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Introducción
La fertilidad del suelo es un concepto amplio que integra los atributos químicos, físicos y biológicos asociado a su capacidad para generan beneficios al medio ambiente y las sociedades humanas (Etchevers et al., 2022). Cuando esos atributos se ven afectados, puede reducirse la fertilidad y degradarse el suelo Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) define la degradación del suelo como los cambios en sus características que afectan sus funciones y ocasionan la reducción de los rendimientos de los agroecosistemas (FAO-ITPS, 2021).
La degradación ocasionada por prácticas inadecuadas de manejo genera pérdida de la fertilidad del suelo, considerado como el problema más grave pues limita el propósito de la seguridad alimentaria y la adaptación ante la variabilidad climática, que influyen en las condiciones de pobreza y migración rural al impedir que los suelos proporcionen bienes y servicios de la manera esperada (Cotler et al., 2017; Estrada-Herrera et al., 2017). El uso de cultivos de cobertera representa una alternativa para mejorar la fertilidad de los suelos tropicales degradados, al incorporar materia orgánica al suelo (MOS) que mejora sus características (Prager et al., 2012). Las especies más utilizadas para este propósito pertenecen a la familia Leguminosae por su capacidad de fijar nitrógeno atmosférico al suelo (Mpai et al., 2016).
A pesar de que existe una amplia información sobre el potencial de las leguminosas como mejoradoras de las propiedades del suelo, es necesario recopilar datos sobre especies tropicales que les faciliten a los productores y programas regionales y locales la selección de las más apropiadas para su uso. El objetivo de este trabajo fue documentar las investigaciones realizadas en México y otras regiones del mundo, acerca del uso de las especies de leguminosas más frecuentemente usadas por su potencial para mejorar la fertilidad de los suelos en áreas agrícolas tropicales.
Metodología
En esta revisión se realizaron búsquedas en los siguientes repositorios; ScienceDirect, Scopus, Scielo, Redalyc y Google Académico para el período 2000-2023, empleando palabras clave como: especies de leguminosas tropicales, asociación de cultivos, cultivos de cobertera, abonos verdes, producción de biomasa, fertilidad del suelo, degradación del suelo. Las búsquedas priorizaron investigaciones de artículos científicos obteniendo poco más de 200 resultados, de los que se seleccionaron un total de 65 investigaciones que tuvieron mayor relevancia en el tema.
Resultados y discusión
Fertilidad del suelo asociada a la cubierta vegetal en regiones tropicales
La cubierta vegetal desempeña un papel muy importante en los ecosistemas de zonas tropicales, porque mejora el nivel de nutrientes del suelo superficial, lo que les permite a las plantas explotar las reservas de nutrientes más profundas, recuperar lixiviados, aportar restos orgánicos que se depositan en la superficie, beneficiando a microorganismos que contribuyen a su incorporación (Isaac y Nair, 2006; Alegre et al., 2015). La cubierta vegetal protege la estabilidad de los agregados superficiales contra la acción destructora de la lluvia (Matías et al., 2020).
La remoción y quema de la cubierta forestal, una práctica común en los suelos de la península de Yucatán, disminuye la producción de residuos orgánicos. El problema del deterioro de la calidad del suelo empeora porque una parte importante de la fertilidad de éste se mantiene por el reciclaje de nutrientes (Alegre et al., 2015). Dada la evidente disminución de nutrientes que se observa en los suelos tropicales, actualmente existe una tendencia hacia la utilización más racional del suelo, con base en principios de conservación, que contribuyen a obtener máximos rendimientos con mínima degradación.
Uso de cubiertas vegetales como mejoradores de la fertilidad de los suelos
Como consecuencia de la pérdida de la fertilidad de los suelos, es relevante el desarrollo de proyectos que identifiquen y evalúen los factores que gobiernan el proceso para ayudar a su mitigación. Actualmente existen tecnologías que permiten aminorar el agotamiento de los nutrientes del suelo, entre las que se encuentran: la agricultura de conservación, la labranza mínima, el uso de enmiendas orgánicas, el manejo de residuos, las técnicas de agroforestería, la rotación de cultivos y el uso de abonos verdes y cubiertas vegetales (Halbrendt et al., 2014; Delgado, 2017).
Las ‘cubiertas vegetales’, término definido por Anderson et al. (1997) son coberturas vegetales vivas que arropan el suelo, temporal o permanente, cultivadas en asociación con otras plantas (intercalado, en relevo o en rotación). El uso de éstas es una manera de aumentar la productividad de los suelos agrícolas y reducir su degradación. De acuerdo con Delgado (2017), su uso tiene una correlación positiva con la porosidad del suelo, el contenido de humedad, la densidad aparente, la regulación de la temperatura y con mantener cohesionadas las partículas de suelo. Aunque los cultivos de cobertura pueden pertenecer a cualquier familia de plantas, la mayoría son leguminosas, ya que tienen una alta capacidad para mejorar las condiciones del suelo mediante el reciclaje de nutrientes, la fijación simbiótica del nitrógeno atmosférico y el control de la vegetación indeseable (Mpai et al., 2016).
Importancia de las leguminosas para incrementar la fertilidad de los suelos
El uso de leguminosas en los sistemas es reconocido por su capacidad para recuperar la fertilidad de los suelos (Prager et al., 2012; Mpai et al., 2016). Las mejoras de la calidad de un suelo dependen de sus propiedades, las condiciones climáticas y las prácticas de manejo adoptadas (Sánchez et al., 2019). En las regiones cálidas se han usado las leguminosas porque favorecen la fijación de nitrógeno atmosférico a través de la simbiosis con rizobias (Wang y Sainju, 2014), un elemento frecuentemente deficiente en ellas.
En los sistemas agrícolas tropicales, las leguminosas representan una fuente sustancial de nitrógeno (N) producto de la fijación simbiótica (Douxchamps et al., 2014). El N que fijan se hace prontamente disponible para los cultivos asociados, vía mineralización de los residuos, ya que contiene mayor concentración de N y una menor relación carbono: nitrógeno (C:N) que las gramíneas Las leguminosas se descomponen rápidamente proporcionando N a los cultivos posteriores y cuando las leguminosas contienen taninos puede estar disponible hasta 90 días después de su incorporación (Mulvaney et al., 2009; Wang y Sainju, 2014).
Además de aportar N, las legumonosas incorporan biomasa (carbono) al suelo, así como nutrientes tales como fósforo, potasio, calcio y magnesio (Guzmán et al., 2008). Las leguminosas aquí llamadas tropicales pueden desarrollarse en diversas condiciones, por lo que necesario seleccionar las especies más adecuadas para condiciones específicas, considerando la situación edafoclimática del sitio de establecimiento, lo cual ayudaría a obtener mayor éxito en su introducción.
Especie de leguminosas tropicales de mayor uso como abonos verdes
Como resultado de esta investigación se originó el Cuadro 1 que muestra 14 especies de leguminosas con aportes significativos de biomasa y nitrógeno al suelo. Las especies de Mucuna sp. y Canavalia ensiformis (L.) DC son las más empleadas, debido a que presentan rendimiento elevado de biomasa (Kaizzi et al., 2006). Puertas et al. (2008)) recomienda utilizar Centrosema macrocarpum Benth para mejorar la fertilidad del suelo por su capacidad de aportar nutrientes al suelo (N 311 kg ha-1, P 25 kg ha-1, K 155 kg ha-1) y producir una considerable cantidad de biomasa (9.61 t ha-1). Especies como Leucaena leucocephala (Lam.) llegan a producir aproximadamente 20 t ha-1 año-1 de biomasa, aportando alrededor de 358 kg ha-1de N, 28 kg ha-1 de P, 232 kg ha-1 de K y 144 kg ha-1 de Ca (Bossa et al., 2005). La tasa de fijación de nitrógeno es variable dependiendo de la especie y el manejo.
Cuadro 1 Biomasa (t ha-1 año-1) y nitrógeno fijado al suelo (kg ha-1 año-1) por especies de leguminosas en el trópico y subtrópico.
| Especie | Lugar de establecimiento | Biomasa (t kg ha-1 año-1) | Nitrógeno fijado (kg ha-1 año-1) | Fuente |
| Leucaena leucocephala (Lam.) | Puerto Príncipe, Haití | 20 a 35 | 388 | Bossa et al. (2005) |
| Vigna unguiculata (L.) | Yucatán, México | NE* | 23.2 | Terán et al. (1998) |
| Crotalaria juncea L. | Hawái, EE. UU | 7 | 150-165 | Rotar y Joy (1983) |
| Alabama, EE. UU | 5.9 | 126 | Reeves et al. (1996) | |
| Mucuna pruriens L. (DC) | Este de Uganda | 2.6 a 7.9 | 80 a 200 | Kaizzi et al. (2006) |
| Mucuna sp. | Yucatán, México | 5.4 | 43.4 | Castillo et al. (2010) |
| Phaseolus lunatus L. (ciclo largo) | Yucatán, México | 5.7 | 52.9 | |
| Phaseolus lunatus L. (ciclo corto) | Yucatán, México | 3.15 | 31.9 | |
| Phaseolus vulgaris L. | Veracruz, México | 2.71 a 8.26 | 14.72 a 113 | Díaz et al. (2017) |
| Canavalia ensiformis (L.) DC. | San Martín, Perú | 4.59 | 173.68 | Puertas et al. (2008) |
| Arachis pintoi Krapov. & W.C. Greg | Tabasco, México | 5.07 | 130.38 | Vera-Núñez et al. (2008) Puertas et al. (2008) |
| Calopogonium mucunoides (L.) | Tabasco, México | 5.93 | 189.16 | |
| Centrosema macrocarpum Benth. | San Martín, Perú | 9.61 | 311.21 | |
| Clitoria ternatea L. | Veracruz, México | NE* | 26.104 | Díaz et al. (2017) |
| Cajanus cajan (L.) Mill sp. | Tabasco, México | NE* | 230 | Vera-Núñez et al. (2008) |
*Sin datos.
En el Cuadro 2 se presentan 24 especies con potencial de uso como mejoradoras de suelo y que actualmente tienen algún uso alternativo, característica que le pueden beneficiar y ayudan a su utilización. Estas especies pueden ser útiles como referencia para ensayos experimentales en regiones tropicales de México y otros países.
Cuadro 2 Especies de leguminosas potenciales para su uso como mejoradoras de suelos agrícolas en las zonas tropicales de México.
| Especie | Anual | Perenne | Uso | Fuente | |||
| Comestible | Forraje | Pasto | Cerca viva | ||||
| Aeschynomene americana L. | x | x | x | Díaz-Vergara et al. (2020) | |||
| Albizia lebbeck (L.) Benth. | x | x | Mireles et al. (2020) | ||||
| Alysicarpus vaginalis (L.) | x | x | Díaz-Vergara et al. (2020) | ||||
| Arachis hypogaea L. | x | x | x | Montero (2020) | |||
| Calapogonium sp. | x | x | Díaz-Vergara et al. (2020) | ||||
| Calliandra calothyrsus Meissn. | x | x | Crespo et al. (2011) | ||||
| Canavalia gladiata (Jacq.) DC. | x | x | Chel-Guerrero et al. (2016) | ||||
| Chamaecrista kunthiana(Schltdl. & Cham.)H.S. Irwin & Barneby | x | x | Díaz-Vergara et al. (2020) | ||||
| Desmodium ovalifolium (L.) DC. | x | x | x | Díaz-Vergara et al. (2020) | |||
| Enterolobium cyclocarpum (Jacq.) Griseb | x | x | Pinto-Ruiz et al. (2010) | ||||
| Erythrina glauca Willd | x | x | Pinto-Ruiz et al. (2010) | ||||
| Leucaena diversifolia Benth | x | x | Pinto-Ruiz et al. (2010) | ||||
| Macroptilium atropurpureum (Moc. & Sesse ex DC.) | x | x | x | Alatorre-Hernández et al. (2018) | |||
| Macrotyloma uniflorum (Lam.) | x | x | x | x | Echo community (2017) | ||
| Mucuna bracteata DC. | x | x | Díaz-Vergara et al. (2020) | ||||
| Neonotonia wightii (Arn.) J.A. Lackey | x | x | x | López-Vigoa et al. (2019) | |||
| Phaseolus acutifolius | x | x | Alatorre-Hernández et al. (2018) | ||||
| Pithecellobium dulce (Roxb.) Benth | x | x | x | x | Pinto-Ruiz et al. (2010) | ||
| Pueraria phaseoloides (Roxb.) | x | x | Ribeiro y Antoniol (2021) | ||||
| Sesbania rostrata S. | x | x | x | x | Muñiz et al. (2012) | ||
| Vigna radiata (L.) Wilezek | x | x | x | Miquilena e Higuera (2012) | |||
| Vigna subterranea (L.) Verdc. | x | x | Miquilena e Higuera (2012) | ||||
| Vigna umbellata (Thunb.) | x | x | x | Miquilena e Higuera (2012) | |||
| Lablab prurpureus (L). Sweet | x | x | x | x | Beltrán et al. (2005) | ||
Efecto del uso de especies de leguminosas como mejoradoras del suelo en la producción de los cultivos de interés
La introducción de leguminosas asociadas con diferentes cultivos tropicales ha cambiado las prácticas convencionales, convirtiéndose en una tecnología que promueve la conservación del suelo y aumenta los rendimientos de los cultivos (Erenstein, 2002). En esta revisión se recabaron resultados del uso de leguminosas en la producción de cultivos de interés (Cuadro 3). La asociación de cultivos de leguminosas como mejoradores del suelo incrementaron la producción del cultivo asociado bajo manejo tradicional hasta 50%. En algunos de estos estudios los resultados se observaron en el segundo o tercer año después del uso de leguminosas.
Cuadro 3 Efecto en el establecimiento de leguminosas y diferentes cultivos.
| Especie de leguminosa | Cultivo asociado | Rendimiento del cultivo | Lugar de establecimiento | Fuente |
| Mucuna pruriens L. | Zea mays L. | 1 076 kg ha-1año-1 | Oaxaca, México | Serrano et al. (2006) |
| Canavalia ensiformis (L.) y Mucuna pruriens L. | Zea mays L. | 1 477 kg ha-1año-1 | Yucatán, México | Ayala et al. (2008) |
| Mucuna pruriens L. y Crotalaria juncea | Zea mays L. | 2 570 kg ha-1año-1 | Isabela, Puerto Rico | Martínez-Mera et al. (2016) |
| Mucuna sp | Zea mays L. | 1 819 kg ha-1año-1 | Yucatán, México | Castillo et al. (2010) |
| Sesbania Rostrata S. | Oryza sativa L. | Incremento de 1 000 kg ha-1año-1 | La Habana, Cuba | Muñiz et al. (2012) |
| Crotalaria juncea L. | Manihot esculenta Crantz | 13 026 kg ha-1año-1 peso fresco | Tabasco, México | Magaña et al. (2020) |
Castro-Rincón et al. (2018) reportaron estudios hechos en varios países; por ejemplo, en trabajos realizados con arroz en Brasil se encontró que en los tratamientos con abonos verdes de leguminosas aumentaron la producción de 18% a 20% con respecto al testigo. En ese mismo estudio, se reporta que en Uganda se observaron rendimientos de grano de maíz y fríjol de 50 a 60% más elevados cuando se utilizaban abonos verdes. Los resultados sugieren que los rendimientos obtenidos fueron por la inclusión de leguminosas.
Transferencia de tecnologías para la adopción y el uso de leguminosas
Las investigaciones descritas en esta revisión, muestran que es posible mejorar la fertilidad del suelo y que los beneficios de usar especies del género leguminosas son científicamente y claramente demostrados. Sin embargo, la adopción y el uso de abonos verdes por los productores no ha sido del todo positivo. En el estudio realizado por Castro-Rincón et al. (2018) encontraron que la adopción de la tecnología por los productores ha sido baja por las siguientes causas: 1) la falta de percepción de los beneficios de las leguminosas por parte de los productores; 2) fallas en la tecnología generada y aplicada; y 3) falta de un enfoque participativo en la investigación y procesos de difusión. Otra limitante es el alto costo de las semillas y la dificultad de obtener una sincronía entre la liberación de los nutrientes contenidos en estas plantas y la demanda del cultivo principal (Resende et al., 2001).
La especie para utilizar como mejoradores de la fertilidad del suelo deben adecuarse al sistema de producción del agricultor, tener bajo costo de implantación, ser resistentes a plagas y de rápido crecimiento (Sodré et al., 2004). Zhang et al. (2013) recomiendan el uso de especies herbáceas y arbustivas nativas que sean adaptables a las condiciones ecológicas del sitio. De la mano de las recomendaciones técnicas, deben elaborarse políticas públicas para la implementación y desarrollo de proyectos que impulsen el desarrollo y uso de tecnologías encaminadas a revertir la degradación de los suelos, los esfuerzos deben ir encaminados a generar tecnologías o aplicar las ya existentes para revertir las acciones que han degradado al suelo (Etchevers et al., 2022).
Conclusiones
El uso de leguminosas en sistemas de cultivo, además de aportar N, coadyuva a reducir la erosión y a mejorar las propiedades físicas (estructura, porosidad, densidad aparente, retención de humedad), químicas (disponibilidad de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio) y biológicas (incremento de la actividad microbiana) del suelo. Por su alto potencial, las especies de leguminosas tropicales representan una alternativa para mejorar la fertilidad de los suelos.
Se determinó que las especies más utilizadas por su efectividad en las zonas tropicales de México y de otras partes del mundo son: Mucuna pruriens L. (DC), Canavalia ensiformis (L.) DC y Centrosema macrocarpum Benth. Existen también especies arbustivas y arbóreas que pueden fijar hasta 300 kg ha-1año-1 de N, como Leucaena leucocephala (Lam.), las cuales pueden ser utilizadas dentro de sistemas silvopastoriles o en combinación con otras especies de interés comercial.
A pesar de que existe suficiente información científica que resalta las bondades del uso de leguminosas para el suelo, se requieren más estudios que se enfoquen en las asociaciones de leguminosas con otros cultivos para evitar competencia con el cultivo de interés, conocer a detalle los requerimientos edafoclimáticos de la especie a ser empleada para este fin, saber más de su ciclo fenológico y su hábito de crecimiento. La difusión de la información acerca de las ventajas de uso de las leguminosas dirigida a los productores de las zonas tropicales de México, es escasa, hace falta con enfoque participativo que tomen en cuenta las necesidades específicas. La insuficiente información limita la adopción del uso de leguminosas como mejoradoras del suelo en el trópico mexicano.
Para lograr la adopción del uso de las cubiertas vegetales se recomienda resaltar los beneficios secundarios que trae introducir estas especies, que tiene un bajo costo de implementación, por ser especies de la región y de fácil manejo. La información obtenida en esta revisión puede ayudar a futuras investigaciones en la selección de leguminosas por su alto potencial para mejorar la fertilidad de los suelos de regiones tropicales.
