaria la reducción de los fertilizantes químicos, la disminución de la deshidratación del suelo y la gestión de los servicios que brindan los organismos del suelo, como factores que conducen a la eliminación de la degradación. Una buena calidad del suelo determina la sostenibilidad agrícola y la calidad del medio ambiente (Bloem et al., 2008). La calidad del suelo está determinada por funciones simultáneas, tales como: sostener la productividad de los cultivos, mantener la calidad del agua y del aire y proporcionar condiciones saludables para las plantas, los animales y el hombre dentro de los límites de un ecosistema. Por lo tanto, la relación entre la calidad del suelo y la sostenibilidad agrícola es la producción de alimentos en un suelo con capacidad para funcionar, en un proceso de producción económicamente viable, ambientalmente seguro y socialmente. 8.

(20) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA aceptable. En este contexto la calidad del suelo se convierte en un indicador de manejo (Herrick, 2000). Al emplear la calidad y la salud del suelo como herramientas para evaluar la sostenibilidad es necesario tener en cuenta las escalas espacio temporales, las cuales dependen de las propiedades inherentes (asociadas con los factores formadores) y de las dinámicas (que pueden ser afectadas por acciones humanas), ya que el recurso suelo y los ecosistemas que soporta son dinámicos en el espacio y en el tiempo, lo cual acarrea limitaciones e incertidumbres acerca del conocimiento que de estos suelos se tenga (García, 2008 ). 1.2.2. Evaluación de la calidad del suelo mediante el uso de indicadores e índices Para la evaluación de la calidad del suelo se han desarrollado funciones que agrupan indicadores físicos y químicos del suelo, las cuales se evalúan mediante rangos y tablas de puntaje, expresando la aptitud del suelo para la producción vegetal o animal (Wander et al., 2002). En el control y seguimiento de la calidad del suelo es necesario definir y fijar indicadores y valores de referencia que nos permitan comparar su evolución a lo largo del tiempo, así como el impacto que la gestión puede tener sobre ella y su recuperación tras cualquier eventualidad. Los indicadores son propiedades del suelo capaces de caracterizar el sistema de forma adecuada y suficientemente simples para ser monitoreados (Dale et al., 2007). Para la medición de la calidad dinámica del suelo se utilizan indicadores, los cuales son representados por aquellas variables sensibles al deterioro o a la recuperación. Estos indicadores permiten expresar el estado actual del recurso suelo y su tendencia (Wilson et al., 2007). Interpretar y predecir los efectos del manejo sobre la calidad del suelo a través de indicadores confiables y sensibles constituye una de las principales finalidades de la moderna ciencia del suelo. Es necesario contar con indicadores para interpretar los diferentes datos de la calidad del suelo, como paso fundamental para definir sistemas de producción sustentables (Dalurzo et al., 2002). 9.

(21) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Mediante el uso de los indicadores, se propone relacionar la condición del suelo actual con las tendencias o cambios que pueden inducirse de dicha condición. También es posible priorizar parámetros y relacionarlos con las funciones del suelo; así como fijar los valores críticos que indiquen las afectaciones en el sistema (Morón, 2004). La cuantificación de la calidad del suelo con indicadores físicos, químicos o biológicos es discutida por Doran y Jones (1996). En general, se deben seguir cinco criterios: que los indicadores sean sensitivos a variaciones en el manejo, que estén correlacionados con las funciones del suelo, que sean útiles para esclarecer procesos del agroecosistema, que sean útiles y comprensibles para los que manejan el suelo, y que sean fáciles y accesibles de medir (Doran y Zeiss 2000). También se debe considerar el uso de indicadores que no sean tan precisos, mientras proporcionen información generalizable y que pueda ser extrapolada a diferentes escalas o regiones (Karlen et al., 1997). Es por esto que la selección de los indicadores adecuados constituye la clave para el éxito en el monitoreo de la evaluación de la calidad del suelo.. 1.3. La agricultura convencional y su relación con el suelo En el desarrollo de la agricultura es necesario lograr una estabilidad en el ciclo biológico «clima-suelo-planta» para obtener los máximos beneficios de los recursos de los que se disponen para proteger y conservar el medio ambiente (Cairo et al., 1996). Según Kolmans y Vásquez (1996) los métodos de la agricultura convencional moderna se basan en las prácticas inadecuadas utilizadas en la fertilidad del suelo entre las que se encuentran, la poca diversidad con el empleo de los sistemas de monocultivos, labranza inapropiada o innecesaria, inadecuado manejo de los residuales orgánicos y el excesivo uso de productos químicos. Los fertilizantes químicos y el monocultivo trajeron un desequilibrio ecológico que transformó el equilibrio existente de insectos, malezas, hongos y microorganismos, creando y usando plaguicidas de origen sintético (Allen, 1992).. 10.

(22) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Por su parte el uso inadecuado de la maquinaria agrícola trae en primer lugar el fenómeno de la compactación, que limita absorción de agua de riego, además de que destruye las estructuras internas e invierte los perfiles, llevando a mayor profundidad a los más fértiles y superponiendo a los menos fértiles, efecto este que incide negativamente en la micro fauna beneficiosa (Ascanio, 2004, Vrindts et al., 2005). Actualmente más de 306 millones de hectáreas están afectadas por una degradación del suelo de origen humano. La causa principal de los síntomas de degradación indicados es el uso inadecuado de la tierra, que actualmente constituye la cuestión ambiental de mayor gravedad y cuyos principales efectos son: la erosión, desertificación, deterioro de los pastizales, salinización y alcalinización de la tierra de regadío (Benítez, 2004). Según Arrastía y Limia (2011) la degradación paulatina de la biodiversidad edáfica y su estructura, atenta no solo contra el crecimiento y desarrollo de los cultivos en el campo; sino también contra todas las actividades de producción en general; desde la preparación de tierras y la efectividad de tecnologías de cultivo, hasta la recolección de la cosecha en el campo así como su transporte y almacenamiento para la exportación y consumo interno. El 76,8 % de los suelos agrícolas cubanos están afectados por diferentes procesos de degradación, donde se conjugan factores de diversa índole que limitan el rendimiento de los cultivos a valores inferiores a un 70 %. Debido a ello, el 30,8 % del total están clasificados en la categoría de pocos productivos, mientras que el 46 %, se consideran muy pocos productivos (Alfonso y Carrobello, 2002). Entre los factores que afectan las áreas agrícolas en Cuba se encuentran, la salinidad, la erosión, el mal drenaje, baja fertilidad, compactación, acidez, muy bajo contenido de MO y la baja retención de humedad (Instituto De Suelos, 2001). De acuerdo con las consideraciones de (Haneklaus, 2006) los suelos no son estáticos ni homogéneos en el espacio y el tiempo. Esto influye directamente en la concentración de la disposición de nutriente de las plantas; en este sentido, la aplicación uniforme de fertilizantes provoca inevitablemente un exceso o un déficit de nutrientes en el suelo que no es ecológica ni económicamente viable.. 11.

(23) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Gómez (2005) argumenta que el suelo es esencial en la producción agrícola, ya que es soporte indispensable de los cultivos, reserva de agua y nutrientes. No se trata de un medio inerte e inestable, sino de un sistema complejo con componentes físicos, químicos y biológicos interactuando en equilibrio dinámico, sobre el que intervienen diversas prácticas agrícolas. La agricultura intensiva significó un desequilibrio o desbalance en el sistema «sueloplanta» desfavorable para el suelo lo que contribuyó a su degradación en sus condiciones de vida y potencial productivo; entonces existió la necesidad de restituir a los suelos, al menos en parte, lo que se extrae de ellos con la producción agrícola como complemento y para satisfacer esas necesidades surgieron los abonos orgánicos que por la forma de obtención y por su composición química resultó el material ideal para mantener las propiedades químicas, físicas y biológicas de los suelos y conservar su capacidad productiva (Paneque y Calaña, 2004.). Por la misma razón (Bot y Benites, 2005) plantean que el humus mejora las propiedades biológicas físicas, químicas, físico-químicas de los suelos; por lo tanto los abonos orgánicos y abonos verdes aportan y constituye un importante mejorador para la fertilidad y el potencial de rendimiento de los suelos. Según Raaa (2005) estos abonos, aumentan la capacidad que posee el suelo de absorber los distintos elementos nutritivos, los cuales aportaremos posteriormente con los abonos minerales o inorgánicos. Estos abonos se elaboran a partir de desechos de origen animal, vegetal o mixto que se añaden al suelo con el objeto de mejorar sus características físicas, químicas y biológicas; pudiendo consistir en residuos de cultivos dejados en el campo después de la cosecha; cultivos para abonos en verde (principalmente leguminosas fijadoras de nitrógeno); restos orgánicos de la explotación agropecuaria (estiércol); restos orgánicos del procesamiento de productos agrícolas; desechos domésticos, (basuras de vivienda, excretas); compost preparado con las mezclas de los compuestos antes mencionados.(Raaa, 2005) Entre las ventajas que presentan el empleo de abonos orgánicos se encuentra que permanecen en el suelo por largo tiempo, son más estables que los fertilizantes químicos y el suelo se manifiesta fértil por largo tiempo. Además estimulan el desarrollo de microorganismos benéficos del suelo y mejoran la relación suelo, agua, nutrientes, aire y demás 12.

(24) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA elementos. Estos potencializan el suelo y estimulan la disposición de otros nutrientes facilitando la absorción de los otros por parte de las plantas al disponer de mayor cantidad de humedad y retener mayor cantidad de agua en el suelo manteniéndolo en su capacidad de campo, evitando la lixiviación (pérdida de otros nutrientes en el suelo), mejorando las propiedades biológicas, químicas y físicas del suelo, actuando en la floculación de las partículas (compuesto de calcio más arcillas y elementos orgánicos), obteniéndose abonos orgánicos son productos obtenidos por la descomposición de la materia orgánica sometida a la acción aerobia de microorganismos no perjudiciales. La degradación de los suelos tiene una larga historia: tala, quema, monocultivo y abuso de la fertilidad de los mismos. Se sabe que la Naturaleza necesita cerca de quinientos años para formar, a partir de los minerales primarios, un centímetro cúbico de suelo, pero se puede perder tres veces esa cantidad en un solo aguacero (Aborgánicos del Huila, 2004). Es importante indicar que la sustentabilidad de los sistemas de producción depende, fundamentalmente, del mantenimiento de la productividad de los suelos a través del desarrollo, la restauración y mantenimiento de las condiciones físicas, químicas y biológicas, regulada en gran medida por la capacidad de reciclaje de los recursos orgánicos y las actividades de los microorganismos, que deben ser favorecidas por las acciones del manejo que se realicen (Hernández, 2005). En un suelo de buena calidad se deben obtener cultivos sanos y de alto rendimientos, con un mínimo de impactos negativos sobre el medio ambiente, brindando propiedades estables para el crecimiento y salud de los cultivos, haciendo frente a condiciones variables de origen humano y natural, principalmente las relacionadas con el clima, o sea, debe ser un suelo flexible y resistir el deterioro (Ascanio, 2004). 1.3.1. La caña de azúcar y el suelo La caña de azúcar es el cultivo de mayor importancia en la producción de este edulcorante en el mundo. El área total en producción es de 19.24 millones de hectáreas distribuidas en Asia 42.5%, América 47.7% y en África y Oceanía cultivan 7.4% y 2.4%, respectivamente. El promedio mundial de producción es de 65.2 ton/ha (FAOSTAT, 2002), además de utilizarse los productos derivados de ésta a partir de diferentes procesos in-. 13.

(25) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA dustriales. En el mundo existen 15 000 000 de hectáreas que están dedicadas a plantaciones de caña de azúcar, Saccharum spp., siendo los principales países productores Brasil, Pakistán, India, Cuba y Australia (Rossi, 2001). Las regiones del mundo con mayor producción de caña de azúcar son América del Sur y Asia con 424 327 431 y 569 509 944 toneladas respectivamente, aumentando su producción hasta duplicarse en relación con el año 1970, sobrepasando las 1 200 000 000 toneladas. Los mayores productores actualmente son Brasil (337 164 992 t) y la India con (295 700 000 t), en tanto Cuba ocupa el noveno lugar en una lista de los 10 países mayores productores, con una producción anual de 35 000 000 t y un decrecimiento de aproximadamente el 57% en relación a 1990 (Lameca, 2003). Su cultivo en Cuba ocupa una superficie de 1.6 millones de ha, que representa el 27 % de la tierra cultivable del país (Rodríguez, 2003). Este cultivo suele explotarse en dos formas, intensiva y extensiva. En nuestro país tradicionalmente se ha explotado de forma extensiva en grandes áreas a lo largo y ancho del país, siendo explotada desde hace cinco siglos atrás, explotándose más de la cuarta parte (27%) de la superficie cultivable de nuestro país. Entre las causas y recomendaciones para los suelos no aptos para la caña de azúcar se encuentran el nivel de pedregosidad y afloramiento rocoso así como la disminución del volumen de los suelos a explotar por las raíces, esto hace que tengan dificultades con la mecanización y limitación en la capacidad de absorción de nutrientes y agua. La caña de azúcar no exige ningún tipo específico de suelo y puede ser cultivada exitosamente en diversos tipos de suelo, desde los arenosos a los franco-arcillosos y arcillosos. Las condiciones ideales de suelo para el cultivo de la caña de azúcar son: buen drenado, profundo, franco, con una densidad aparente de 1.1 a 1.2 g/cm3 (1.3-1.4 g/cm3 en suelos arenosos), con un adecuado equilibrio entre los poros de distintos tamaños, con porosidad total superior al 50 %; una capa freática bajo los 1.5 a 2 m desde la superficie y una capacidad de retención de la humedad disponible del 15 % o superior (15 cm por metro de profundidad del suelo). El pH óptimo del suelo es cercano a 6.5, pero la caña de azúcar puede tolerar un rango considerable de acidez y alcalinidad del suelo. Por esta razón se cultiva caña de azúcar 14.

(26) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA en suelos con pH entre 5.0 y 8.5. El encalado es necesario cuando el pH es inferior a 5.0, y la aplicación de yeso es necesaria cuando el pH sobrepasa 9.5. Las infestaciones por nematodos ocurren naturalmente en suelos muy arenosos. La cobertura del suelo con residuos de cosecha puede ser definida como una tecnología por medio de la cual, en el momento de la emergencia del cultivo, al menos el 30% de la superficie del mismo es cubierta por los residuos orgánicos de la cosecha previa. Esta cobertura provee de una capa protectora a la superficie del suelo que es efectiva en la detención de la erosión y en el mejoramiento de la ecología del suelo (Erenstein, 2002). La caña de azúcar se considera como uno de los cultivos que posee mayor capacidad de captación y transformación de la luz solar en biomasa vegetal, lo cual la convierte en una de las plantas más apropiadas para la diversificación de la producción. Los beneficios principales atribuidos a la cobertura de residuos son la conservación de la humedad, mejoramiento de las propiedades químicas, protección del suelo de los impactos directos de la lluvia y de la erosión hídrica al constituir una barrera contra la escorrentía superficial, disminuyendo las pérdidas y mejorando la percolación y almacenamiento de agua y también, como control de una amplia gama de especies de malezas (García, 2004). El análisis del suelo antes de la plantación es recomendable para determinar la cantidad óptima de aplicación de macro y micronutrientes. Las restricciones químicas en los suelos, tales como la acidez y una baja fertilidad, son relativamente fáciles de corregir o controlar. En Cuba y en todo el mundo, se han llevado a cabo investigaciones sobre la obtención de productos biológicos de fácil manejo. Estas producciones se consideran insumos biológicos de enorme potencial para la agricultura. Se sugieren investigaciones que demuestren el efecto positivo del uso de microorganismos, como estimuladores del crecimiento vegetal y mejoradores de las propiedades de los suelos (Rodríguez y Romero, 2007, Molina et al., 2005, Riera, 2003).. 15.

(27) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 1.4. Incidencia de la preparación del suelo sobre sus propiedades A escala global se reporta un área de 68 millones de ha compactadas, sólo debido al tráfico vehicular. La afectación de la compactación al medio incluye la emisión de gases invernadero, los campos permanecen largo tiempo inundados después de intensas lluvias y la escorrentía superficial provoca la contaminación de las aguas superficiales y el arrastre del suelo, favoreciendo su erosión (Hamza y Anderson, 2005). Actualmente existe una tendencia hacia la disminución de las labores de cultivo y la fertilización mineral de los suelos dedicados a caña de azúcar por las consecuencias negativas que ambos procedimientos ocasionan al entorno. Con tales fines se ha comprobado que al dejar los residuos de cosecha de la caña de azúcar sobre el suelo, estos ejercen un efecto de arrope disminuyendo la evaporación desde la superficie de éste, elimina las plantas indeseables y la densidad aparente es menor, a la vez que aumentan los resultados productivos durante todo el ciclo vegetativo (Llerena et al., 1993), al suministrarle a la planta nutrimentos y mantener la humedad del suelo (Quintero, 1995). Autores como (Ascanio et al., 2004, 2006, Castillo et al., 2007) consideran que al quemar de los residuos agrícolas o la cosecha se realiza de forma mecanizada, ocurren modificaciones de las propiedades del suelo, manifestadas en la disminución de la materia orgánica y el aumento de la compactación entre otras, y pérdida de la estructura del suelo por un mayor desecamiento y erosión, especialmente en tierras con pendiente, lo que constituye, y actualmente se conoce, como cambios globales en los suelos. Por otro lado, no usar la quema proporciona ventajas ambientales que tienen que considerarse. En este sentido, se ha destacado que entre los principales beneficios de adoptar la cosecha de caña de azúcar sin la quema, manteniendo una cobertura con los residuos agrícolas, están la reducción del uso de herbicidas preemergentes, el laboreo y la erosión, así como la conservación de la humedad del suelo (Kingston et al., 2005). Según (Cairo y Fundora, 2005, Amberger, 2006) el laboreo continuo e intensivo y el uso de monocultivos en áreas agrícolas traen como consecuencia la degradación acelerada de los suelos. Así como el uso intensivo de los suelos provoca cambios en sus propie-. 16.

(28) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA dades llegando afectar la capacidad productiva a través de su influencia sobre la vegetación y tipos de usos posibles en la agricultura (Hernández et al., 2004, Hernández et al., 2006). Durán (1996) al realizar una revisión sobre el manejo ecológico de los suelos tropicales, señala que la temperatura siempre se mantiene elevada en los trópicos y por lo general, los promedios diarios están por encima de los 20 º C, a lo que se une una alta radiación solar, elemento que ejerce una acción degradativa natural sobre el recurso suelo, que se incrementa cuando estos permanecen descubiertos por falta de una cobertura viva o muerta. En estos casos la temperatura puede elevarse en los suelos a más de 55 º C, lo que unido a la influencia directa de los rayos solares, y las lluvias producen efectos degradativos en el suelo (Durán, 1996). Según (Corbella, 2006) como existen varios factores que determinan la distribución de la MO en el perfil del suelo, (Wildin, 1986) plantea que el uso de especies arbóreas se produce una suplementación regular de MO, incrementándose la actividad biótica del suelo (Altieri, 1996), disminuyendo el impacto de las gotas de lluvias (Simón et al., 1998) Además, incorporan nutrientes mediante la descomposición de materiales orgánicos, mejorando el reciclaje y por ende la productividad, sin necesidad de aplicación de cantidades importantes de agroquímicos (Ochoa et al., 2007, Gelvez, 2008, Altieri, 2004), evitando la destrucción de los agregados y la compactación, beneficiando la capacidad de infiltración, la capacidad de retención del agua y la restauración y conservación de los micro y macroorganismos del suelo (Simón et al., 1998, Pound, 1999, Kozlowski, 1998). Autores como (Simón et al., 1998, Pound, 1999, Kozlowski, 1998) plantearon que la compactación induce cambios en el balance nutricional y por consiguiente en el crecimiento de las plantas, decreciendo la actividad fotosintética como resultado de una pequeña área foliar e inhibición de los estomas. La caída natural de las hojas y las podas ayudan a incrementar la disponibilidad de agua, de luz y de nutrimentos para todos los componentes del sistema. Botero et al. (1999) y Shibu (2009) reportan que los árboles y arbustos pueden mejorar las condiciones físicas del suelo como la porosidad, la densidad aparente y mantener la. 17.

(29) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA productividad mediante un manejo planificado, racionalizando el impacto sobre el ambiente por eso (Murray et al., 2011) plantea que mientras la relación materia orgánica con la densidad aparente se ve reflejada en su estructura, mientras está se ve favorecida en la medida que los sistemas con cobertura tienen aportes anuales de hojarasca suficiente como para modificar algunas propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo mediante un incremento de la materia orgánica en la superficie y en el subsuelo.. 1.5. Indicadores físicos, químicos, biológicos y su relación con el cultivo En el suelo se desarrollan fenómenos físicos, químicos y microbiológicos esenciales para el éxito de la producción vegetal y para la propia vida del planta (Sánchez et al. , 2005). Las propiedades químicas, físicas y biológicas, son aquéllas que caracterizan al suelo; por ejemplo, la composición química y la estructura física del suelo están determinadas por el tipo de material geológico del que se origina, por la cubierta vegetal, por el tiempo en que ha actuado el interperismo (desintegración por agentes atmosféricos), por la topografía y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas a través del tiempo (Sposito, 1989), citado por (Volke et al., 2005). Además de las condiciones climáticas que actúan normalmente en interacción, son las que identifican la fertilidad de los suelos. Entre estos factores, quizás los componentes biológicos sean los últimos que se han tomado en cuenta en investigación y producción de los cultivos, además hoy se acepta que la actividad de los microorganismos no solo es un factor clave en la fertilidad del suelo, sino que también lo es en la estabilidad y funcionamiento de ecosistemas naturales como los agroecosistemas (Trasar et al., 2000). La fertilidad de los suelos depende en una gran proporción de los indicadores físicos, químicos y biológicos. Dentro de este último parámetro, las propiedades bioquímicas y microbiológicas revisten gran importancia, ya que se emplean para definir las principales funciones edáficas: productiva, filtrante y degradativa (Trasar et al., 2000). Por lo que, además de los indicadores físicos y químicos, la actividad biológica del suelo es de importancia capital en el mantenimiento de la fertilidad de los hábitat terrestres y consecuentemente del funcionamiento de los ecosistemas forestales y agrícolas (Knoepp et al., 2000) citado por (Rubio et al., 2012). Sin embargo, el enfoque biológico debido a sus complejidades, no ha sido ampliamente abordado en las investigaciones relacionadas 18.

(30) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA con la calidad del suelo y sus resultados han sido muy variables teniendo en cuenta diferentes sistemas agrícolas de producción (Zabala y Gómez, 2010). (Siavosh et al., 1999), al comparar algunas variables físicas del suelo encontraron que los valores de la porosidad y compactación en un terreno de silvopastoreo, observaron que la mayor compactación y la menor cantidad de espacios porosos se encontraron en el potrero, así como también en la evaluación de las variables biológicas, la macrofauna fue menor en esta área. El arrope al suelo, propiciado por la hojarasca de los árboles, impide la acción directa de los rayos solares, así como el sobrecalentamiento excesivo del suelo y los cambios bruscos de temperatura; esta característica, unida al mejoramiento de las propiedades físicas y la disminución de la evaporación, hacen que el suelo se mantenga húmedo por un tiempo mayor, lo que le permite a la planta aprovechar más eficientemente el agua y mejorar la absorción de los nutrientes (Sharma y Parmar et al., 1998). Entre los microorganismos que presentan gran importancia en la actividad biológica del suelo se encuentran las bacterias, los hongos y los actinomicetos. Las bacterias son organismos procariotas unicelulares; la mayor parte de ellas presenta forma esférica (cocos) o de bastón (bacilos) y los actinomicetos son organismos procariotas filamentosos; sus hifas son cenocíticas y tienen aproximadamente el mismo diámetro de las bacterias frecuentemente ramificadas y entrelazadas, por lo que son difíciles de contar (Thompson y Troeh, 1988). Evidentemente el contenido de elementos nutricionales, MO, etc. disminuye progresivamente en un suelo cultivado en dependencia del sistema agrícola empleado, sino conocemos a fondo la naturaleza del suelo para la producción de alimentos y negando las condiciones necesarias para su conservación (Tirado et al., 1992).. 1.6. La mesofauna como índice de calidad del suelo Un principio básico de la sostenibilidad es el retorno de los nutrientes extraídos del sistema, su aprovechamiento y la potenciación de la actividad biológica del suelo, debido al papel que esta desempeña al facilitar los procesos de descomposición y reciclaje de nutrientes (Lavelle et al., 1994). 19.

(31) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Según Usher et al. (2006) la mesofauna, como parte de la biota edáfica, interviene en la descomposición de la materia orgánica, en la aceleración y el reciclaje de los nutrientes y en el proceso de mineralización del fósforo y el nitrógeno, factores decisivos para el mantenimiento de la productividad del suelo. Sin embargo, durante años la actividad benéfica de los organismos que habitan el suelo se ha visto drásticamente afectada por la acumulación de ciertas sustancias tóxicas que inducen al envenenamiento de la fauna presente (Febles et al., 1995) y por la aplicación indiscriminada de numerosos plaguicidas sistémicos, los cuales inciden en el comportamiento de algunas especies (Nivia, 1994). Una menor compactación y grado de descomposición de la hojarasca recién caída, influye en la abundancia y diversidad de la fauna edáfica asociada a la superficie del suelo (Prieto y Rodríguez, 1996); en estas condiciones la fauna del suelo participa en la mineralización de la MO y su redistribución (Díaz González y Esquivel, 1996). Con relación a la incorporación de abonos verdes (AV), práctica común en la agricultura orgánica, varios estudios han mostrado que su uso incrementa la mesofauna del suelo y beneficia su conservación y diversidad (Kautz et al., 2006, Wang et al., 2011). También, se ha registrado que la incorporación de fuentes orgánicas como compost estimula el incremento de sus poblaciones (Socarrás y Rodríguez, 2001, Navarro et al., 2012). Las raíces de las plantas, los hongos y la fauna son importantes constituyentes ecológicos del suelo, los que tienen una influencia sustancial en la dinámica del carbono y el reciclaje de nutrientes (Hu Coleman Hendrix y Beare, 1995), además la fauna edáfica influye en la salud de las raíces de las plantas, pues reduce las afectaciones por patógenos (Stephens et al., 1995). Según Cairo et al. (1994) el 90 % de la descomposición del carbono y la mayoría del humus presente en el suelo representa los productos metabólicos que son asumidos por los microorganismos tales como bacterias y hongos, y se facilita por los animales como ácaros, miriápodos, lombrices y hormigas que desmenuzan los residuos y dispersan los propágulos; estos dos últimos individuos junto con las termitas influyen directa o indirectamente en la disponibilidad de fuentes de espacio físico y alimentos para otras especies,. 20.

(32) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA y causan cambios en el estado físico del suelo (Brussaard et al., 1997, Kolmans et al., 1996). A la vez, se ha demostrado que el estudio de estas poblaciones permite relacionar su composición con características físico-químicas del suelo y con el tipo de vegetación que sustenta (Barrios, 2007). Estos organismos son llamados descomponedores y junto con las raíces de las plantas y otros organismos de la macrofauna del suelo crean canales, poros, agregados y montículos de tierra que influyen profundamente en el transporte de gases y agua en el suelo (Brussaard et al., 1997), mejorando su estructura (Laakso y Setala, 1998) citado por (Jouqueta et al., 2006). Ellos crean o modifican los microhábitats para otros pequeños organismos del suelo, esenciales para mantener la estructura de los suelos dedicados a la agricultura y forestales (Khay et al., 1991). Los insectos en el ámbito de género, familia y especie, tienen un hábitat muy específico, estando asociados con especies de plantas muy particulares así como tipos de suelos, otros grupos usan el suelo como sustrato para algunas fases de su ciclo de vida. La humedad del estrato de la hojarasca recién caída está estrechamente relacionada con las poblaciones de colémbolos (Burges, 1971, Prieto, 1996), los que son capaces de comer hojas frescas sin el acondicionamiento previo de los microorganismos (Burges, 1971), contribuyen do a la formación de suelo ya que extraen materiales que son ingeridos hasta el intestino y producen heces fecales que son añadidas al suelo; que pueden ser un factor importante en la formación de humus y desempeñan un papel importante en la diseminación de los hongos. Debido precisamente al papel ecológico que desempeñan los grupos de la biota edáfica, así como la susceptibilidad que poseen ante los cambios del medio y su relación con algunos atributos físicos y químicos, se consideran bioindicadores de la estabilidad y fertilidad del suelo, llegando a establecer el estado de los suelos en diversos usos de la tierra (Chocobar, 2010).. 21.

(33) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 1.6.1. Anélidos y Artrópodos como mejoradores del Suelo Según Kolmans et al. (1996) los anélidos mediante su metabolismo y trabajo digestivo mejoran la estructura del suelo, la capacidad de retención de la humedad y cuando construyen sus galerías, remueven el suelo y mezclan verticalmente las sustancias orgánicas de la capa arable, abriendo galerías segregando una mucosa brindándole firmeza, mejoran la circulación del aire y el agua, incorporando a través de sus deyecciones entre tres a once veces el nivel de fósforo, potasio y magnesio; también contribuyen en el secuestro de carbono en el suelo (Lavelle et al., 2006, Brussard et al., 2007). Al aumentar el número de lombrices se eleva la capacidad productiva del suelo (Kolmans et al., 1996, Burges, 1971). La fauna de las praderas tropicales, en comparación con la de los bosques tropicales es más pobre, influyendo también el cultivo, donde la diversidad y abundancia de la fauna de artrópodos del suelo disminuye en consecuencia con el tipo de cultivo. La distribución de las especies de Ácaros varía con la profundidad del suelo, estos pueden tener diversos hábitos alimenticios depredadores o descomponedores que actúan sobre los restos vegetales, madera, hongos y algas. Por otra parte los Colémbolos se alimentan de material vegetal putrefacto, micelios de hongos, esporas, pupas de Dípteros, otros Colémbolos, partes de las lombrices de tierra en estado de putrefacción y sus propias cutículas y humus (Burges, 1971).. 22.

(34) MATERIALES Y MÉTODOS. 2. Materiales y Métodos 2.1. Selección del área de estudio El estudio fue realizado en áreas cañeras de la CPA “Batalla de Santa Clara“, ubicada en la carretera central, consejo popular Las Minas, municipio Santa Clara, provincia Villa Clara durante el período de diciembre de 2012 a diciembre del 2014. El suelo del área de estudio se clasifica como suelos Pardo mullido medianamente lavado según la clasificación de (Hernández et al., 1999), el cual es el suelo representativo de la zona. (Anexo 1) Se seleccionaron tres áreas experimentales de la zona en estudio representada por un sistema natural como patrón de referencia y dos campos dedicados por más de 15 años al cultivo de caña de azúcar (Sacharum officinarum L.).. 2.2. Caracterización de las áreas de estudio El área natural fue caracterizada en función de la composición de su vegetación, tiempo sin intervención humana por más de15 años y con una extensión de 1.5 ha. (Anexo 2). Las áreas de cultivo cuenta con un área total de 42 ha, cultivadas con caña de azúcar (Sacharum officinarum L.) durante más de 20 años. Se seleccionaron áreas que estuvieran bajo sistema de monocultivo durante 20 años consecutivos para evaluar el efecto del manejo sobre el recurso suelo y sus componentes: -. El campo 1 cuenta con una extensión de 3.6 ha dedicadas a la producción de caña de azúcar (Sacharum officinarum L.) por más de 20 años.. -. El campo 2, con una extensión de 6.54 ha dedicadas a la producción de caña de azúcar (Sacharum officinarum L.) por más de 20 años, lo dejan en barbecho cada 3 años y lo queman cuando la tierra está deteriorada.. En ambos campos se han realizados aplicaciones de fertilizantes inorgánicos para la maduración temprana y cosecha. Usualmente se aplica urea, SPT (Súper fosfato triple) 23.

(35) MATERIALES Y MÉTODOS. y KCl a tres partes iguales una vez al año cuando se corta la caña, con una dosis de 0.54 t ha-1 en el campo 1 y 2.2 t ha-1 en el campo 2. La variedad sembrada es Cuba 86-12 y con cepa de primavera y retoño. Los rendimientos fueron de 43.7 t ha-1 y 35.2 t ha-1 el año 2012 y 2014, respectivamente.. 2.3. Evaluación de la calidad del suelo 2.3.1. Muestreo de campo El muestreo se repitió en dos años consecutivos para las dos épocas o estaciones del año: lluviosa y seca. En la primera el muestreo se efectuó en el mes de marzo, mientras que en la segunda se realizó en noviembre. Se tomaron tres muestras compuestas en cada una de las áreas en estudio, para lo cual, cada área se subdividió en tres partes, inicio, medio y final. En cada parte, las muestras compuestas fueron conformadas a partir del suelo colectado en 10 puntos, que fueron mezclados y homogenizados para obtener 3 muestras compuestas de 1 Kg por área de muestreo, las cuales fueron trasladas al laboratorio en bolsas de polietileno (Anexo 3). De esta forma, se obtuvieron 3 réplicas por cada área, para un total de 9 muestras compuestas en cada momento de muestreo para realizar los análisis físicos, químicos y biológicos correspondientes. El muestreo de los suelos se realizó a una profundidad de 20 cm (Anexo 4). Los análisis biológicos fueron realizados inmediatamente después del muestreo. Para los restantes análisis las muestras fueron secadas al aire y tamizadas a 2 mm. 2.3.2. Metodología para los análisis físicos y químicos de los suelos Los indicadores físicos sólo fueron analizados en el primer muestreo a fin de caracterizar las áreas. No se repitieron estos análisis en los sucesivos muestreos realizados. Para el análisis de las propiedades físicas se determinó en cada zona: - Agregados Estables (AE): Por el método de Henin et al., (1958) citado por (Cairo y Fundora, 2005). Este método consiste en echar 5 g de suelo en un elermeyer, añadir 200. 24.

(36) MATERIALES Y MÉTODOS. ml de agua destilada y dejar en reposo 30 minutos. Luego se somete la solución al golpeteo (40 golpes) durante 20 segundos y se tamiza en un tamiz de 0,2 mm. Lo que se queda en el tamiz son los agregados estables. - Factor de estructura (FE): Fue determinado según Vageler y Alten, citados por (Cairo y Fundora, 2005) mediante la determinación de arcilla sin dispersar (b) y arcilla previamente dispersada, de acuerdo con el análisis mecánico (a) según la fórmula:. a - b FE = -. * 100. a. Límite Superior de Plasticidad (LSP): Se determinó por el método del Cono de Balancín de Vasiliev (NRAG 262, 1979). Este método consiste en determinar la humedad de una pasta de suelo-agua cuando el cono de balancín penetra en ella un centímetro en 5 seg.. -. Límite Inferior de Plasticidad (LIP): Se determinó por el método de los rollitos de Atterberg (NRAG 358, 1980). Este método consiste en determinar la humedad de un rollito de pasta suelo-agua de 3 mm cuando este se divide con roturas irregulares. Ambos límites se expresan en % de Humedad en base a suelo seco (% hbss).. -. Índice de Plasticidad (IP): Se determina por la diferencia numérica entre los límites superior e inferior. No tiene unidad de medida.. -. Coeficiente de Permeabilidad: según Henin et al. (1958) citado por (Cairo y Fundora, 2005) donde se calcula el log 10 del coeficiente k para cada muestra, utilizando un infiltrómetro según la fórmula:. K=. e * V H * S. 25.