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Introducción
La agroforestería se aboca a los sistemas y tecnologías de uso del suelo en los cuales las especies leñosas perennes (árboles, arbustos, palmas, etc.) se utilizan deliberadamente en el mismo sistema de manejo que los cultivos agrícolas y la producción animal, en alguna forma de arreglo espacial o secuencia temporal. En los sistemas agroforestales existen interacciones tanto ecológicas como económicas entre los diferentes componentes.
El propósito del sistema es lograr un sinergismo entre los componentes, el cual conduce a mejoras netas en uno o más rangos, tales como la productividad y la sostenibilidad, así como a diversos beneficios ambientales y no-comerciales. Como ciencia, es multidisciplinaria y a menudo involucra, o debe involucrar, la participación de campesinos o agricultores en la identificación, diseño y ejecución de las actividades de investigación (Nair, 1993; ICRAF, 1996).
Los linderos maderables son siembras de árboles en línea en los límites de parcelas agropecuarias o fincas con el objetivo principal de producir madera o postes (CATIE, 1998). Rojas (2004) los define como sectores que delimitan las fincas de las propiedades vecinas o áreas internas de cultivos que además actúan como barreras rompevientos, cercas vivas y, a la vez, sirven como estrategia para la obtención de productos maderables de interés (madera y postes) y forestales derivados (leña, polen, belleza escénica, alimento para la fauna, etc.), entre otros bienes.
Aguas residuales
Hay cuatro fuentes de aguas residuales: domésticas o urbanas, industriales, de usos agrícolas y pluviales. Aunque la mayor parte (cerca de 90%) proviene de las dos primeras, las de usos agrícolas y pluviales urbanas adquieren cada día mayor importancia debido a que los escurrimientos de fertilizantes (fosfatos) y pesticidas son los principales causantes del envejecimiento de lagos y pantanos, proceso llamado eutrofización.
El agua residual es una mezcla de materiales orgánicos e inorgánicos suspendidos o disueltos en el agua. La mayor parte de los primeros son desechos alimenticios y vegetales, heces, sales minerales, jabones y detergentes sintéticos. El mayor aprovechamiento de aguas residuales en la agricultura se realiza en los Distritos de Riego 03 y 100 (Tula y Alfajayucan, respectivamente) ubicados en el Valle del Mezquital, Hidalgo, donde se registra que desde hace 120 años se empezaron a utilizar estas aguas provenientes de la zona metropolitana de la Ciudad de México.
En la actualidad la superficie cultivada es de 91 036 ha y se producen cultivos y forrajes como maíz, hortalizas, pastos, etc. Cada año se incrementa la disponibilidad de agua residual y la superficie regada (CONAGUA, 2008). Aunque en Tulancingo la contaminación del agua no adquiere todavía las dimensiones de los problemas que se tienen en las grandes ciudades del país, no se debe pasar por alto que existen elementos contaminantes que si no son atendidos con destreza se pueden convertir en un problema difícil de solucionar.
Tulancingo tiene un sistema insuficiente de drenaje sanitario, durante la temporada de lluvias suelen inundarse algunas zonas al brotar el agua de las atarjeas públicas y aun al interior de las viviendas. Se registra que desde hace 50 años, aproximadamente, el DR 028 hace uso de aguas residuales para el riego de 997 ha de cultivos forrajeros como alfalfa, pastos y maíz. Hoy ocupa el tercer lugar de superficie regada con aguas residuales del estado de Hidalgo (CONAGUA, 2009).
Antecedentes
Contaminación de suelos
Aunque el uso de aguas residuales en riego agrícola tiene ventajas como el incremento de nutrientes como nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K) y materia orgánica (MO), además de proporcionar humedad a los cultivos, también tiene desventajas cuando su uso es inadecuado o no se consideran las condiciones del suelo en las que serán utilizadas. Otra forma de contaminación del suelo por el uso de aguas residuales es la posible acumulación de metales pesados y la salinización (Montoya, 2010).
Carrillo et al. (1992) señalan que el uso de aguas residuales en el Valle del Mezquital provoca la introducción de los siguientes metales pesados al suelo: plomo (Pb), cromo (Cr), cadmio (Cd), níquel (Ni), cobre (Cu), manganeso (Mn) y zinc (Zn) en diferentes concentraciones, las que, al ser comparadas con los valores de los metales pesados encontrados en el agua de pozo, los superan más de diez veces en concentración.
Respecto al tipo de cultivos que pudieran regarse con aguas tratadas se sabe que los frutales, debido a su alta sensibilidad a ciertos elementos como boro, cloro y sodio, se encuentran "prohibidos" en las zonas irrigadas con aguas que contengan altas concentraciones de los elementos antes mencionados.
Las hortalizas tienen un mayor rango de tolerancia a las aguas residuales, sin embargo, muchas de ellas que poseen contacto directo con el agua residual, como es el caso de la lechuga, la zanahoria, el betabel y el rábano, entre otras, pueden llegar a contaminarse con metales pesados y organismos fitopatógenos (como la Erwinia spp.) y las bacterias entéricas, que son aquellas que se encuentran en los intestinos del hombre y le causan enfermedades gastrointestinales (Sáenz, 1998).
Los elementos potencialmente tóxicos (EPT) son aquellos que se encuentran involucrados en procesos bioquímicos y toxicológicos (Tiller, 1989). Para su mejor ubicación, son todos aquellos metales de la tabla periódica con un número atómico mayor a 20, excluyendo los metales alcalinos y los alcalinotérreos. Este término se utiliza para clasificar a los metales que son contaminantes ambientales entre los que se encuentran: Pb, Cd, Cu, Zn y Ni.
Según Gómez (2002), existen dos fuentes de los metales pesados en el suelo: la natural y la antropogénica. Los metales pesados contenidos en el material original o al meteorizarse, se concentran en los suelos. Concentraciones muy altas en los suelos pueden ocasionar acumulación de algún metal en plantas y causar efectos tóxicos para los animales que las consumen. También se deben considerar las actividades volcánicas, que emiten metales pesados como arsénico (As), mercurio (Hg) y selenio (Se) (Bradl, 2005).
El uso de aguas residuales en la agricultura puede aumentar el ingreso de MO y nutrientes a los suelos cultivados, lo cual contribuye a mantener e incrementar la fertilidad del mismo, pero también puede traer efectos ambientales nocivos que deterioran la calidad del suelo. Es decir, la dinámica de la materia orgánica en el suelo es importante ya que su descomposición influye en la liberación de moléculas orgánicas e inorgánicas enlazadas a ella (Zamora et al., 2008). Por tanto, la entrada del lodo de aguas residuales por varios años puede modificar las características químicas y de la fertilidad del suelo (Rovira et al., 2002).
Materiales y métodos
El Distrito de Riego se localiza en la zona sureste del estado, entre los 20o 05’01’’de latitud norte; y 00o 02’19’’de latitud este y entre los 98o 22’ de longitud oeste del Meridiano de Greenwich. Se encuentra a 2 140 msnm y tiene una extensión territorial de 997 ha de superficie de riego (INEGI, 1995). Incluye los los municipios de Tulancingo de Bravo, Santiago Tulantepec de Lugo Guerrero y Cuautepec de Hinojosa, en una proporción aproximada de 83.6%, 9.4% y 7% respectivamente (Figura 1).
Los predios sujetos a estudio se localizan en los ejidos San Nicolás Cebolletas, específicamente en el lugar que los habitantes llaman El Jagüey del Cerro y en el ejido Santa Ana del municipio de Tulancingo, en el estado de Hidalgo.
El Distrito de Riego presenta, según la clasificación climática de Köppen, modificada por García (2004), dos tipos de climas, C (w1) (w) y BS1kw. El primero, templado subhúmedo con régimen de lluvias en verano, temperatura media anual entre 12 y 18°C, con verano fresco largo, oscilación térmica menor de 5 °C, marcha anual de la temperatura tipo Ganges, lluvia anual de 43.2 a 55.3 mm por cada grado de temperatura media anual. Este se presenta en la zona de lomeríos principalmente.
El segundo, BS1kw, seco templado semiárido con verano fresco largo, régimen de lluvias de verano, lluvia invernal entre 5 y 10% del total anual, temperatura media anual entre 12 y 18 oC, temperatura del mes más cálido menor a 18 oC. Este clima es predominante, se presenta principalmente en las partes bajas y planas del Distrito de Riego. El periodo de lluvia abarca desde el mes de junio hasta una parte de octubre y el de ausencia de lluvia es de noviembre a marzo, elevándose a partir de abril y mayo. La máxima precipitación se da en septiembre con 105.8 mm y la mínima en diciembre con 7 mm (ERIC III, 2006).
De acuerdo con la clasificación de la Dudal (1973), modificada por el INEGI (2000a), las unidades de suelos que se presentan en el distrito son regosoles, suelos poco desarrollados cuya formación generalmente depende de la litología pues se derivan de la roca que les subyace. No presentan capas con diferencias claras y tienen un horizonteA ócrico muy claro en color y pobre en materia orgánica, el cual sobreyace directamente sobre roca o sobre un horizonte C.
Las principales actividades dentro del Distrito de Riego son la agricultura de riego y la ganadería intensiva. Los cultivos son principalmente perennes como alfalfa forrajera, trébol y pasto forrajero, pero también hay cíclicos como maíz forrajero, avena, frijol, chiles, tomate, calabaza, etc. La actividad ganadera se lleva a cabo mediante pequeñas unidades de producción bovina, principalmente de traspatio. Esta actividad absorbe la producción forrajera (CONAGUA, 2009). Cabe mencionar que debido a la cercanía con la ciudad de Tulancingo el distrito ha sido invadido por la mancha urbana, lo que ha provocado fragmentación y abandono de las áreas de cultivo.
La presente investigación se dividió en tres fases: de gabinete, que consistió en planificar y organizar talleres participativos y, como segunda tarea, Investigación de campo, que comprendió la delimitación del área de muestreo, muestreo y el establecimiento de un experimento de laboratorio que implicó la ejecución de los análisis físicos y químicos de los suelos; y la tercera fue el análisis de la información obtenida.
De acuerdo con el padrón de usuarios de aguas negras, el módulo está integrado por cinco ejidos: Santa Ana Hueytlalpan, San Nicolás Cebolletas, Tulancingo, La Laguna y Santa María. Se encuentran registrados dentro del padrón un total de 228 usuarios y la superficie total de praderas regadas con aguas negras es de 512.4 ha.
Según la CONAGUA (2009), en el DR 028 existe una modalidad de producción basada en el riego. Se tiene registrada una superficie de 997 ha con una producción total de 37 068 t año-1. Hay dos tipos de riego: por gravedad o rodado y rodado mediante bombeo.
Resultados y discusión
Determinaciones químicas en suelo
El pH medido va de moderadamente alcalino a alcalino, según la (NOM-021-RECNAT, 2000). Los valores para las muestras obtenidas son: en El Jagüey del Cerro, 7.62, y para Santa Ana Tulancingo 8.2. La muestra obtenida en el primero no presenta problemas de salinidad (0.79 S m-1). En tanto en Santa Ana sí los hay (4.86 S m-1).
En cuanto a la permanencia de materia orgánica en el suelo, es transitoria y renovada continuamente por la adición de residuos vegetales u otros (Ramos, 2000). En El Jagüey del Cerro el contenido es muy bajo (0.27%) y en la muestra de SantaAna es bajo (1.34%). Las concentraciones de nitrógeno inorgánico fueron bajas tanto en El Jagüey del Cerro (13.8 mg kg-1) como en Santa Ana (18.4 mg kg-1).
El fósforo en El Jagüey del Cerro, donde el riego es por bombeo, se encuentra clasificado como moderadamente bajo (12.05 mg kg-1), a diferencia de Santa Ana donde es muy alto (125.86 mg kg-1). Con relación a las concentraciones de potasio en el suelo, se observó que son considerablemente altas en las dos muestras.
Los niveles de calcio en los suelos fluctúan de medio (1807 mg kg-1) en El Jagüey del Cerro y alto (4321 mg kg-1) en Santa Ana. En las dos muestras se presentan concentraciones que van de moderadamente altas a altas de Fe (22.4 a 28.7 mg kg-1) y Mn (27.18 a 26.6 mg kg-1); de igual forma se obtuvo que para el Cu (0.9 a 2.12 mg kg-1) y Zn (1.6 a 4.86 mg kg-1) se presentan concentraciones de medias a altas. El boro es necesario en pequeñas cantidades para el desarrollo de los cultivos, promueve la germinación de los granos de polen, el crecimiento del tubo polínico y la formación de semillas y paredes celulares. Es el micronutriente que más frecuentemente aparece como limitante para las plantas y es el más utilizado como fertilizante.
La concentración de boro en El Jagüey del Cerro se encuentra en niveles altos (1.49 mg kg-1) y en Santa Ana en niveles clasificados como muy altos (3.05 mg kg-1), lo cual indica toxicidad para cultivos sensibles que sean establecidos en estos sitios. Según Vázquez (1997), en general se cubren los requerimientos de boro para los cultivos presentes en la zona. Respecto a la textura, los resultados obtenidos en El Jagüey del Cerro corresponden a un suelo franco y en Santa Ana a uno franco arcilloso.
Elementos potencialmente tóxicos (EPT): Pb, Cd, y Cr
La solubilidad de varios elementos, entre ellos Pb, Cd y Cr, se relaciona inversamente con el pH (Mc Bride et al., 1997). Los suelos de El Jagüey del Cerro y Santa Ana presentaron bajas concentraciones: para Pb, de 1.1 y 1.06 mg kg-1 respectivamente, y para Cd de 1.62 y 0.23 mg kg-1. Las muestras se encuentran por debajo de los valores considerados críticos; de acuerdo a lo establecido por la US- EPA (1993) no son suelos contaminados. De igual forma, con apego a la NOM-021-RECNAT-2000, las concentraciones de estos elementos no presentan un problema de toxicidad para las plantas.
Ramos et al. (2001) concluyeron que el contenido de metales pesados en suelos regados con aguas residuales va a depender de la concentración que contengan esas aguas al momento del riego y del tiempo que se tenga utilizándolas, esto se relaciona con los resultados obtenidos en el presente trabajo ya que la baja concentración de EPT puede estar directamente relacionada con el agua que se utiliza para riego.
A pesar de no encontrar problemas con los EPT se requiere el monitoreo continuo de los suelos para detectar cualquier tipo de problema que se llegue a presentar con relación a ellos.
Establecimiento del sistema coquia-mezquite
En la zona del Jagüey del Cerro el diseño del sistema agroforestal (coquia-mezquite) tuvo como base de su arreglo la problemática manifestada por los productores involucrados en el proyecto durante los talleres: dada la situación topológica del terreno, el riego resulta demasiado caro ya que se tiene que bombear y por ende los costos se incrementan.
El establecimiento de las especies coquia agrícola y mezquite forestal se realizó al inicio del periodo de lluvias, con planta de calidad, en cepas de 40 cm de profundidad y 40 cm de diámetro excavadas con pala. Antes de plantar se colocó en el fondo de la cepa abono orgánico, con un diseño de linderos maderables. La Figura 2 indica el arreglo espacial y temporal de las especies en el sistema agroforestal; este sólo contempla el manejo de podas cuyo propósito es la formación de un tronco lo más grueso y derecho posible mediante la eliminación de las ramas que nacen en la base de la planta.
Figura 2 Diseño espacial de la plantación agroforestal de acuerdo con las especies de árboles y cultivo agrícolas en el DR 028 Tulancingo, Hidalgo.
Este sistema intenta un manejo holístico de los recursos naturales, al asociar en un mismo terreno y de forma planeada una vegetación herbácea para la alimentación del ganado, con vegetación arbustiva y/o arbórea que pueda proveer impactos positivos sobre el ambiente y satisfactores que generen un ingreso adicional para el productor rural, como madera, leña, resinas, frutas, etc (Musálem, 2001).
Costo de establecimiento del sistema agroforestal coquia- mezquite
El valor de la inversión inicial actual para establecer una hectárea de sistema agroforestal coquia-mezquite fue de $5 890.00. Sin contemplar la adquisición de la carreta y el caballo para transportar el forraje cosechado, con un costo estimado de $7 000.00 que, al sumarse, da una inversión inicial de $12 890.00 (Cuadro 1).
Cuadro 1 Costo de establecimiento de una hectárea de sistema agroforestal coquia-mezquite en el DR 028 Tulancingo, Hidalgo.
Fuente: elaboración con base en los costos de establecimiento.
No se contempla al subsoleo y algunas otras actividades por ser menos frecuentes. En contraparte, el costo de establecimiento de una hectárea de pradera de alfalfa, cultivo dominante en la zona, es de $12 058.00, esto según Pérez (2011), quien realizó una evaluación económica del uso de aguas residuales en el módulo II del Distrito de Riego 028 Tulancingo, Hidalgo.
El rendimiento de una hectárea de coquia fue de 46.7 t. El Instituto de Ciencia y Tecnología Agrícolas (ICTA, 2002) afirma que la coquia (Kochia scoparia) ha demostrado tener un alto potencial forrajero, siendo su producción de materia verde de 56 t ha-1. Es una planta que se adapta a una gran diversidad de climas, es tolerante a los suelos salinos y las bajas temperaturas (Anaya, 2004). Es de alta palatabilidad, especialmente por su gustosidad, buena digestibilidad y baja en fibra. Tiene un porcentaje de proteína cruda de 18 a 28%.
Comparativamente, según Pérez (2011), una hectárea de alfalfa, cultivo dominante en la zona, tiene una producción que varía entre 25.85 t en primavera y 34.5 t en verano; aunado a esto la coquia requiere de cuatro a seis veces menos agua que la alfalfa, y tiene rendimientos superiores a ésta. Es así, más que evidente, la viabilidad de la coquia como cultivo forrajero en la zona (Gutiérrez, 2000).
En cuanto al mezquite, que tiene una sobrevivencia de 100%, Franco et al. (2006) comentan que debido a su bajo requerimiento de agua reviste gran parte de las regiones áridas y se establece en suelos con alto contenido en sales, aunque también se desarrolla en suelos arcillosos y aporta madera y forraje.
Colocar mezquites en los linderos del terreno trae consigo beneficios CATIE (1998), logran una delimitación clara y segura de la finca, evitando posibles conflictos legales con los colindantes; producen madera sin interferir con la cosecha, actúan como barreras de protección contravientos, aumentan la belleza escénica de la finca, su fruto también es consumido como alimento humano; el follaje, al igual que las vainas, alimenta el ganado, especialmente durante la sequía o escasez de otros forrajes.
Ramírez (2002) menciona algunos de los errores más comunes que se cometen al incorporar árboles maderables a los linderos de los terrenos, los cuales afectan directamente las ganancias tanto económicas como ecológicas. Estos son: no efectuar labores de resiembra, no hacer podas, no realizar raleos, sobrepoda (mutilar o desmochar), anillar los árboles, no esperar los turnos de corta adecuados para cosecharlos, y colocar los hilos de las cercas (alambre de púas) directamente sobre los troncos.
Conclusiones
Los talleres participativos permitieron definir las necesidades de los productores respecto a la baja producción e ineptitud que presentan sus terrenos. Establecer la falta de prácticas agrícolas en sus cultivos, además de acordar el establecimiento del sistema agroforestal (coquia-mezquite) como una alternativa para mejorar la producción actual.
La caracterización física y química de los suelos reveló que los contenidos nutrimentales son de medios a altos (con excepción del nitrógeno), que la materia orgánica se presenta en rangos de muy pobres a pobres, y que los contenidos de metales pesados no se consideran críticos para la producción de los cultivos ni representan riesgo ambiental; de igual forma se comprobó que la salinidad se presenta en algunos suelos.
Con base en las condiciones que presentaron los suelos se implementó el sistema agroforestal (coquia-mezquite), por ser dos cultivos tolerantes a dichas propiedades del suelo. Los resultados mostraron que el sistema agroforestal es una alternativa para la producción de forraje y especies maderables en los suelos del DR 028 Tulancingo, Hidalgo.
