Introducción

El suelo es un recurso natural del cual dependen las civilizaciones. El crecimiento poblacional y la presión que se ejerce sobre este, principalmente por la producción de alimentos, lleva a su degradación cuando no se aplican estrategias de recuperación. Esta disminución de la capacidad para producir bienes y servicios se conoce como degradación, la cual es un factor limitante con impactos negativos severos, producto del cambio periódico en el uso que se realice (^{Yinka et al., 2022}).

El cambio de uso de suelo es la modificación de la cobertura vegetal natural a un ecosistema inducido, como tierras de cultivo y pastizales que por lo general lleva a una pérdida de su fertilidad (^{Gong et al., 2022}), ya que se afectan sus propiedades físicas, químicas y biológicas (^{Yinka et al., 2022}). Sin embargo, cuando estos cambios se enfocan a una recuperación o conversión de cobertura terrestre, tal como sucede con la reforestación después del abandono de las tierras de cultivo, pueden aumentar su fertilidad con el tiempo (^{Smith et al., 2016}), además de los efectos positivos por el aumento de las especies de fauna (^{Nardi y Marini, 2021}).

Las propiedades edáficas, como indicadores de la calidad del suelo, reflejan su capacidad para funcionar dentro de los límites del ecosistema del cual forman parte (^{Bautista et al., 2004}); si bien es posible estudiarlas de manera aislada, todas están relacionadas entre sí (^{López y Estrada, 2015}). Las propiedades físicas, químicas y biológicas indican el comportamiento, constitución y fertilidad del suelo y son un producto inherente del proceso de formación.

En México, el Instituto Nacional de Estadística y Geografía (Inegi) cita 25 de las 32 unidades de suelo clasificadas por el Sistema Internacional Base Referencial Mundial del Recurso Suelo (WRB por sus siglas en inglés), en las que predominan suelos someros como Leptosol y Regosol que cubren 41.5 % del territorio nacional (^{Semarnat, 2016}). Los regosoles son un tipo de suelo que se desarrolla sobre materiales no consolidados y pobres en materia orgánica, con amplia distribución a nivel mundial y en todas las altitudes, principalmente en zonas áridas, en los trópicos secos y en las regiones montañosas (^{Semarnat, 2016}), y son utilizados en actividades agropecuarias.

En México, el deterioro de los suelos afecta a numerosos componentes del medio social y natural; su gestión involucra a diferentes instancias, organizaciones internacionales e instituciones académicas y civiles (^{Semarnat, 2000}). Los programas de restauración ambiental están enfocados a la vegetación, lo cual conlleva a realizar acciones para la recuperación de la capacidad y potencial natural de los suelos forestales en función de su estructura, de las prácticas de gestión aplicada y del tiempo que ha estado en condiciones de disturbio (^{de Andrade et al., 2017}); cabe señalar que la materia orgánica es una de las propiedades de mayor utilidad como indicador de su fertilidad (^{Salehi et al., 2011}; ^{Cantú y Yáñez, 2018}).

El objetivo de la presente investigación fue evaluar las propiedades físicas (textura, densidad aparente, resistencia mecánica a la penetración) y químicas (pH, conductividad eléctrica y materia orgánica) de un Regosol que presenta vegetación de bosque de pino y compararlo con áreas de reforestación forestal, de uso agrícola y pastizal.

Materiales y Métodos

Área de estudio

El área de estudio se ubicó en el ejido Congregación de la Laguna, municipio Galena, Nuevo León, México, cuyas coordenadas son 24°49′59.88″ N y 100°04′01″ O. ‎El clima dominante es templado subhúmedo con lluvias de verano, la precipitación total anual fluctúa entre 600 y 800 mm, y la temperatura media anual entre 12 y 18 °C (^{INEGI, 2008}). Los suelos dominantes en la zona pertenecen al tipo Leptosol (38.8 %) y Regosol (20 %) calcáreo. La vegetación en los valles y partes bajas es un matorral desértico rosetófilo y en las partes más altas los pinos cubren áreas considerables (^{INEGI, 2007}).

Dentro del área, se seleccionaron cuatro sitios de 100 m² establecidos al azar. S1: Bosque de pino (BP) donde predominan Pinus cembroides Zucc. y P. greggii Engelm. ex Parl., S2: Área de reforestación (REF) con pino (P. cembroides) con bordos a nivel establecida en 2008, S3: Área agrícola (AGRI) de temporal con cultivos de maíz (Zea mays L.) y trigo (Triticum aestivum L.), y S4: Área de pastizal abandonado (PAST) con presencia de gramíneas, aproximadamente con 10 años de abandono, previo uso en agricultura de temporal (Figura 1).

Figura 1 Localización de los sitios de muestreo en el ejido Congregación de la Laguna, municipio Galeana, Nuevo León, México. 

Resultados y Discusión

Las propiedades químicas indicadoras de la calidad y los resultados para los cuatro tipos de uso (Cuadro 1) resaltaron el efecto por los cambios de uso de suelo que provocan modificaciones en la fertilidad. Los valores de pH corresponden a un suelo ligeramente alcalino (^{Semarnat, 2002}), con un promedio de 7.70 unidades de pH en un intervalo de 7.71 (agrícola 0-5 cm) a 7.84 (pastizal 5-30 cm); los mayores valores se registraron para la segunda profundidad, con diferencias entre las dos profundidades. Esto concuerda con ^{Martínez et al. (2008)}, quienes señalan que después de cuatro años de manejo del suelo mediante labranza se presentó una disminución de pH en la superficie. La CE registró valores bajos de salinidad en un 0.159 dS m^-1 (agrícola 0-5 cm) a 0.187 dS m^-1 (pastizal 5-30 cm) y sin diferencias significativas entre los usos de suelos para cada profundidad (Cuadro 1). Por lo general, los suelos con textura gruesa tienen macroporos que dificultan la acumulación de sales (^{Encina y Valinotti, 2000}).

La materia orgánica representa la fertilidad de los suelos, producto importante de la combinación de las propiedades físicas y químicas, además del aporte de los residuos orgánicos en proceso de descomposición, y constituye 5 % de la composición de un suelo ideal (^{Porta et al., 2003}).

En el Regosol analizado, los valores de MO a la profundidad 0-5 cm fluctuaron de 2.56 % para el área agrícola a 4.43 % en el pastizal. Para la profundidad de 5-30 cm, el bosque de pino y pastizal disminuyeron alrededor de 1 % con relación al contenido total; el sitio de reforestación se mantuvo similar (diferencia de 0.1 %), mientras que el uso agrícola aumentó ligeramente (0.5 %). Los valores más altos en la primera profundidad indican un mayor contenido de carbono y nitrógeno activo debido a la acumulación de residuos vegetales (^{Gong et al., 2022}).

El suelo es una reserva activa de carbono orgánico que puede actuar como una fuente o reservorio de Carbono (C) hacia la atmósfera según el manejo que se aplique (^{Lal, 1997}). Los suelos con sistemas agrícolas presentan, por lo general, reservas de carbono más bajas que aquellos con vegetación natural (^{Kátai et al., 2022}); en los pastizales se estiman 70 Mg ha^-1, valor similar a lo documentado para suelos forestales (^{Céspedes et al., 2012}).

En este estudio, el aumento de la MO en el pastizal abandonado, a diferencia del área agrícola, constituye un mayor potencial para la captura de carbono, y evidencia el efecto de las buenas prácticas de gestión del uso de suelo (descanso). Al respecto, ^{Sahoo et al. (2019)} señalan que una disminución de las existencias de MO en diferentes usos de suelo, contrario al bosque, implica un agotamiento del C, lo cual se mejora solo cuando se proporcionan mejores prácticas de gestión que incluyan una adición de residuos de las plantas y menor disturbio.

^{Ordoñez et al. (2022)} compararon el efecto de cambios de uso de suelo en bosques; dichos autores refieren un menor impacto en la conversión a pastos naturales en comparación con lo observado en cultivos debido a que las diferencias entre ambos usos en el tiempo requieren para que se recuperen a las comunidades microbianas del suelo; asimismo, buenas gestiones de manejo y el efecto de las condiciones climáticas como la humedad, influyen en el contenido de nutrientes y en los procesos microbianos del suelo (^{Kátai et al., 2022}). ^{Martínez et al. (2008)} citan que el contenido de MO no solo depende de las condiciones ambientales locales, sino que es afectado por el manejo que se realice.

Las propiedades físicas del suelo son la forma como se comporta un suelo en procesos que no implican modificaciones químicas, y ejercen una influencia directa o indirecta en todas las funciones que desempeña (^{Narro, 1994}), la cual se expresa por la organización estructural, es decir, el estado de agregación que se caracteriza por la forma, estabilidad y resiliencia de la estructura (^{Álvarez et al., 2006}), y que es determinada por las actividades que se realizan en su superficie que inciden en la reducción del sistema poroso y su continuidad (^{González et al., 2008}). La densidad aparente (DA) y la resistencia mecánica a la penetración (RMP) son dos de las propiedades físicas que reflejan la afectación del estado poroso del suelo, producto de los cambios de uso. En esta investigación, la DA se mantuvo en un promedio de 1.00 g cm^-3, sin diferencias significativas entre los usos de suelo con relación al bosque de pino (Figura 2).

Valores diferentes para cada propiedad indican diferencias significativas (p≤0.05) entre los usos de suelo. BP = Bosque de pino; REF = Reforestación; AGRI = Agrícola; PAST = Pastizal.

Figura 2 Valores medios para densidad aparente (DA) y resistencia mecanica a la penetración (RMP) para la profundidad superficial. 

En el pastizal destacó la presencia de gramíneas que cubren la mayor cantidad de área; la DA registró valores bajos, sin diferencias significativas entre los usos, sin embargo, en el pastizal se presentó el menor valor con 0.97 g cm^-3 en comparación con los otros sitios, donde el área de reforestación tuvo valores de hasta 1.04 g cm^-3. ^{Celaya et al. (2015)} en áreas con 25 años de transformación a zacate buffel observaron un impacto en las propiedades físicas y los reservorios de nitrógeno y agua para las zonas de interespacios de las partículas del suelo, lo que relacionaron con el pisoteo del ganado. ^{Mongil-Manso et al. (2022)} señalan que el tiempo de recuperación en algunas propiedades es lenta después de realizar una reforestación y se requieren periodos largos para cambios significativos en las propiedades del suelo, aun en reforestaciones con 20 años de antigüedad; a diferencia de ^{Hernández-Vigoa et al. (2018)} quienes indican que variables biológicas y algunas físicas y químicas, como la densidad aparente y el carbono orgánico total, son muy susceptibles al cambio a muy corto plazo debido a la intensidad de uso del suelo.

La RMP fue la propiedad más sensible al cambio de uso de suelo. Se registraron diferencias significativas entre los usos de suelo en la capa superficial; el bosque de pino presentó la mayor RMP con un valor promedio de 22.5 kg cm^-2, a diferencia del área agrícola donde el efecto del laboreo rompe la capa superficial disminuyendo su compactación a solo 8.25 kg cm^-2 en promedio (Figura 2). Esto concuerda con los resultados de ^{Navarro et al. (2000)}, quienes evaluaron el efecto de cinco tratamientos de labranza en suelos franco arenoso y franco arcilloso, donde registraron que la DA y RMP se modificaron independientemente del tipo de labranza, y solo es inalterable con un sistema de labranza cero.

La textura es una de las propiedades físicas más estables, los regosoles son suelos minerales poco evolucionados de grano fino no consolidado (^{FAO, 2016}) con altos contenidos de limo y arena. En el presente estudio, la textura se clasificó como franca para todos los usos de suelo, con valores medios de 40.9 % de arena, 40.3 % de limo y 18.8 % de arcilla para la profundidad 0-5 cm, mientras que en la segunda profundidad los valores correspondieron a 38.3 %, 42.1 % y 19.6 % para arena, limo y arcilla, respectivamente.

Si bien se obtuvieron diferencias en el contenido de arena de acuerdo al análisis de varianza entre las dos profundidades (Cuadro 2), la comparación de medias entre los usos de suelo para cada una de las profundidades evidenció diferencias para el porcentaje de limo en la profundidad de 5-30 cm; al respecto, la reforestación tuvo contenidos de 39 % y el bosque de pino 45.5 %. En los sitios de pastizal y agrícola, no hubo diferencias entre ellos, sus valores fueron de 41.8 y 42.2 %, respectivamente (Figura 3). ^{Novillo et al. (2018)} obtuvieron diferencias en las propiedades físicas y químicas en el cambio de bosque nativo a monocultivos, principalmente en la textura, la cual afecta las propiedades que contribuyen a la disminución de agregados, por lo que influyen en el movimiento vertical del agua.

Letras diferentes en un mismo componente indica diferencias significativas con base en la prueba de Tukey (p≤0.05) entre los usos de suelo. BP = Bosque de pino; REF = Reforestación; AGRI = Agrícola; PAST = Pastizal.

Figura 3 Gráficos de valores medios de textura (arena, limo y arcilla) para las dos profundidades (0-5 y 5-30 cm). 

Los altos contenidos de limo no favorecen una agregación estable (^{Rollán y Bachmeier, 2015}), sin embargo, en presencia de bajos contenidos de arcillas, la fracción de limo tiene un papel clave en la estabilización de la MO, sobre todo cuando las arcillas se saturan de carbono (^{Matus et al., 2016}).

Cabe destacar que entre los cuatro usos de suelo: reforestación con bordos, pastizal abandonado, áreas agrícolas y el bosque de pino, no presentaron diferencias significativas en las propiedades físicas y químicas evaluadas, con excepción de la RMP. En el Cuadro 2 se resumen los resultados del análisis de varianza de dos vías: el uso de suelo (Factor A) únicamente tuvo diferencias significativas para la resistencia mecánica a la penetración de la capa superficial, en la que el cambio de uso de suelo afectó principalmente el sistema poroso, el cual está correlacionado con la infiltración del agua, el crecimiento de las raíces y la productividad de los cultivos (^{Cerana et al., 2005}).

En el factor de profundidad (Factor B), el que evalúa el efecto en las propiedades del suelo en las dos profundidades, se obtuvieron diferencias significativas en el pH y el contenido de arena. ^{Domínguez-Calleros et al. (2017)} explican que la capa superficial del suelo presenta una mayor liberación de nutrimentos debido a la acumulación de los residuos orgánicos, con una disminución de las propiedades edáficas a mayor profundidad.

Las propiedades edáficas evaluadas en la interacción entre factores de uso por profundidad (Factor A×Factor B), no se registraron diferencias significativas (Cuadro 2). Si bien algunos autores consignan que cambios en las propiedades edáficas varían según el uso al que esté sometido (^{Dieckow et al., 2009}; ^{Ordoñez et al., 2022}), otros como ^{Mongil-Manso et al. (2022)} indican lo contrario, refieren que el contenido de materia orgánica y la densidad aparente son iguales entre los diferentes usos (matorral, encinar, pastizales). ^{Geissen et al. (2009)} evaluaron el efecto por cambios de uso de suelo en las propiedades físicas y químicas con diferentes tiempos de conversión; sus resultados evidenciaron que los pastizales evaluados, con hasta 15 años de cambio, tuvieron menor pH, incremento en la DA y la RMP, pero mantuvieron la fertilidad debido a sus altos contenidos de arcilla, influencia del agua y por las altas precipitaciones que promueven la inhibición de los procesos de mineralización de la materia orgánica.

El deterioro y la ausencia de cobertura forestal ocasiona pérdida de la fertilidad del suelo, es por ello que existen acciones que se realizan para proteger los ecosistemas y que contribuyen a su conservación, protección, restauración y aprovechamiento sustentable (^{Conafor, 2010}); el área de reforestación evaluada se realizó bajo este concepto, con el propósito de proteger áreas forestales. El mejoramiento de sus propiedades, a diferencia del área agrícola, indica la importancia ambiental que tiene recuperar y mejorar las propiedades edáficas, sin embargo, el efecto conjunto tarda en manifestarse. No obstante que los resultados no evidenciaron diferencias significativas, la mejora de las propiedades físicas como la densidad aparente, además del aumento del contenido de la materia orgánica, indicaron que está en proceso de recuperación.

Por otra parte, aunque no se obtuvo información referente al tipo de manejo que se aplica al bosque de pino, es probable que por ser un área común del ejido se use para el pastoreo o aprovechamiento forestal, esto se refleja en los altos valores de RMP en comparación a los otros usos, o simplemente que las propiedades físicas y químicas del suelo para ese bosque corresponden a las propiedades intrínsecas y dinámicas del Regosol.

Conclusiones

La mayoría de las propiedades físicas y químicas analizadas del suelo no presentan diferencias significativas entre los usos de suelo evaluados. La propiedad más susceptible al cambio de uso de suelo es la RMP, para la cual el uso agrícola presenta el menor valor debido al efecto de la labranza, ya que las herramientas utilizadas dispersan el suelo y disminuyen la compactación. El contenido de arena muestra diferencias cuando se comparan únicamente las profundidades; en el contenido de limo, las diferencias significativas entre los usos se observan en la profundidad de 5-30 cm, y el contenido de MO aun cuando no presenta diferencias significativas, registra mayor acumulación en el siguiente orden pastizal>bosque de pino>reforestación>agrícola en ambas profundidades.

Finalmente, el pastizal en descanso, después de años de uso agrícola, así como la reforestación con bordos a curva de nivel, favorecen la recuperación de las propiedades del Regosol y con el tiempo mejoran la calidad del suelo, y en el bosque natural se mantienen por las propiedades intrínsecas del Regosol.