ZAMORANO Investiga 2021, contribuyendo a la agricultura sostenible
16 noviembre, 2021

Análisis de biodiversidad del suelo en diferentes sistemas de manejo de labranza

Por: Gissel Alejandra Padilla Sánchez, Wendy Paola Villamarín Romero y Emanuel Villeda Rivera. Estudiantes de la Maestría en Agricultura Tropical Sostenible (MATS). Dra. Gloria Arévalo, profesor asociado de Manejo de Suelos y Nutrición Vegetal de ZAMORANO.

El manejo de la biodiversidad del suelo requiere de la comprensión de los conceptos ecológicos que, en esencia, son la base para la consideración de propuestas de compatibilidad entre los agroecosistemas, conservación de la biodiversidad y sus servicios ecosistémicos.  El suelo es uno de los ambientes más diversos y representa una de las mayores y variadas colecciones de organismos vivos, microorganismos tales como bacterias y hongos y macroorganismos como lombrices, orugas, larvas de artrópodos, ácaros, hormigas y arañas. Se cree que en un metro cuadrado de bosque tropical pueden haber más de 1000 especies de vertebrados y la diversidad de microorganismos en un solo gramo de suelo puede ser mucho mayor de ese valor.

La diversidad microbiana del suelo aporta servicios esenciales para el funcionamiento sostenible de los ecosistemas, por ende, son elementos importantes para los ecosistemas agrícolas. Así mismo, los macroorganismos como lombrices, larvas, termitas y organismos cavadores de túneles en el suelo, ayudan a la distribución de nutrientes y aumentan la infiltración del agua (cuadro 1) (Zaccagnini et al., 2014).

Cuadro 1. Características y aportes de biodiversidad en el suelo

Macrofauna del suelo (Ej. Lombrices de tierra) Construcción y aireación de elementos estructurales del suelo, ciclaje de nutrientes y facilitación de flujos de energía (+) Estructuración del suelo,                     (+) Facilitación de la absorción de nutrientes por las raíces de cultivos y pasturas
Mesofauna del suelo (Ej. Ácaros y colémbolos) Descomposición de la materia, ciclaje de nutrientes, predación y regulación de poblaciones (+) Facilitación de la disponibilidad de nutrientes para las plantas cultivadas,     (+) Regulación de especies problemas para raíces y coronas de cultivos y pasturas
Microfauna del suelo (Ej. Hongos, bacterias, protozoos) Ciclaje de nutrientes, predación de hongos y bacterias, biorremediación (+) Facilitación de la disponibilidad de nutrientes para las plantas cultivadas,   (+) Supresión de enfermedades,                  (+) Control biológico de insectos plaga,       (+) Detoxificación de los agroquímicos presentes en el agroecosistema

Fuente: Zaccagnini et al., 2014.

El suelo es un hábitat que alberga una amplia variedad de organismos de diversos dominios taxonómicos y filos. Actualmente la clasificación taxonómica de estos organismos aún se encuentra sin definir, debido a la gran abundancia de especies que deben de ser considerados. No obstante, cualquier método que se utilice para la clasificación de la biota del suelo debe de considerar que su biodiversidad es elevada en todos los niveles. Como principales filos de organismos en el suelo se encuentra los eucariontes que pueden estar representados por 1.5 millones de especies y el filo procarionte que se puede estimar por encima de las 10000 especies (Swift et al., 2012).

Calidad y Salud del Suelo

Los conceptos de calidad y salud del suelo han tomado especial relevancia en los últimos años debido al nivel de degradación de este componente ecosistémico por las diferentes prácticas agronómicas de manejo que lo han afectado directamente (Menta & Remelli, 2020). Además, la salud y calidad del suelo son fundamentales en la sostenibilidad y productividad en los agroecosistemas (Dubey et al., 2019). La comprensión de esta información ha requerido de la búsqueda de nuevos métodos para evaluar la salud del suelo como el análisis de los macro y microorganismos complementando los datos físico-químicos (Menta & Remelli, 2020).

La importancia de los artrópodos en la promoción de la calidad y salud del suelo está directamente asociada con los servicios ecosistémicos que prestan como descomposición, ciclaje de nutrientes, formación de la estructura en el suelo, traslocación de Materia Orgánica (MO), flujo de energía, ciclos biogeoquímicos y regulación hídrica (Menta & Remelli, 2020). Por otra parte, asociada a la productividad la biodiversidad edáfica cumple con la fusión reducir en las plantas el estrés generado por factores bióticos y abióticos (Dubey et al., 2019). Cuando el suelo cumple eficientemente con todos estos procesos se está promoviendo un entorno óptimo para la generación de vida, lo cual se refleja en la biodiversidad presente, cuando se reduce o se afecta la salud del suelo las dinámicas poblacionales cambian (Lal, 2016).

La salud del suelo también se ha relacionado con la salud humana y la seguridad alimentaria y nutricional. Por ejemplo, Voisin en su libro “Suelo, pasto y cáncer” menciona la relación de la fertilidad del suelo y las prácticas asociadas con las enfermedades humanas y animales, resaltando la importancia de entender el mundo subterráneo que representa el suelo. También se ha reportado que deficiencias en micronutrientes favorecen condiciones de morbilidad y mortalidad. Micronutrientes como hierro (Fe), zinc (Zn), cobre (Cu), molibdeno (Mo), boro (B), entre otros se requieren en la dieta humana en pequeñas cantidades para mantener un balance nutricional, así como los macronutrientes nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), sodio (Na), azufre (S) y cloro (Cl). Todos estos son tomados en los alimentos a partir del suelo (Lal, 2016).

Dentro de los microorganismos asociados a la calidad del suelo, uno de los grupos más importantes son los hongos, que ayudan a incrementar la productividad en los ecosistemas agrícolas y por ende de las plantas. Además, hacen parte de las estrategias alternativas a la aplicación repetida e intensiva de fertilizantes sintéticos, ya que los hongos tienen la capacidad de descomponer la MO liberando nutrientes para el crecimiento de las plantas (Frac et al., 2018). Los hongos también cumplen un rol fundamental en la supresión y control de microorganismos patógenos presentes en el suelo (Frac et al., 2015; Thambugala et al. (2020). En cuanto a la evaluación de este componente biológico, debe ir más allá de la evaluación de índices de biodiversidad, pues es importante considerar un análisis estructural de la población que permita entender y establecer las funciones que cada organismo está ejerciendo sobre la calidad y salud del suelo (Frac et al., 2018).

Prácticas de manejo como la aplicación de estiércol tiene un efecto directo en la salud del suelo por medio de los cambios físico – químicos que induce en el suelo afectando además la población fúngica presente en el componente edáfico. Otras prácticas como rotación de cultivos, manejo de coberturas, compostaje y labranza también afectan la población de microorganismos en el suelo. Para el caso la labranza, genera una rotura de hifas de los hongos, afectando la estabilidad de esta población, reduciendo su capacidad de incrementar el aporte de nutrientes y de supresión de patógenos (Frac et al., 2018).

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Linden et al. (1994), consideran que la diversidad, abundancia y biomasa son indicadores importantes de la degradación en los suelos agrícolas, debido a que las prácticas de manejo, como agricultura intensiva, monocultivos y aplicación de agroquímicos, son la principal fuente de estrés y perturbación que provoca cambios en la estructura (reducción de la macrofauna del suelo) y función de las comunidades, tanto en términos de abundancia, riqueza y el rol que desempeñan.

En la actualidad hay evidencias de estudios que demuestran, que el uso de arados, rastrillos o discos al preparar los campos para el establecimiento de cultivos, provoca un deterioro de las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo (Lal, 1988). Por lo tanto, la introducción de la labranza mecanizada es uno de los factores perturbadores de la vida del suelo (Bengtsson, 2002), por lo contrario, la labranza cero permite regenerar y mantener la estructura del suelo, minimiza el impacto sobre la abundancia y biodiversidad de macroinvertebrados del suelo, en comparación con la labranza convencional, aporta a la planta cantidades suficientes de alimento en el tiempo y ayudar a prevenir o suprimir plagas y enfermedades (Brévault et al., 2007).

Impacto de la labranza en la biodiversidad del suelo y el manejo sostenible

A través de la Maestría en Agricultura Tropical Sostenible (MATS), se realizó un estudio para determinar el impacto de la labranza en la biodiversidad del suelo y el manejo sostenible del mismo en áreas de la Escuela Agrícola Panamericana, ZAMORANO a partir de un análisis de biodiversidad, por medio de la evaluación de características fisicoquímicas del suelo en las unidades productivas de ganado para reemplazo y la de ensilaje. Por ello se identificaron las unidades productivas de ganado para reemplazo con sistemas de labranza cero y la de ensilaje en el área de San Nicolas con sistemas de labranza convencional de ZAMORANO, para hacer la comparación.

Durante el estudio se encontró que el suelo con sistema de labranza convencional y sorgo como cultivo de ensilaje (unidad de ensilaje) ayudó a mejorar la porosidad, pero presenta estructura débil, con alta extracción de nutrientes como nitrógeno y fósforo principalmente.  Bajo labranza cero (unidad de ganado reemplazo) se evidenció alta acumulación de materia orgánica depositada como excretas animales sin tratar (fresca), lo cual incrementa el contenido de fósforo en el suelo, este suelo presenta un pH óptimo. Se concluyó que bajo las condiciones evaluadas no se presentan en la totalidad los parámetros óptimos necesarios para el correcto desarrollo y mantenimiento de la biodiversidad edáfica. En general, ninguna de las unidades presenta todas condiciones necesarias requeridas para el desarrollo óptimo de la biodiversidad del suelo como indicador de salud y calidad.

En la unidad de ensilaje con labranza convencional en cada ciclo de cultivo, se presenta una estructura débil y alta extracción de nutrientes, mientas que en la unidad de reemplazo la acumulación de materia orgánica ha incrementado en el tiempo, así como la retención de fósforo. Un suelo sin mecanización como el de la unidad de reemplazo, presenta una acumulación prolongada de materia orgánica en el tiempo por el aporte de estiércol y orina por parte de los animales. Bajo este sistema, no se observaron macroorganismos debido a la compactación generada por el pisoteo que reduce el espacio poroso y por ende la aireación y disponibilidad de agua que estos requieren.

Por otra parte, un suelo con labranza repetida como en la unidad de ensilaje, genera rompimiento de agregados que resulta en una estructura débil, pero un espacio poroso ideal para el desarrollo radicular de los cultivos. Estos suelos no presentan un horizonte de materia orgánica, pues toda esta fracción está dada por la incorporación de residuos vegetales al final del ciclo. Además, hay una alta extracción de nutrientes por parte del cultivo y pH ácido que genera un ambiente limitante para la biodiversidad.

Referencias

Zaccagnini, M. E., Wilson, M., Oszust, J. y Suarez, R. P. (2014). Manual de Buenas Prácticas para la Conservación del suelo, la Biodiversidad y sus Servicios Ecosistémicos. Publicación en línea avanzada. https://doi.org/10.13140/2.1.1820.7045

Morrison, M., Marcot, B. y R.W. Mannan. (1992). Wildlife-habitat relationships: concepts and applications.

Swift, M., Bignell, D., Moreira, F. y Huising, E. (2012). El inventario de la biodiversidad biológica del suelo: conceptos y guía general: Manual de biología de suelos tropicales. Muestreo y caracterización de la biodiversidad bajo suelo., 29–52.

Menta, C. y Remelli, S. (2020). Soil Health and Arthropods: From Complex System to Worthwhile Investigation. Insects, 11(1). https://doi.org/10.3390/insects11010054

Lal, R. (2016). Soil health and carbon management. Food and Energy Security, 5(4), 212–222. https://doi.org/10.1002/fes3.96

Dubey, A., Malla, M. A., Khan, F., Chowdhary, K., Yadav, S., Kumar, A., Sharma, S., Khare, P. K. y Khan, M. L. (2019). Soil microbiome: a key player for conservation of soil health under changing climate. Biodiversity and Conservation, 28(8-9), 2405–2429. https://doi.org/10.1007/s10531-019-01760-5

Frąc, M., Jezierska-Tys, S. y Yaguchi, T. (2015). Occurrence, Detection, and Molecular and Metabolic Characterization of Heat-Resistant Fungi in Soils and Plants and Their Risk to Human Health. En D. L. Sparks (Ed.), Advances in Agronomy: Vol. 132. Advances in agronomy (Vol. 132, pp. 161–204). Elsevier. https://doi.org/10.1016/bs.agron.2015.02.003

Parisi, V., Menta, C., Gardi, C., Jacomini, C. y Mozzanica, E. (2005). Microarthropod communities as a tool to assess soil quality and biodiversity: a new approach in Italy. Agriculture, Ecosystems & Environment, 105(1-2), 323–333. https://doi.org/10.1016/j.agee.2004.02.002

Linden, D. R., Hendrix, P. F., Coleman, D. C., & Van Vliet, P. C. J. (1994). Faunal indicators of soil quality. Defining Soil Quality for a Sustainable Environment. Proc. Symposium, Minneapolis, MN, 1992, 35, 91–106.

Bengtsson, J. (2002). Disturbance and resilience in soil animal communities. European Journal of Soil Biology, 38, 221–227. https://doi.org/10.1016/S1164-5563(02)01133-0

Brévault, T., Bikay, S., Maldès, J. M., & Naudin, K. (2007). Impact of a no-till with mulch soil management strategy on soil macrofauna communities in a cotton cropping system. Soil and Tillage Research, 97, 140–149. https://doi.org/10.1016/j.still.2007.09.006

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