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Introducción
La biodiversidad en un agroecosistema está formada por todas las especies existentes que interactúan en él. En estos últimos años, los científicos han comenzado a dar mayor importancia a la función que desempeña la biodiversidad en el funcionamiento de los sistemas agrícolas, al considerar que es precisamente el principio fundamental de la agricultura sostenible (Vergara-Ruiz, 2017).
En Cuba, numerosas fincas han implementado agroecosistemas diversificados, integrados, sustentables y manejados con recursos locales, con fuentes alternativas de energía y un mínimo uso de insumos (Funes-Aguilar, 2016), lo que se ha convertido en una prioridad en los últimos años. Es por ello que el estudio de sistemas biodiversos y de su potencial se identifica como un aspecto necesario para una agricultura sostenible (Nova, 2016). La evaluación de la complejidad servirá como elemento de aprendizaje de los productores que adquieren conocimientos acerca de cómo continuar mejorando la sostenibilidad social, económica y ambiental de sus sistemas productivos.
El objetivo de este estudio fue caracterizar la biodiversidad y determinar la transición de la complejidad en la finca La Palma, del poblado El Roque, en el municipio Perico, Matanzas, Cuba.
Materiales y Métodos
Localización. La investigación se realizó en la finca La Palma, perteneciente a la cooperativa de crédito y servicios (CCS) Ramón Rodríguez Milián, del municipio de Perico, provincia Matanzas. Dicha finca cuenta con un total de 26,84 ha.
La finca se seleccionó para el estudio por encontrarse en el tránsito hacia un sistema sostenible, como una muestra de confianza de los proyectos y programas de innovación agropecuaria local (PIAL) y el de bases ambientales para la soberanía alimentaria (BASAL), en Matanzas. Además, fue una de las seleccionadas por la Delegación Municipal de la Agricultura, como finca escuela de este último proyecto.
Se tomó en consideración su historia, tiempo de explotación y carácter innovador del productor y su liderazgo. La evaluación se realizó durante tres años (2017-2019).
Determinaciones. Se cuantificó el número de especies e individuos por cada especie durante los tres años (en cada recorrido realizado a la finca, cada dos meses) y se caracterizaron de acuerdo con su propósito. Los índices utilizados para evaluar la biodiversidad fueron el de Margalef (IM) (riqueza de especies) [IM = (S-1)/LnN, donde S = número total de especies y N= número total de individuos de todas las especies] y el de Shannon (H) (diversidad de especies) [H= ∑ pi ln pi), pi = abundancia proporcional de la especie i, es decir, el número de individuos de la especie i dividido entre el número total de individuos de la muestra], según las recomendaciones de Moreno (2001), y su cálculo se realizó mediante el programa Diversity species & richnness 3.02 (Henderson y Seaby, 2002).
La identificación de la biodiversidad se realizó con la utilización de la página web del ITIS (Integrated Taxonomic Information System), en español sistema integrado de información taxonómica.
La determinación del grado de complejidad de los componentes de la biodiversidad se llevó a cabo según la metodología para la caracterización rápida de la diversidad biológica en las fincas a partir del manejo agroecológico de plagas, propuesto por Vázquez-Moreno y Matienzo-Brito (2010), que considera cinco componentes de biodiversidad: 1) la productiva (BP) que es la biota introducida o autóctona, que se cultiva o cría con fines económicos (plantas y animales, agrobiodiversidad); 2) la nociva (BN) que comprende los organismos que afectan a las plantas y los animales de interés económico (las plagas agrícolas); 3) la introducida funcional (BIF), que incluye los organismos que se reproducen masivamente y se introducen en el sistema mediante liberaciones o aplicaciones inoculativas o aumentativas (artrópodos entomófagos, nematodos entomopatógenos, microorganismos entomopatógenos, antagonistas, los biofertilizantes, los abonos orgánicos y las micorrizas); 4) la funcional (BF) que tiene que ver con los biorreguladores de plagas (organismos que regulan naturalmente las poblaciones de fitófagos, fitoparásitos y fitopatógenos) y 5) la auxiliar (BA) que es la biota que habita naturalmente en los sistemas agrícolas y que contribuye indirectamente al resto de la biodiversidad. Se incluyen las plantas que crecen silvestres o se manejan, pero no fundamentalmente con fines productivos, así como los animales que se utilizan en las labores agrícolas.
Para cada componente se evaluaron diferentes indicadores, a los que de acuerdo con el valor de campo que adquirieron, sea absoluto o porcentual, se les atribuyen grados de complejidad, según la escala que se muestra en la tabla 1. Posteriormente, se procedió a multiplicar cada grado de la escala por el total de indicadores o componentes que lo poseían, y al final se sumaron todos los valores que resultaron de dicha multiplicación. El grado de complejidad de cada componente (dígase de la biodiversidad productiva, nociva, auxiliar, introducida funcional y funcional) se obtuvo a partir de la división del valor resultante de la sumatoria de la multiplicación de cada indicador entre el valor de la multiplicación del total de componentes por el número de grados de la escala (N=5). El grado de complejidad de la finca se obtuvo a partir de la división del valor resultante de la sumatoria de la multiplicación de cada grado-indicador entre el valor de la multiplicación del total de componentes (n=48) por el número de grados de la escala (N=5) y, finalmente, con la multiplicación por cien para obtener el valor porcentual.
Tabla 1 Escala utilizada para clasificar la complejidad de cada indicador y componente de la biodiversidad, así como de la finca.
| Grado de complejidad del sistema | Expresión de los resultados¥ | Denominación del grado de complejidad de la finca | |
|---|---|---|---|
| Valor absoluto | % | ||
| 0 | 0 | 0 | Simplificado |
| 1 | 1-3 | 1-25 | Poco compleja |
| 2 | 4-6 | 26-50 | Medianamente compleja |
| 3 | 7-10 | 51-75 | Compleja |
| 4 | Más de 10 | Más de 75 | Altamente compleja |
¥Las fracciones por encima del 0,5 del valor final se consideran en el valor siguiente (Ejemplo: 3,8 es 4)
Resultados y Discusión
Biodiversidad. El inventario notificó la presencia de varias especies de animales y plantas en la finca. Los animales tenían como principal función producir leche y carne, lo que constituyen los rubros productivos más importantes. Además de proporcionar una fuente de proteína animal para el consumo, tienen otros usos, como tracción animal, y como transporte, principalmente los caballos. Las gallinas y los ovinos se utilizan en la alimentación familiar, y los perros, como custodia y mascotas.
Según Ramírez-Iglesias et al. (2020), la presencia de animales en los agroecosistemas resulta beneficiosa; por su contribución al reciclaje de nutrientes, la conservación del suelo y la capacidad de transformar la fitomasa en fuentes de alimento y bienes de uso para el hombre y el propio animal. En la tabla 2 se muestra la composición de los animales presentes en la finca y la función que desempeñan.
Tabla 2 Cantidad de animales presentes en la finca y sus funciones.
| Especie | Cantidad | Función | ||
|---|---|---|---|---|
| 2017 | 2018 | 2019 | ||
| Gallinas [ |
7 | 10 | 7 | Producción de huevos y alimento humano |
| Caballos ( |
3 | 5 | 12 | Transporte |
| Vacunos ( |
63 | 102 | 158 | Producción de leche y carne, tracción animal |
| Cerdos ( |
10 | 16 | 22 | Alimento humano |
| Ovinos ( |
8 | 10 | 5 | Alimento humano |
| Perros ( |
0 | 1 | 3 | Custodia y mascota |
Ramírez-Iglesias et al. (2020) plantean, además, que la tenencia de estas diferentes especies de animales en los agroecosistemas es importante, por la incidencia directa que tiene para la agricultura. Su función principal se relaciona con su contribución al reciclaje de nutrientes y su capacidad de transformar la fitomasa en fuente de alimentos y bienes de uso para el hombre. También constituyen una fuente de ingresos, como sustento económico del sistema.
En cuanto al componente vegetal, se analizó la presencia de especies destinadas a la alimentación humana y animal. Se encontraban distribuidas en áreas forrajeras, pastoreo, árboles multipropósitos (frutales, maderables, alimento animal) y cultivos varios (tabla 3).
Tabla 3 Cantidad de especies del componente vegetal presentes en el agroecosistema.
| Especie | 2017 | 2018 | 2019 |
|---|---|---|---|
|
|
5 | 25 | 30 |
|
|
20 | 70 | 90 |
|
|
4 | 4 | 10 |
|
|
3 | 3 | 7 |
|
|
2 | 2 | 5 |
|
|
2 | 2 | 5 |
|
|
3 | 4 | 6 |
|
|
3 | 3 | 3 |
|
|
2 | 2 | 2 |
|
|
4 | 15 | 30 |
|
|
1 | 1 | 3 |
|
|
0 | 0 | 16 000 |
| 6 000 | 15 000 | 21 000 | |
| 22 500 | 31 500 | 45 000 | |
| 300 000 | 390 000 | 450 000 | |
| 300 000 | 400 000 | 406 000 | |
|
|
0 | 0 | 80 000 |
|
|
0 | 0 | 70 000 |
|
|
0 | 0 | 16 000 |
|
|
0 | 0 | 12 000 |
|
|
0 | 0 | 34 000 |
|
|
1 | 3 | 3 |
|
|
3 | 3 | 3 |
|
|
5 | 10 | 20 |
|
|
15 | 40 | 80 |
|
|
5 | 8 | 10 |
|
|
17 000 | 21 000 | 30 000 |
|
|
20 000 | 20 000 | 10 000 |
|
|
0 | 120 000 | 400 000 |
|
|
1 100 000 | 950 000 | 300 000 |
|
|
0 | 0 | 10 000 |
|
|
0 | 0 | 17 000 |
Como se observa, entre los principales cultivos están: Phaseolus vulgaris L., Zea mays L., Manihot esculenta Crantz y Solanum lycopersicum L. Con estas producciones, se suple el autoabastecimiento familiar, y se cumple el plan de entrega a la base productiva.
Los árboles multipropósitos brindan sombra, aportan forrajes y frutos, las leguminosas fijan nitrógeno atmosférico, reciclan nutrientes, abaratan el costo de los cercados, conservan y mejoran el suelo y la vegetación herbácea, protegen el potencial hídrico del lugar y sirven de hábitat a muchas especies de animales, por lo que constituyen verdaderas joyas en un sistema diversificado, según lo planteado por Baldini (2020).
Es importante valorar la influencia de los árboles como mejoradores del entorno y la creciente importancia que se le concede al recurso forestal, entre las estrategias y acciones orientadas a la protección del medio ambiente, especialmente en la esfera agropecuaria.
El rescate, la siembra y el establecimiento de estas especies arbóreas con diferentes intereses económicos, como son el alimento y la madera, permitieron conservar y devolver al agroecosistema aquellas que con anterioridad estaban presentes, pero que la tala indiscriminada había disminuido. Ello se corroboró gracias a la intervención de un trabajador (con más de 80 años), quien conocía con exactitud el lugar donde ahora está fomentada la finca.
La presencia de estas especies coincide con lo informado por Milián-García et al. (2018), quienes afirmaron que las especies de M. indica, P. americana y P. guajava eran las más representativas en un estudio realizado en una finca de Perico, en Matanzas. A estas especies también se refirieron Lezcano-Freires et al. (2020), quienes determinaron la biodiversidad en una finca en el municipio de Colón, en Matanzas, Cuba.
Los árboles benefician el ecosistema, ya que son mejoradores del entorno y de la calidad física, química y biológica de los suelos. Además, incrementan el contenido de la materia orgánica, se pueden usar como cercas vivas, brindan sombra, aportan fruto, reciclan nutrientes, abaratan el costo de los productos en los mercados, protegen el potencial hídrico del lugar, sirven de hábitat a la fauna silvestre y proveen bienes y servicios beneficiosos para la población humana (Pozo, 2019; Amaya-Romero y Gutiérrez-Castro, 2020).
Un aspecto ambiental positivo, que se registró con el fomento progresivo de estas especies de árboles multipropósito, fue la aparición de especies de la avifauna, entre las que se pueden mencionar la tojosa [Columbina passerina (Linnaeus, 1758)], sabanero [Sturnella magna (Linnaeus, 1758)], torcaza [ Palogioena inornata (Linnaeus, 1758)], tomeguines [Tiaris canora (Gmelin, 1789)], zunzún [Mellisuga helenae (Linnaeus, 1758)] y cernícalos [Falco sparverius (Linnaeus, 1758)], las que según los vecinos de la zona no se veían desde hacía varios años. López-Vigoa et al. (2017) afirmaron que, con el incremento de los árboles en los sistemas ganaderos, se beneficia la presencia de las aves y otras especies de animales. También Aguilar et al. (2017) reportaron incremento en la avifauna en zonas ganaderas de Ecuador. Ello sucedió cuando se comenzó a repoblar las áreas con árboles multipropósitos.
Otras de las especies fomentadas fueron G. sepium (matarratón o árbol florido) y S. dulcis (ciruelo), principalmente para el fomento de cercas vivas.
Según Zamora-Pedraza y López-Acosta (2017), desde el punto de vista ecológico, las cercas vivas funcionan como zonas de refugio, nichos ecológicos y sitios de paso para ciertos organismos (plantas, insectos, aves y mamíferos pequeños), como se mencionó con anterioridad.
Para la producción de forraje se utilizan dos especies: S. officinarum y C. purpureus, y entre los pastos naturales y o naturalizados identificados hubo predominio del complejo Dichantium-Bothriochloa y las áreas de SSP contaban con la presencia de dos arbóreas, Leucaena leucocephala (Lam) de Witt y G. sepium y Megathyrsus maximus (la hierba de guinea), como pasto base, y el cultivar Likoni, variedad comercial adaptada a las condiciones edafoclimáticas tropicales. Todas estas especies están entre las más usadas en los sistemas ganaderos (Hoek y Mena, 2019).
Las especies de cultivos varios se sembraron en áreas de autoconsumo y casa de tapado, ambas son modalidades de sistemas de producción de alimentos, que contribuyen a mejorar la seguridad alimentaria y nutricional y la economía de los pequeños agricultores (Anaya-Cruz, 2020).
En todo estudio de la diversidad de un agroecosistema es importante ir un poco más allá de los típicos inventarios, que únicamente dan datos cualitativos de la existencia de especies en los diferentes tipos de modelos productivos. Por eso, la tendencia actual es cuantificar la información florística mediante el muestreo, con el que se pueden obtener indicadores estructurales, como densidad, abundancia, dominancia, frecuencia, índice de valor de importancia e índices de diversidad y similitud, que permiten medir la diversidad e interpretar el estado real de conservación de la flora de un sector determinado (Céspedes et al., 2019).
Al determinar el índice de diversidad de especies (Shannon) y de riqueza de especies (Margalef), se pudo constatar que ambos se incrementaron con los años de estudio (tabla 4). Ello favorecido por la implementación de un grupo de prácticas, como rotación de cultivos, asociación de cultivos, intercalamiento de cultivos, empleo de fertilización orgánica, uso de barreras vivas, utilización de la diversificación de especies, variedades y cultivares vegetales, reciclaje de residuos de cosecha, fomento de áreas de sistema silvopastoril con acuartonamiento y delimitación con cercas vivas; además de la combinación de leguminosas y gramíneas para la alimentación del ganado y la siembra de árboles frutales y maderables.
Tabla 4 Comportamiento de los índices de biodiversidad en la finca.
| Índice/Año | 2017 | 2018 | 2019 |
|---|---|---|---|
| Shannon | 1,81 | 1,92 | 2,57 |
| Margalef | 2,22 | 2,26 | 2,82 |
Con relación a la diversidad de especies (índice de Shannon), se encontró en el rango de 1,81-2,57 según la escala de valoración, por lo que se clasificó como diversidad media. Estos resultados confirman el potencial que poseen los sistemas integrados de ganadería y agricultura, esenciales para enfrentar las limitaciones productivas de las regiones tropicales y las urgentes limitaciones ambientales, económicas y sociales del desarrollo agrícola sostenible (Vera-Pérez, 2011). Al comparar los valores obtenidos por Blanco et al. (2014), se observó que estuvieron por debajo (1,6 y 2,16) de los de la presente investigación.
En cuanto al índice de Margalef, se puede plantear que presentó un valor en el rango de 2,22-2,82 para los tres años de estudio, considerado como valor medio. Estos valores son inferiores a los informados por Milián-García et al. (2018), quienes obtuvieron un índice de 5,03 al evaluar la funcionalidad de biodiversidad de los árboles en una finca en transición agroecológica. Este índice supone que existe una relación entre el número de especies y el número total de individuos.
Lo anterior demostró el equilibrio entre el número de especies presentes en el sistema evaluado y el número de individuos por especie, donde se observó incremento acelerado de los cultivos. López-Hernández et al. (2017) determinaron la composición y la diversidad de especies de árboles en México, y obtuvieron valores inferiores de riqueza de especies (1,35) con respecto a los hallados en este estudio.
La evaluación de los índices brinda una medida cuantitativa. Sin embargo, su valoración ecológica es difícil, y suele ser muy controvertida, ya que depende del objetivo del estudio. En esta investigación es necesario hacer otras valoraciones, a partir de las transformaciones logradas como parte del proceso de transición agroecológica.
El análisis de la complejidad de la finca (tabla 5) mostró que la biodiversidad presentó un grado de poco compleja (años 2017 y 2018) a medianamente compleja (año 2019). Este comportamiento en la finca se debió a que los indicadores estudiados de cada componente mostraron un resultado similar.
Tabla 5 Comportamiento de las componentes de la biodiversidad de la finca en estudio.
| Componente de la biodiversidad | 2017 | 2018 | 2019 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| % | GC | % | GC | % | GC | |
| Productiva (BP) | 16,4 | 1 | 27,3 | 2 | 32,7 | 2 |
| Auxiliar (BA) | 24,0 | 1 | 22,0 | 2 | 36,0 | 2 |
| Funcional (BF) | 9,0 | 1 | 12,8 | 2 | 21,8 | 1 |
| Introducida funcional (BIF) | 15,6 | 1 | 35,5 | 2 | 40,0 | 2 |
| Nociva (BN) | 20,0 | 1 | 22,9 | 2 | 22,9 | 2 |
| Clasificación de la finca respecto al grado de complejidad de la biodiversidad | Poco compleja(16,0 %) | Poco compleja(23,0 %) | Medianamente compleja (30,0 %) | |||
BP: biodiversidad productiva, BA: biodiversidad auxiliar, BF: biodiversidad funcional, BN: biodiversidad nociva, BIF: biodiversidad introducida funcional, GC: grado de complejidad.
Es importante destacar la evolución por la que ha transitado la finca, observándose discretos incrementos porcentuales en cada componente por año en estudio. Al respecto, la escasa complejidad (simplificada) observada en la BF, durante los tres años, y en la BIF y BN, en el año 2017, se debió, fundamentalmente, a que el productor no realizaba algunas buenas prácticas en la finca, como la liberación de crías rústicas, y de enemigos naturales, la diversidad de polinizadores, los abonos orgánicos y foliares, entre otras.
Esta concepción de trabajo evolucionó con el decursar del tiempo. El productor comenzó a aplicar la liberación de Trichogramma speciosus (entomófago); de entomopatógenos o bioplaguicidas, como Bacillus thuringiensis (Berliner, 1915) cepa 13 y cepa 24; Lecanicillium lecanii (Zimmerm.) y Beauveria bassiana (Bals.) Vuill.; además de la utilización de organismos antagonistas, como el Trichoderma harzianum Rifai strain, abonos orgánicos, biofertilizantes y micorrizas, lo que mejoró la condición de las componentes antes mencionadas.
No obstante, existieron indicadores, entre los diferentes componentes de la biodiversidad, que no expresaron su máximo potencial, debido a que no se sistematizaron prácticas agroecológicas, como la rotación e intercalamiento de cultivos, la liberación de enemigos naturales y la utilización de productos orgánicos en mayor cantidad, entre otras. Estas no se implementaron desde los inicios, debido a la falta de conocimiento por parte del productor, de recursos materiales e insumos. Para eliminar estas deficiencias, el productor se capacitó en buenas prácticas que mejoran los componentes de la biodiversidad, entre las que se citan el uso de biorreguladores y la diversificación de enemigos naturales, entre otros. Ello propició una disminución de la BN en la finca.
Estos resultados ratifican la importancia que posee la biodiversidad en el sistema productivo y la necesidad de integrar los diferentes componentes en el sistema, no solamente animal y vegetal, sino el forestal, el ornamental y la biodiversidad auxiliar. La diversificación de cada práctica que se integra en el sistema puede contribuir a una mayor diversidad genética y estructural de la biota productiva (Vázquez-Moreno, 2013).
Además, es preciso tener en cuenta en la biodiversidad productiva la necesidad de considerar que todos los agroecosistemas son dinámicos y están sujetos a diferentes tipos de manejo. Por tanto, los arreglos de cultivos en el tiempo y el espacio cambian continuamente, de acuerdo con los factores biológicos, socioeconómicos y ambientales. Dichas variaciones en el paisaje determinan el grado de heterogeneidad característico de cada región agrícola, la que a la vez condiciona el tipo de biodiversidad presente (Morgado-Martínez et al., 2019).
Martínez-Maqueira et al. (2020) plantearon que el desarrollo de fincas en conversión agroecológica, donde se integren varias especies vegetales cultivables y animales domésticos, que permitan sinergias y complemento entre las especies, en armonía con el ambiente y en beneficio de la sociedad, constituye un aporte importante para alcanzar un desarrollo sostenible.
Con relación a ello, Vázquez-Moreno (2011) planteó que a mayor diversidad de plantas cultivadas y animales de crianza en la finca será mayor la posibilidad de acercar el sistema productivo a las características de los ecosistemas naturales y, por tanto, reducir su artificialidad. Esta diversificación reduce la incidencia de organismos nocivos y aumenta el control natural de los mismos, lo que contribuye a que no se manifiesten como plagas, debido a los variados efectos de confusión, repelencia y reducción de los recursos alimentarios.
Conclusiones
La finca en estudio mostró como al transcurrir de los años se incrementó la biodiversidad, de plantas como de animales. En cuanto a la evolución de la complejidad de la finca, se observó cómo transitó de poco compleja a medianamente compleja, según la escala utilizada. Esto permitió conformar un plan estratégico para que el productor pueda revertir la situación de su finca hasta poder llevarla a la máxima escala (altamente compleja).
