Descripción del sitio

El Centro Agroecológico Las Cañadas se encuentra en el municipio de Huatusco, Veracruz, ubicado en la zona centro del estado sobre la Sierra Madre oriental, en las coordenadas geográficas 19° 09’ latitud norte y 96° 58’ longitud oeste, a una altura entre los 1 300 y 1 500 msnm. Comprende una superficie de 306 ha, de las cuales 265 ha se destinan para uso forestal, el resto para agropecuario, espacio en el cual se encuentran desarrollados los sistemas agroforestales de estudio.

Los suelos son de origen volcánico clasificados como Andosól mólico + Luvisol crómico, con textura franca, color oscuro, poco pedregosos y ácidos. El relieve es escarpado, accidentado y de laderas (^{Rey y Bustamante, 1982}; ^{Cisneros, 2000}). El clima de la región de estudio es semicálido húmedo con temperatura promedio de 19.1 °C, precipitación pluvial media anual de 1 763 mm (^{Hernández, 2006}).

Descripción de los sistemas ecológicos

La producción de alimentos y satisfacción de necesidades humanas manteniendo la salud de los recursos naturales es el principal objetivo del Centro Agroecológico, por lo cual han implementado diversas técnicas de producción: los sistemas silvopastoriles para cubrir las necesidades de lácteos, cultivo en callejones y con poca labranza del suelo para la producción de maíz, frijol y tubérculos. Así como de leña, método biointensivo (^{John et al., 2006}) para la obtención de hortalizas y carbono; bosque comestible para frutos, semillas, especias y plantas medicinales.

En el Cuadro 1 se describen los sistemas ecológicos de cultivo que se practican en el Centro Agroecológico. Asimismo, se registró el historial de manejo de cada sistema de producción (Cuadro 2).

En 2015 se colectaron muestras compuestas de suelo (15 a 20 submuestras), de los diez sistemas de producción; así como, de dos áreas de vegetación, acahual y natural, para determinar sus propiedades químicas y físicas. Los suelos fueron analizados en las propiedades químicas: materia orgánica (Walkley y Black), P extractable Olsen; K, Ca y Mg intercambiables en acetato de amonio 1N pH neutro; S extractable con acetato de amonio 0.05 M NH₄O y determinación por turbidimetría; Zn, Cu, Fe y Mn extraídos con DTPA, B extraído con CaCl₂ 1.0 M, según las metodologías descritas en ^{Álvarez y Marín (2015)}.

También se determinaron las siguientes propiedades físicas: textura (higrómetro de Bouyoucos), densidad aparente (método de la probeta), porosidad total, macro y microporosidad (^{Flores, 2010}), retención de humedad (método de la membrana); gregados estables al agua (método del tamiz), conductividad hidráulica (método del permeámetro) según las metodologías indicadas por ^{Elrick y Reynolds (1992)}; ^{USDA (1999)}. Los insumos locales utilizados en el abonado de los cultivos fueron caracterizados químicamente de acuerdo con las metodologías para análisis de material vegetal (^{Álvarez y Marín, 2015}).

Características químicas de los insumos agrícolas utilizados en Las Cañadas

En el Cuadro 3 se muestran las concentraciones de los elementos considerados como esenciales para el desarrollo de las plantas en los insumos agrícolas que se emplean en La Cañada para fertilizar a los cultivos.

Como puede apreciarse en el Cuadro 3, las concentraciones de N, P, Ca, Mg y en general de micronutrientes en los insumos agrícolas que se emplean en La Cañada para fertilizar a los cultivos, en general, son muy bajas y se requerirían enormes cantidades de composta para cubrir las necesidades de los cultivos. Además, nutrimentos como Ca y P, no podrían cubrirse puesto que éstos de por sí se encuentran deficitarios en el sistema debido a la génesis del suelo y condiciones de clima.

Manejo agroecológico y cambios en las propiedades químicas del suelo

En el Cuadro 4 se muestra que con la mayoría de los tipos de manejo agroecológico, no sólo se ha logrado la resiliencia del suelo, también se han sobrepasado los niveles originales de las propiedades químicas suelo indicado en el bosque de niebla. Puede apreciarse que el pH de ser moderadamente ácido en bosque maduro y acahual pasó a ser neutro en el sistema biointensivo, cama de King Grass y cama de gigantón.

Esto debido a la adición continua de composta preparada a partir de residuos de cocina y cenizas de hueso molido que resulta en un pH de 7, la aplicación de roca fosfórica en estos sistemas también genera un efecto alcalino (^{Chien, 2003}) con el paso del tiempo. En ninguno de los sistemas se presentó problemas de sales, misma que varió en el rango de 80.9 µS en bosque maduro a 142.3 µS en el biointensivo.

El contenido de MO es un indicador que refleja contundentemente los efectos del manejo en los distintos sistemas. El bosque maduro que puede considerarse como el testigo de las condiciones naturales originales en equilibrio (suelo-clima-vegetación), muestra un contenido de materia orgánica de 7.42%, con los distintos manejos a lo largo de aproximadamente 20 años de su instauración, se ha superado sustancialmente este contenido.

Esto no ocurrió en la cama de gigantón, manejo con el cual se ha contribuido a acelerar la oxidación de la materia orgánica nativa; estas camas están destinadas únicamente a la producción de carbono y continuamente se está extrayendo la biomasa aérea para su uso como fuente de carbono en la preparación de compostas, sin haber casi ningún retorno; este sistema puede ser ilustrativo de lo que ocurre en la producción de un monocultivo en un sistema convencional, con las consecuencias de agotar las reservas de materia orgánica aún por debajo del bosque maduro.

Los niveles de nitrógeno inorgánico fueron de medios a bajos. Esto es de esperarse por la precipitación pluvial de la zona que es alta (1763 mm al año), lo que promueve la lixiviación de nitrógeno inorgánico (NH₄+NO₃) aun cuando se realizan buenas prácticas de manejo (^{Stopes et al., 2002}). En cuanto a la disponibilidad de fósforo, con excepción del bosque acahual, H. biointensivo y cama de gigantón, los niveles de fósforo en el suelo son bajos (<5.5-11 ppm).

Según los valores de hierro disponible en el suelo, que superan por mucho el valor considerado como adecuado (>4.5 ppm), podría ser éste el factor causal de la fijación de P (^{Jensen et al., 1992}). Este factor limitante pudo superarse a un nivel medio de P con el manejo y la adición de roca fosfórica más hueso molido en el sistema biointensivo; en la cama de gigantón puede estar ocurriendo un proceso de disponibilidad gracias a la relación del gigantón (Thitonia diversifolia) con las fracciones del fósforo fijado (^{Eckert, 1987}; ^{Jama et al., 2000}).

Aquellos nutrientes identificados como deficientes, en parte debido a las condiciones de clima y génesis del suelo, se han introducido esporádicamente y en cantidades insuficientes para cubrir dicha necesidad (Cuadro 2). Por ejemplo, en el sistema maíz-araucaria, (Cuadro 2) con la composta humana sólo se estarían aplicando 5.8 kg ha^-1 de MgO de una necesidad de fertilización del maíz de 29 kg ha^-1 MgO, en cuanto a nitrógeno el déficit sería de 65 kg ha^-1.

Las recomendaciones de fertilización que se estimaron para cada sistema de producción (no presentadas en este escrito), indican que además de los insumos locales, debe complementarse con productos externos para un mejor rendimiento de los cultivos.

Manejo agroecológico y cambios en las propiedades físicas del suelo

A diferencia de las propiedades químicas, los distintos manejos agroecológicos han sido menos consistentes en la restauración de las propiedades físicas del suelo al nivel de equilibrio representado por el bosque maduro. Este sistema presentó el mayor porcentaje de porosidad, (66.87%) y si bien, es menor en el resto de los sistemas incluyendo el acahual (Cuadro 5), hay una relación entre el contenido de materia orgánica derivada del manejo y la porosidad total como se muestra en la Figura 1a.

Figura 1 Relación entre el contenido de materia orgánica (MO) y a) porosidad total; b) macroporosidad f; d) capacidad de campo y microporosidad f; d) MO y humedad aprovechable en distintos sistemas agroecológicos de producción.  

En promedio, a partir de aproximadamente 7% de MO, la porosidad se incrementa conforma aumenta el contenido de ésta en los sistemas de producción, producto de la adición continua de abonos orgánicos, lo que confirma que un manejo agroecológico tiende a reducir el efecto negativo por cambio de uso de suelo de bosque a agrícola (^{Chauveau et al., 2015}).

El espacio poroso total, se compone de macroporos (Macroƒ) y microporos (Microƒ). Los primeros son los responsables del drenaje y la aireación del suelo, constituyendo el principal espacio en el que se desarrollan las raíces (^{Prasad y Power, 1997}). El bosque maduro presenta la mayor macroporosidad con un porcentaje de 21.3 y ninguna de las condiciones de manejo ha restablecido esta propiedad (Figura 1b).

Este efecto también se refleja en la conductividad hidráulica, en donde el bosque maduro y el acahual mantienen los valores más altos con 25.7 y 25.1 cm h^-1, respectivamente. Estudios realizados en sistemas con labranza y sin laboreo, muestran que la macroporosidad es la propiedad más afectada por las condiciones de cultivo y con ello la conducción de agua (^{Soracco et al., 2012}; ^{Dal Ferro et al., 2014}).

De acuerdo con ^{Dexter (1987}, ²⁰⁰⁴⁾ el volumen que ocupa una raíz corresponde a una disminución de igual magnitud en el volumen del espacio poroso que rodea a la raíz, el suelo adyacente a ésta es comprimido hasta la mínima porosidad posible, la cual es una constante para un suelo determinado, entre esta zona de mínima porosidad y el cuerpo del suelo, la porosidad aumenta exponencialmente, la distancia desde la raíz a la cual la densidad del suelo es afectada es proporcional al diámetro de ésta.

En consecuencia, puede decirse que el cultivo continuo promueve el crecimiento de las raíces que conlleva a la compresión del suelo (^{Dexter, 2004}) favoreciendo la microporosidad en detrimento de la macroporosidad, como se observa en todos los sistemas de cultivo.

Los microporos (Microƒ) son los responsables de la retención de agua, parte de la cual es disponible para las plantas. Con excepción del H. biointensivo y del silvopastoril, todos los sistemas han contribuido a aumentar la capacidad de retención de agua del suelo en términos de CC y HA (Figura 1c y 1d). Este efecto es atribuido en gran parte a los considerables aportes de materia orgánica.

En forma de composta que también han favorecido la microporosidad del suelo (^{Prasad y Power, 1997}), responsable del agua capilar (^{Salcedo-Pérez et al., 2007}), lo que se confirma por un incremento en la estabilidad de agregados aún por encima del bosque maduro (Cuadro 5). El manejo agroecológico de los sistemas de producción no ha logrado restaurar la densidad aparente a su nivel original (0.79 g cm^-3) del bosque maduro.

Es importante observar que los sistemas de silvopastoreo 1 y 2 presentan densidades similares a los del cultivo de maíz (0.91 g cm^-3), en los cuales el laboreo del suelo es muy reducido de acuerdo con ^{Touchton et al. (1989)}; ^{Dal Ferro et al. (2014)}. A partir, de datos de área basal y peso corporal, es posible estimar que los animales en pastoreo aplican presiones sobre el suelo en el rango entre 150 (novillo de 300 kg) y 350 kPa (oveja adulta), valores notoriamente mayores que los correspondientes a tractores agrícolas, que ejercen presiones del orden de 80 (cubiertas de alta flotación) a 160 kPa (cubiertas radiales simples) (^{Wood et al., 1991}).

En consecuencia, el grado y la extensión de la densificación del suelo es de esperar que sea mayor cuando es causada por animales (^{Sánchez et al., 1989}) que por tractores; sin embargo, el efecto entre sistemas ha resultado similar. El porcentaje de agregados estables fue mayor en el sistema H. biointensivo (82.08%) respecto al bosque maduro (70.03%) y menor en cama King Grass (62.55%).

La MO participa en la formación y estabilidad de los distintos tamaños de agregados, proceso donde el mantenimiento del nivel de agregación depende del modo y la frecuencia con que la MO es incorporada, aunado a esto, la dimensión de los agregados del suelo sería una función del tamaño, la geometría y el modo de deposición de esta (^{Golchin et al., 1998}; ^{Dexter, 2004}).