Efectos del cambio de uso del suelo y del manejo agrícola en las propiedades físicas e hidrológicas de un Andosol en Uruapan, Michoacán

Béjar-Pulido, Silvia J.; Cantú-Silva, Israel; González-Rodríguez, Humberto; Marmolejo-Moncivais, José G.; Yáñez-Díaz, María I.; Luna-Robles, Erik O.; Béjar-Pulido, Silvia J.; Cantú-Silva, Israel; González-Rodríguez, Humberto; Marmolejo-Moncivais, José G.; Yáñez-Díaz, María I.; Luna-Robles, Erik O.

doi:10.5154/r.rchscfa.2020.04.032

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Revista Chapingo serie ciencias forestales y del ambiente

On-line version ISSN 2007-4018Print version ISSN 2007-3828

Rev. Chapingo ser. cienc. for. ambient vol.27 n.2 Chapingo May./Aug. 2021 Epub Jan 26, 2024

https://doi.org/10.5154/r.rchscfa.2020.04.032

Artículo científico

Efectos del cambio de uso del suelo y del manejo agrícola en las propiedades físicas e hidrológicas de un Andosol en Uruapan, Michoacán

Silvia J. Béjar-Pulido¹

Israel Cantú-Silva^*¹

Humberto González-Rodríguez¹

José G. Marmolejo-Moncivais¹

María I. Yáñez-Díaz¹

Erik O. Luna-Robles¹

^¹ Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Forestales. Carretera Nacional núm. 85, km 145. C. P. 67700. Linares, Nuevo León, México.

Resumen

Introducción:

La agricultura mundial se caracteriza por el uso intensivo del suelo, el cual genera variaciones en las propiedades físicas e hidrológicas, consideradas clave para la productividad agrícola.

Objetivo:

Estudiar los efectos del cambio de uso de suelo forestal al agrícola con enmiendas orgánicas y convencionales sobre las propiedades físicas e hidrológicas de un Andosol.

Materiales y métodos:

Se evaluaron cuatro usos de suelo: uno forestal, dos con cultivo de Persea americana Mill var. Hass con manejo convencional y orgánico, y uno con Macadamia integrifolia Maiden & Betche. Se determinaron propiedades físicas (textura, densidad aparente [DA], resistencia mecánica a la penetración [RMP] y porosidad) e hidrológicas (humedad, conductividad hidráulica, infiltración, punto de marchitez permanente [PMP], capacidad de campo y agua disponible). Dichas variables se analizaron por estadística paramétrica (ANOVA) y no paramétrica (Kruskal-Wallis) para determinar diferencias entre usos de suelo y profundidades (0 a 20 cm y 20 a 40 cm).

Resultados y discusión:

El ANOVA mostró diferencias significativas (P ≤ 0.05) en las propiedades físicas e hidrológicas entre usos de suelo; las infiltraciones disminuyeron 40 a 70 % en los sistemas agrícolas con respecto al uso forestal. Para el factor profundidad no se observaron diferencias en las variables hidrológicas solo en el PMP y limo. La interacción solo fue significativa para la DA. La porosidad, RMP, DA y arcilla definieron el comportamiento de las variables hidrológicas

Conclusiones:

El cambio de uso de suelo forestal al agrícola provoca variaciones significativas en las propiedades físicas e hidrológicas de un suelo Andosol. El proceso de infiltración fue el más afectado.

Palabras clave: enmiendas orgánicas; agricultura convencional; infiltración; Persea americana; Macadamia integrifolia

Abstract

Introduction:

World agriculture is characterized by intensive land use, which causes variations in physical and hydrological properties, regarded as key for agricultural productivity.

Objective:

To study the effect of land use change from forest to agriculture land with organic and conventional management on the physical and hydrological properties of an Andosol.

Materials and methods:

Four land use scenarios were evaluated: a forest land use scenario, two with Persea americana Mill var. Hass with conventional and organic management, and one with Macadamia integrifolia Maiden & Betche. Physical properties (texture, bulk density [BD], mechanical resistance to penetration [MRP] and porosity) and hydrological properties (moisture, hydraulic conductivity, infiltration, permanent wilting point [PWP], field capacity and available water) were determined. These variables were analyzed by parametric (ANOVA) and non-parametric (Kruskal-Wallis) statistics to determine differences among land use scenarios and depths (0 to 20 cm and 20 to 40 cm).

Results and discussion:

The ANOVA showed significant differences (P ≤ 0.05) in physical and hydrological properties among land use scenarios; infiltrations decreased 40 to 70 % in agricultural systems with respect to forest use. For the depth factor, no differences were observed in the case of hydrological variables only in PWP and silt. Interaction was only significant for BD. Porosity, MRP, BD and clay defined the behavior of the hydrological variables.

Conclusions:

The change from forest to agricultural land use causes significant variations in the physical and hydrological properties of an Andosol soil. The infiltration process was the most affected.

Keywords: organic management; conventional agriculture; infiltration; Persea americana; Macadamia integrifolia

Ideas destacadas:

Usos de suelo evaluados: forestal, aguacate con manejo convencional y orgánico, y macadamia.
Las propiedades físicas e hidrológicas se evaluaron en dos profundidades (0 a 20 cm y 20 a 40 cm).
Las propiedades físicas e hidrológicas variaron significativamente entre los cuatro usos de suelo.
Las infiltraciones disminuyeron 40 a 70 % en los sistemas agrícolas con respecto al uso forestal.
La interacción uso de suelo y profundidad solo fue significativa para la densidad aparente.

Introducción

La agricultura mundial se caracteriza por el uso intensivo del suelo en sus modalidades de manejo convencional y orgánico, generando variaciones en las propiedades físicas e hidrológicas, consideradas clave para la productividad agrícola, por lo que el deterioro involucra a la actividad química y biológica del suelo (^{Babin et al., 2019}; ^{Di Prima et al., 2018}; ^{Sihi et al., 2017}). Cerca de 37.4 % de la superficie de la Tierra es usada para la agricultura (^{Centro de Estudios para el Desarrollo Rural Sustentables y la Soberanía Alimentaria [CEDRSSA, 2019]}).

En México se distribuyen 26 de los 32 grupos de suelo reconocidos por la Base Referencial Mundial de Recurso Suelo (^{IUSS Working Group WRB, 2006}). Esta diversidad puede explicarse por varios factores como la ubicación geográfica, vegetación, topografía y clima, que influyen directamente sobre el uso y manejo de los suelos. Los suelos Andosoles son derivados de cenizas volcánicas y son de importancia para el desarrollo de la agricultura, la cual ha sido una de las bases del crecimiento económico, así como un factor de estabilidad social (^{IUSS Working Group WRB, 2016}). Generalmente, los Andosoles presentan buena estabilidad de agregados y alta permeabilidad, que los hace resistentes a la erosión; no obstante, en condiciones bien hidratadas o sometidos a un cambio drástico pueden ser susceptibles al daño (^{Meza-Pérez & Geissert-Kientz, 2006}). A nivel mundial, el Andosol ocupa cerca de 0.7 % de la superficie de tierras emergidas (^{IUSS Working Group WRB, 2016}); en México, estos suelos ocupan menos de 2 % de la superficie continental (^{Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales [SEMARNAT], 2016}) y, a nivel regional, Michoacán cuenta con 15.4 % (^{Bedolla-Ochoa, Bautista, Ihl, & Dubrovina, 2019}).

En México, el aguacate se cultiva en 28 estados, pero Michoacán es el principal productor aportando 84 % de la producción nacional con cerca de 112 000 ha. La derrama económica de este cultivo lo hace un impulsor de la economía regional, pero el modelo de producción es de alto impacto para la naturaleza, debido al cambio de uso del suelo en terrenos forestales y al deterioro del suelo por prácticas inadecuadas de manejo y uso excesivo de agroquímicos. Estos factores señalan a México como uno de los países más expuestos a la desertificación; específicamente, el estado de Michoacán tiene un problema severo de degradación y desertificación potencial por la expansión del cultivo (^{Chávez-León et al., 2012}; ^{Villanueva & Zepeda, 2018}).

El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto del cambio de uso de suelo forestal al agrícola sobre las propiedades físicas e hidrológicas de un Andosol. La hipótesis plantea que el cambio de un ecosistema forestal a uso agrícola, así como el manejo agrícola con respecto a la aplicación de enmiendas orgánicas y convencionales, provoca alteraciones en las propiedades del suelo.

Materiales y métodos

Área de estudio

El área de estudio se ubica en el ejido de “Toreo El Alto” en Uruapan, Michoacán, localizado en la parte sur de la sierra Purépecha, entre las coordenadas 19° 28’ 22.2’’ LN y 102° 00’ 19.7’’ LO. El área presenta una altitud de 1 890 m y pertenece a la región del río Balsas; el clima corresponde al tipo templado húmedo con lluvias en verano (Cw) (^{García, 2004}), con una temperatura media anual entre 10 y 27 °C y promedio pluvial anual que supera los 1 500 mm. El tipo de suelo es Andosol de origen volcánico (^{Alcalá, Ortiz, & Gutiérrez, 2001}). Se reconocen tres tipos principales de vegetación: bosque de pino, bosque de pino-encino y bosque mesófilo de montaña (^{Bello & Madrigal, 1996}).

En un suelo Andosol se seleccionaron cuatro parcelas experimentales; una de uso forestal y tres de uso agrícola. De acuerdo con la clasificación de ^{Rzedowski (2006}), la parcela forestal tiene vegetación de bosque de coníferas representado por una mezcla de especies del género Pinus y Quercus, entre ellos destacan: Pinus devoniana Lindley, Pinus pseudostrobus Brongn, P. lawsonii Roezl ex Gordon, P. leiophylla Schl. & Cham, Quercus rugosa Neé, Q. laurina Bonpl., Arbustus xalapensis Kunth y Fraxinus udheii (Wenz) Lingelsh, correspondiente a un bosque incoetáneo sin manejo, con una edad promedio de 80 años.

Las parcelas agrícolas corresponden a dos huertas de aguacate (Persea americana Mill var. Hass) con manejo orgánico y convencional y una huerta de nuez de macadamia orgánica (Macadamia integrifolia Maiden & Betche) que emplea el mismo manejo que la de aguacate orgánico; los árboles tienen una edad promedio de 60 años en las tres huertas.

El manejo orgánico consiste en composta de res, derivada de heces de ganado vacuno con una dosis de 50 Mg∙ha^-1 (N-P₂O₅-K₂O [39-37-29] + S [18.4 %] + Mg [13.6] + Ca [74 %] y micronutrientes), aplicada a media sombra por un periodo de tres años. El manejo convencional incluye fertilizantes químicos como el sulfato de cobre pentahidratado (CuSO₄·5H₂O, 600 mL∙ha^-1) utilizado como fungicida y bactericida de uso preventivo; el fertilizante foliar CO (NH₂)₂ en una dosis de 3 kg∙ha^-1 (20-30-10) cada dos meses; y un granulado de liberación prolongada (15-00-00 + 26.6 [CaO]+ 0.3 [B]).

Muestreo y análisis de suelo

Se realizó un muestreo al azar en cada una de las cuatro parcelas experimentales, donde se obtuvieron cuatro muestras compuestas en cada parcela a dos profundidades (0 a 20 y 20 a 40 cm). Las muestras se llevaron al laboratorio de suelos de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), se secaron al aire libre y se cribaron en un tamiz de 2 mm, para la determinación de textura y contenido de humedad. Los métodos empleados para el análisis de las propiedades físicas e hidrológicas del suelo se indican en el Cuadro 1.

Cuadro 1 Métodos utilizados para la evaluación de las propiedades físicas e hidrológicas del suelo.

Propiedades	Método	Unidad
Físicas
Textura^1,2	Método AS-09 de la NOM-021-RECNAT-2000 (Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales [SEMARNAT], 2002).	%
Densidad aparente^1,2	Método gravimétrico (Woerner, 1989).	g∙cm^-3
RMP¹	Medidor de dureza/penetrómetro (soil hardness tester Yamanaka) (Medina-Guillén et al., 2017).	Kg∙cm^-2
Porosidad^1,2	Estimación por medio de la densidad aparente y tamaño de partícula	%

Hidrológicas
Humedad¹	Técnica termogravimétrica, NOM-021-RECNAT-2000.	%
Ks¹	Análisis de permeabilidad especificada por Japanese Industrial Standards (Das, 2002).	cm∙s^-1
F_b ¹, F₀ ¹ y F_a ¹	Método de doble anillo (Zhang et al., 2017).	mm∙h^-1
Agua disponible^1,2, PMP^1,2 (15 bar) y CC^1,2 (0.3 bar)	Método de la placa y la membrana de presión (Soil Moisture Equipment Corp., Santa Barbara, CA) (Klute & Dirksen, 1986).	%

RMP = resistencia mecánica a la penetración, Ks = conductividad hidráulica, F_b = capacidad de infiltración, F₀ = infiltración inicial, F_a = infiltración acumulada, PMP = punto de marchitez permanente y CC = capacidad de campo. ¹Profundidad de 0 a 20 cm y ²profundidad de 20 a 40 cm.

Análisis estadístico

Las variables se analizaron en un diseño experimental completamente al azar con arreglo factorial, para evaluar el efecto del sistema de uso del suelo y cambios por profundidad, así como su interacción. Todas las variables se sometieron a pruebas de normalidad y homogeneidad (n = 32) y se aplicaron los siguientes análisis: prueba no paramétrica Kruskal-Wallis para conductividad hidráulica (Ks), porosidad, humedad y arena; ANOVA de un factor para las infiltraciones y resistencia mecánica a la penetración (RMP); y ANOVA factorial para agua disponible (Ad), densidad aparente (DA), arcilla, limo, punto de marchitez permanente (PMP) y capacidad de campo (CC). Posteriormente se hizo una prueba de Tukey para la comparación de medias. Todas las variables se analizaron con el coeficiente de correlación de Pearson en ambas profundidades (0 a 20 y 20 a 40 cm). Los análisis estadísticos se realizaron utilizando la versión 22.0 del paquete estadístico SPSS con un nivel de confianza de P ≤ 0.05 (^{International Business Machines [IBM, 2013]}).

Resultados

Efectos de los cambios de usos de suelo sobre las propiedades físicas e hidrológicas a una profundidad de 0-20 cm

De acuerdo con el Cuadro 2, el ANOVA para las variables superficiales como infiltración (F₀, F_b y F_a) y RMP mostró diferencias significativas (P ≤ 0.05) entre usos de suelo.

Cuadro 2 Análisis de varianza de un factor para las variables de infiltración y resistencia mecánica a la infiltración (RMP) entre usos de suelo, a una profundidad de 0 a 20 cm.

Variables (0-20 cm)	SM	gl	CM	CME	F	P	R²
F₀(mm∙h^-1)	3 588 960	3	1 196 320	549 100	2.17**	0.005	0.52
F_b(mm∙h^-1)	491 703	3	163 901	12 451	13.16^*	0.042	0.86
F_a(mm)	2 566 634	3	855 544	100 865	8.48*	0.014	0.8
RMP (Kg∙cm^-2)	36.43	3	12.14	1.05	11.53**	0.007	0.85

SM = suma de cuadrados, gl = grados de libertad, CM = cuadrado medio, CME = cuadrado medio del error, y R² = R cuadrada ajustada. F₀ = infiltración inicial, F_b = infiltración básica y F_a = infiltración acumulada. **Diferencias altamente significativas (P ≤ 0.01); *diferencias significativas (P ≤ 0.05).

El Cuadro 3 indica que, de acuerdo con la prueba de Tukey, las variables de infiltración (F₀, F_b y F_a) y RMP de los usos de suelo agrícolas mostraron disminuciones significativas (P ≤ 0.05) respecto al sistema forestal. Particularmente, la RMP del sistema forestal presentó la menor dureza a diferencia de los sistemas agrícolas con aguacate, los cuales presentaron valores medios de 4.5 Kg∙cm^-2. Con respecto a las variables de infiltración inicial, básica y acumulada, los valores fueron menores en comparación con los del sistema forestal; en promedio, las tres variables disminuyeron 70, 43 y 40 % en aguacate convencional, aguacate orgánico y macadamia, respectivamente. Asimismo, los sistemas orgánicos (aguacate y macadamia) fueron similares, diferenciándose significativamente del manejo convencional, lo cual indica que el uso de enmiendas orgánicas puede ser una alternativa para mejorar estas variables hidrológicas.

Por otra parte, la prueba de Kruskal-Wallis (Cuadro 3) indicó que la Ks y el contenido de humedad fueron diferentes significativamente (P ≤ 0.05) entre los usos de suelo. La Ks presentó valores promedio de 0.002 a 0.060 cm∙s^-1, siendo el menor en aguacate orgánico y el mayor en macadamia. En general, el contenido de humedad osciló entre 52.47 y 67.45 % en el cultivo de macadamia y la parcela forestal, respectivamente.

Cuadro 3 Comparación de medias para las variables físicas e hidrológicas en un Andosol con cuatro usos de suelo, auna profundidad de 0 a 20 cm.

Uso de suelo	F₀(mm∙h^-1)	F_b(mm∙h^-1)	F_a(mm)	Ks (cm∙s^-1)	H (%)	RMP (Kg∙cm^-2)
Forestal	2 320 a	858.08 a	2 013.56 a	0.020*	67.45*	2.05 c
Aguacate convencional	600 c	253.95 c	618.50 c	0.009*	57.54*	4.62 b
Aguacate orgánico	1 470 b	448.74 b	1 103.50 b	0.002*	66.86*	4.37 ab
Macadamia	1 560 b	488.14 b	1 194.40 b	0.060*	52.47*	3.87 a

Valores con letra distinta (Tukey) y con asterisco (Kruskal-Wallis) representan diferencias significativas (P ≤ 0.05) entre los usos de suelo. F₀, F_b y F_a = infiltración inicial, básica y acumulada, respectivamente; Ks = conductividad hidráulica; H = humedad; RMP = resistencia mecánica a la penetración.

Efectos de los cambios de usos de suelos y profundidad sobre las propiedades físicas e hidrológicas

El Cuadro 4 muestra el ANOVA factorial, donde el factor uso de suelo generó diferencias altamente significativas (P ≤ 0.01) en las variables DA y contenido de limo y arcilla, y significativas (P ≤ 0.05) en las variables CC y PMP, mientras que el Ad no presentó diferencias. En el factor profundidad solo PMP y el contenido de limo presentaron diferencias altamente significativas, mientras que el resto de las variables no presentaron diferencias (DA, Ad, CC y arcilla). En la interacción de factores, únicamente DA mostró diferencias significativas.

Cuadro 4 ANOVA de dos factores para uso de suelo (forestal, aguacate orgánico, aguacate convencional y macadamia) y profundidad (0 a 20 cm y 20 a 40 cm) y su interacción en las propiedades físicas e hidrológicas de un suelo Andosol.

Variables	Uso de suelo	Profundidad	Interacción
F_{(3, 24)}	F_{(1, 24)}	F_{(3, 24)}
DA (g∙cm^-3)	11.21**	1.34^ns	0.474**
	0	-0.289	0
Ag (%)	2.72^ns	2.51^ns	0.727^ns
	-0.072	-0.107	-0.565
CC (%)	5.371*	3.178^ns	1.871^ns
	-0.008	-0.126	-0.199
PMP (%)	6.766*	18.668**	1.707^ns
	-0.002	0	-0.262
Limo (%)	23.45**	17.38**	0.339^ns
	0	-0.001	-0.59
Arcilla (%)	12.13**	0.286^ns	0.943^ns
	0	-0.601	-0.453

**Diferencias altamente significativas (P ≤ 0.01); *diferencias significativas (P ≤ 0.05). Entre paréntesis se indica el valor de P < 0.05. DA = densidad aparente, Ad = agua disponible, CC = capacidad de campo, PMP = punto de marchitez permanente.

El Cuadro 5 indica que la arena y porosidad presentaron diferencias significativas (P ≤ 0.05) entre usos de suelo, para ambas profundidades, con base en la prueba de Kruskal-Wallis. La porosidad fue relativamente alta en todos los usos del suelo, siendo el forestal (78.9 %) y aguacate orgánico (69.2 %) los sistemas con mayor y menor porcentaje en ambas profundidades. En general, los contenidos de arena para ambas profundidades fueron altos en todos los usos de suelo con promedios del 55 %, a excepción del uso convencional que tuvo 35 %.

La comparación de medias de las propiedades físicas e hidrológicas por profundidad (Cuadro 5) señala que la DA del suelo presentó valores bajos, típicos de los Andosoles, aunque el uso forestal presentó los valores más bajos (0.55 y 0.65 g∙cm^-3) y los valores mayores se registraron en aguacate orgánico (0.81 y 0.80 g∙cm^-3) en ambas profundidades.

La CC varió de 55 (macadamia) a 68 % (aguacate convencional) en la primera profundidad (0 a 20 cm) y osciló de 55 (aguacate orgánico) a 62 % (uso forestal) en la segunda profundidad (20 a 40 cm). El PMP osciló de 34 % (aguacate orgánico) a 45 % (aguacate convencional) en los primeros 20 cm, y en la profundidad 20 a 40 cm disminuyó de 23 (macadamia) a 37 % (forestal). El Ad fluctuó entre 15 % para el sistema forestal y 23 % para el uso convencional en la primera profundidad (0 a 20 cm), lo que se puede asociar a los altos contenidos de arena del sistema forestal; en la profundidad de 20 a 40 cm varió de 16 a 26 % en los sistemas de macadamia y aguacate orgánico, respectivamente.

Los valores de limo oscilaron entre 40 a 60 % para la primera profundidad (0 a 20 cm) y de 30 a 50 % para la segunda profundidad (20 a 40 cm). Con respecto a la arcilla, los cuatro usos de suelo presentaron contenidos bajos, fluctuando entre 6 y 11 % en la profundidad de 0 a 20 cm y de 5 a 9 % en la profundidad de 20 a 40 cm. La clase textural para los usos de suelo forestal y orgánico (aguacate orgánico y macadamia) resultó franco arenosa, mientras que el uso con aguacate convencional fue del tipo franco limoso.

Cuadro 5 Comparación de medias de las propiedades físicas e hidrológicas en las profundidades de 0 a 20 cm y 20 a 40 cm en cuatro usos de suelo en un Andosol.

Variable	Uso de suelo
Variable	Forestal	Aguacate convencional	Aguacate orgánico	Macadamia
Profundidad 0 a 20 cm
Arena (%)	48.60*	27.96*	51.10*	56.46*
Limo (%)	45.36 a	60.81 b	42.13 a	37.36 c
Arcilla (%)	6.06 a	11.23 b	6.77 a	6.18 a
DA (g∙cm^-3)	0.55 a	0.57 a	0.81 b	0.69 b
Porosidad (%)	78.93*	78.60*	69.19*	73.96*
CC (%)	58.14 a	68.73 b	56.94 a	55.95 a
PMP (%)	42.78 a	45.66 a	34.49 b	39.35 b
Ad (%)	15.35 a	23.06 a	22.44 a	16.59 a
Profundidad 20 a 40 cm
Arena (%)	56.28*	37.05*	59.14*	67.82*
Limo (%)	37.66 a	53.22 b	32.91 a	27.00 a
Arcilla (%)	6.06 a	9.73 b	7.95 a	5.18 a
DA (g∙cm^-3)	0.65 a	0.58 a	0.80 b	0.73 b
Porosidad (%)	75.34*	77.80*	69.48*	72.42*
CC (%)	62.02 a	61.60 b	55.38 a	40.12 a
PMP (%)	37.80 a	36.89 a	28.43 b	23.27 c
Ad (%)	24.22 a	24.71 a	26.95 a	16.84 a

Valores con letra distinta (Tukey) y con asterisco (Kruskal-Wallis) representan diferencias significativas (P ≤ 0.05) entre los usos de suelo por profundidad. DA = densidad aparente, CC = capacidad de campo, PMP = punto de marchitez permanente y Ad = agua disponible.

Correlación de las propiedades físicas e hidrológicas

De acuerdo con los resultados de correlación de Pearson, en la profundidad 0 a 20 cm, la DA se correlacionó negativamente con la porosidad (-1), arena (-0.60), Ks (-0.82), F₀ (-0.65), F_b (-0.83) y F_a (-0.76), y positivamente con arcilla (0.74), limo (0.53), CC (0.54) y RMP (0.83). De igual forma existe correlación positiva fuerte entre las variables Ks, porosidad y DA. Las infiltraciones (F₀, F_b, F_a) no reflejaron correlación con alguna otra variable a excepción de las relaciones entre sí (Cuadro 6).

Cuadro 6 Coeficiente de correlación de Pearson para las propiedades físicas e hidrológicas en un Andosol con profundidad de 0 a 20 cm.

	DA	Porosidad	Arena	Arcilla	Limo	PMP	CC	Ad	Ks	RMP	F₀	F_b	F_a	H
DA	1
Porosidad	-1.000^**	1
Arena	-0.609^*	0.608^*	1
Arcilla	0.749^**	-0.747^**	-0.794^**	1
Limo	0.535^*	-0.535^*	-0.988^**	0.692^**	1
PMP	0.283	-0.284	-0.388	0.15	0.423	1
CC	0.547^*	-0.547^*	-0.602^*	0.600^*	0.565^*	0.720^**	1
Ad	0.437	-0.436	-0.388	0.670^**	0.293	-0.177	0.556^*	1
Ks	-0.824^**	0.822^**	0.272	-0.496	-0.199	0.15	-0.249	-0.533^*	1
RMP	0.838^**	-0.835^**	-0.607^*	0.649^**	0.559^*	0.224	0.535^*	0.49	-0.809^**	1
F₀	-0.659*	0.656*	0.429	-0.577*	-0.361	0.252	-0.259	-0.701*	0.780**	-0.721**	1
F_b	-0.832**	0.830**	0.452	-0.662*	-0.366	0.247	-0.282	-0.732**	0.924**	-0.781**	0.921**	1
F_a	-0.760**	0.758**	0.405	-0.614*	-0.321	0.325	-0.208	-0.704*	0.883**	-0.742**	0.967**	0.982**	1
H	-0.539	0.541	-0.042	-0.103	0.078	0.485	0.168	-0.294	0.825**	-0.453	0.533	0.670*	0.647*	1

**correlaciones altamente significativas (P ≤ 0.01); *correlaciones significativas (P ≤ 0.05). Densidad aparente (DA), porosidad, arena, arcilla, limo, punto de marchitez permanente (PMP), capacidad de campo (CC), agua disponible (Ad), conductividad hidráulica (Ks) y resistencia mecánica a la penetración (RMP): n = 16. Infiltraciones F₀, F_b, F_a y humedad (H): n = 12.

Por otra parte, en la profundidad 20 a 40 cm, la DA se correlacionó fuertemente con la porosidad, arena, arcilla y limo (-1, -0.90, 0.64 y 0.86, respectivamente). De igual manera, la porosidad se correlacionó fuertemente con arena, limo y arcilla con coeficientes de correlación de 0.90, -0.65 y -0.87, respectivamente.

Cuadro 7 Coeficiente de correlación de Pearson para las propiedades físicas e hidrológicas en un Andosol con profundidad de 20 a 40 cm (n = 16).

	DA	Porosidad	Arena	Arcilla	Limo	PMP	CC	Ad
DA	1
Porosidad	-1.000^**	1
Arena	-0.904^**	0.908^**	1
Arcilla	0.648^**	-0.650^**	-0.613^*	1
Limo	0.869^**	-0.873^**	-0.984^**	0.464	1
PMP	0.419	-0.426	-0.640^**	0.469	0.613^*	1
CC	0.373	-0.383	-0.560^*	0.520^*	0.512^*	0.835^**	1
Ad	0.19	-0.2	-0.275	0.387	0.222	0.362	0.815^**	1

**Correlaciones altamente significativas (P ≤ 0.01); *correlaciones significativas (P ≤ 0.05). Densidad aparente (DA), punto de marchitez permanente (PMP), capacidad de campo (CC), agua disponible (Ad).

Discusión

Históricamente, la deforestación en el estado de Michoacán está asociada a los cambios de uso de suelo por actividades agrícolas bajo distintos manejos orgánicos y convencionales (^{Chávez-León et al., 2012}), provocando cambios en las propiedades físicas, hidrológicas, químicas y biológicas del suelo. Esto se observó en los resultados de la presente investigación, donde las variables analizadas presentaron diferencias respecto al sistema forestal. Lo anterior repercute directamente en los servicios ecosistémicos del suelo y, en consecuencia, se aceleran los procesos de degradación, donde las actividades agrícolas y pecuarias representan las causas principales en México (35 % de la superficie), seguido de la pérdida de cobertura vegetal, desarrollo urbano e industrial (^{Etchevers, Saynes, Sánchez, & Roosevelt, 2016}). Así también, ^{Krasilnikov, Jiménez, Reyna, y García (2011}) señalan que en México es necesario tomar medidas de conservación del suelo, dada su función dominante en la producción de alimentos, ya que 44 % de la superficie presenta actividad agrícola e indican que desde 2010 existe mayor presión sobre el recurso suelo.

^{Acosta (2007}) señala que las propiedades físicas influyen en la dinámica del agua en el suelo, principalmente la textura, DA y porosidad. Particularmente, los contenidos de arcilla permiten un diagnóstico sobre la interacción física-hidrológica del suelo, puesto que aumentos de estas partículas conlleva a degradaciones físicas modificando las variables hidrológicas principalmente (^{Jiménez-Heredia, Martínez-Bravo, & Mancera-Rodríguez, 2010}). Este fue el caso de la parcela de aguacate convencional, donde las variables de infiltración se modificaron principalmente por la textura, ya que presentó mayor cantidad de arcilla y menor infiltración.

De acuerdo con ^{Neris, Jiménez, Fuentes, Morillas, y Tejedor (2012}), en condiciones naturales o sin manejo, los Andosoles son suelos reconocidos por sus tasas altas de infiltración, debido al buen desarrollo estructural y estabilidad de agregados; sin embargo, dichas propiedades son vulnerables a la degradación por los cambios de uso de suelo. Los resultados del presente estudio concuerdan con lo anterior, donde las tasas de infiltración más altas se encontraron bajo el uso de suelo en condiciones naturales (forestal). Por otra parte, las diferencias de infiltración entre usos agrícolas orgánico y convencional se ven marcadas por los contenidos de materia orgánica, la cual mejora las propiedades químicas, biológicas, físicas e hidrológicas (^{Williams, Blanco-Canqui, Francis, & Galusha, 2017}), siendo la aplicación de enmiendas orgánicas una práctica habitual en aguacate orgánico y macadamia.

^{Narro (1994}) señala que los valores de Ks entre 0.003 y 0.005 cm∙s^-1 indican una alta permeabilidad. De acuerdo con los resultados del presente estudio, solo la parcela de aguacate orgánico se encuentra fuera del rango de esta valoración (permeabilidad media), lo cual puede estar asociado a los valores de densidad aparente y porosidad influenciados por el grado de mecanización durante la cosecha del cultivo. Por otra parte, ^{Di Prima et al. (2018}) mencionan que los suelos de textura franco-arenosa con manejo agrícola presentan correlación positiva y altamente significativa entre las variables Ks y porosidad, observándose una tendencia similar en esta investigación. Asimismo, ^{Larios-González, Salmerón-Miranda, y García-Centeno (2014}) y ^{Zúñiga, Buenaño, y Risco (2018}) señalan que en suelos Andosoles es común encontrar valores bajos de DA (<0.90 g∙cm^-3) y de alta porosidad (>65 %) (Ibáñez & Manríquez, 2011), lo cual coincide también con los valores estimados en el presente estudio.

Los resultados de RMP muestran principalmente correlación con las variables DA, porosidad y textura, las cuales influyen sobre las propiedades hidrológicas, coincidiendo con ^{Shah et al. (2017}), quienes indican que una DA alta y un contenido bajo de humedad en el suelo repercuten directamente en el aumento de la RMP. ^{Parker (2007}) y ^{Vásquez, Gómez, Velázquez, Aldrete, y Fierros-González (2011}) mencionan que los Andosoles con valores altos de RMP rebasan las condiciones ideales para el crecimiento y desarrollo de las raíces, haciéndolos más vulnerables al deterioro físico.

En el análisis granulométrico del Andosol se encontraron dos clases texturales (franco arenosa y franco limosa), lo cual al parecer influyó en las variables de infiltración; en el aguacate convencional dichas variables pudieron ser afectadas negativamente por la textura, ya que presentó mayor cantidad de arcilla (correlacionada negativamente con las variables de infiltración) y menor contenido de arena. Aun así, ^{Jiménez-Heredia et al. (2010}) señalan que, en general, este tipo de suelo presenta buenas condiciones para el desarrollo de la vegetación, ya que tiene características óptimas de drenaje, capacidad de almacenamiento de agua y aireación, particularidades de los suelos de origen volcánico (^{Paz & Sánchez, 2007}).

La humedad, CC, PMP y Ad se encuentran en el intervalo reportado para Andosoles con baja DA (0.90 g∙cm^-3) (^{Paz & Sánchez, 2007}). La humedad del suelo es afectada principalmente por la alteración de la textura, DA y porosidad (^{Anaya, Mendoza, Rivera, Páez, & Olivares-Martínez, 2016}). Ibáñez y Manríquez (2011) señalan que los Andosoles presentan valores altos de Ad y PMP. En este estudio, los resultados mostraron valores de PMP entre 34 y 45 % y para Ad de 15 a 23 %, presentando correlación positiva de PMP con limo (0.613) y negativa con arena (-0.640) en la profundidad de 20 a 40 cm. La textura es una variable importante en la retención de agua a tensiones altas, debido a la influencia del tamaño de partículas del suelo sobre la absorción y retención del líquido (^{Chicas, Vanegas, & García, 2014}; ^{Saxton & Rawls, 2006}).

Conclusiones

El cambio de uso forestal al agrícola provocó variaciones significativas en las propiedades físicas e hidrológicas del Andosol. El proceso de infiltración fue el más afectado; las infiltraciones disminuyeron 40 a 70 % en los sistemas agrícolas en comparación con el uso forestal. La densidad aparente, porosidad, resistencia mecánica a la penetración y arcilla definieron el comportamiento de las variables hidrológicas. La agricultura orgánica mostró efectos negativos menores en comparación con la convencional; sin embargo, ambas son importantes para la economía de Michoacán. Por tanto, los resultados de la presente investigación pueden ser empleados para establecer criterios y toma de decisiones sustentables del recurso suelo. Este estudio evidencia las consecuencias del cambio de uso de suelo en el comportamiento de las variables físicas e hidrológicas, mostrando que la conversión de uso forestal al agrícola (orgánico o convencional) genera efecto negativo significativo en el comportamiento de las propiedades del suelo.

Agradecimientos

Los autores agradecen al CONACYT por el apoyo de la beca doctoral (737236) para la realización de esta investigación. También al ejido de “Toreo El Alto” por permitir el acceso y la obtención de información utilizada en la presente investigación.

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Recibido: 25 de Abril de 2020; Aprobado: 06 de Abril de 2021

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