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INTRODUCCIÓN
El manejo por sitio específico es una de las principales aplicaciones de la agricultura de precisión y se basa en la optimización en el manejo de insumos, reduciendo el impacto ambiental y mejorando los balances económicos del sistema. Su implementación tiene en cuenta la variabilidad espacial de los parámetros de fertilidad del suelo (Castro-Franco et al., 2015), como la materia orgánica (MO), presente dentro de un campo específico o en el paisaje edáfico que es un área con un conjunto común de tipos de suelo y atributos de paisaje, que se considera como el ecosistema total con el que se asocia un suelo en particular, con énfasis en el propio suelo. Podría ser utilizado en cualquier nivel de la clasificación del suelo. Esta propiedad determina el crecimiento, desarrollo y rendimiento de los cultivos como el boniato (Ipomoea batatas (L.) Lam). Este cultivo, de gran importancia económica para el país, requiere suelos ricos en MO, con buen drenaje y aireación.
En Cuba, los suelos de las unidades de producción de cultivos varios con el transcurso de los años han sido influenciados por prácticas agrícolas como el monocultivo. Unido a esto, la no incorporación de residuos de cosechas, el uso de fertilizantes minerales para compensar el aporte de nutrientes, el uso inadecuado de la maquinaria agrícola que incide directamente en la compactación e invierte el prisma del suelo y el riego excesivo en suelos con pendientes; han producido una fuerte declinación de sus niveles en el suelo. De acuerdo con Davis (1986) tales prácticas requieren la cuantificación de la variabilidad espacial del suelo en todo el campo.
El manejo de la fertilidad del suelo está basado en la adopción de prácticas que permitan potenciar y estimular la diversidad edáfica, un suministro equilibrado de nutrientes para evitar carencias y bloqueos, prácticas de manejo para mejorar la eficiencia de la dinámica del agua evitando su déficit y evitando la posible acumulación de sales y técnicas de gestión de la materia orgánica (González-Pérez et al., 2011). El contenido de MO en suelos es uno de los parámetros de fertilidad del suelo de mayor interés debido a su papel en la estructura y a su reconocida influencia en la dinámica de solutos (Prieto-García et al., 2014). La variabilidad espacial depende de la propiedad que se analice, siendo más variables las propiedades químicas que las físicas. Aquellas propiedades que más se afectan por el manejo del suelo serán las que presenten la mayor variabilidad (Córdoba et al., 2016; Santiago-Mejía et al., 2018).
El objetivo de la investigación fue caracterizar la variabilidad espacial de MO en suelos Pardos mullidos medianamente lavados de áreas agrícolas cultivadas con boniato en la provincia Villa Clara, mediante el análisis de los resultados obtenidos por métodos químicos convencionales.
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio y colecta de muestras de suelo
La investigación se desarrolló en la Empresa Agropecuaria Valle del Yabú, situada en la periferia norte del municipio Santa Clara, provincia Villa Clara. Esta unidad tiene como tarea fundamental la producción de cultivos varios. Se seleccionaron áreas agrícolas cultivadas con boniato (I. batatas) cv. INIVIT B- 2005, sobre un suelo Pardo mullido medianamente lavado (Hernández et al., 2015). En este cultivo se obtienen rendimientos muy bajos a nivel nacional, aun cuando es uno de los más consumidos, por lo que es necesario analizar aquellos factores que puedan incidir en estos resultados. Las muestras de suelo se colectaron en la unidad básica de producción cooperativa UBPC-3 Jesús Menéndez, y en las unidades estatales de base UEB Albarrán, UEB Pirey, UEB Pararrayo (Figura 1).
Figura 1 Distribución de las áreas agrícolas y los tipos de suelo en la Empresa Agropecuaria Valle del Yabú
Estas muestras de suelo fueron colectadas durante el año 2016 en dos niveles:
Las dimensiones de las diferentes áreas agrícolas que forman parte del paisaje edáfico, estaban en el rango de 0,86 a 1,85 ha. Se colectaron un total de 72 muestras de suelo en la UBPC-3 Jesús Menéndez y en las UEB de Pararrayo, Albarrán y Pirey (Tabla 1).
Tabla 1 Muestras de suelo colectadas en el paisaje edáfico (set de calibración)
| Área agrícola | Dimensiones (ha) | No. muestras |
|---|---|---|
| Pararrayo | 0,86 | 9 |
| UBPC-3 | 1,64 | 18 |
| Albarrán | 1,72 | 21 |
| Pirey | 1,85 | 24 |
| Total | 6,07 | 72 |
Para este nivel se utilizó una barrena agroquímica, trazando una diagonal imaginaria que comienza y termina a 10 m de los bordes de cada área muestreada. Se tomaron 30 submuestras de la capa arable (0 - 20 cm) y con las mismas fueron conformadas muestras compuestas de 1 kg de suelo, hasta completar el número para cada una de estas áreas. Adicionalmente, en la misma profundidad de 0 - 20 cm, se tomaron 24 muestras de suelo en dos campos específicos, pertenecientes a la zona agrícola de Conyedo (desde el punto de vista administrativo la zona agrícola de Conyedo actualmente pertenece a la UEB Albarrán) y a la UEB Albarrán con un área de 0,72 y 0,80 ha respectivamente (Tabla 2).
Tabla 2 Muestras de suelo colectadas en campos específicos (set de validación)
| Área agrícola | Dimensiones (ha) | No. muestras |
|---|---|---|
| Conyedo | 0,72 | 24 |
| Albarrán | 0,80 | 24 |
Se utilizó un esquema de muestreo aleatorio estratificado. Todas las muestras de suelo fueron envasadas en bolsas de nylon con capacidad de 1 kg que se etiquetaron y trasladaron hacia el cuarto de muestras del laboratorio de suelos y biofertilizantes, perteneciente al Centro de Investigaciones Agropecuarias (CIAP), de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas (UCLV).
Análisis químico convencional
Las muestras de suelo se secaron al aire a temperatura ambiente hasta obtener peso constante, se tamizaron con un tamiz de 0,5 mm, homogeneizaron y se les realizó el análisis químico convencional, con el método de Walkley-Black (1934) para determinar el porciento de materia orgánica.
En la Tabla 3 se resumen los rangos y niveles de materia orgánica del suelo utilizado en la investigación para evaluar las concentraciones existentes en las áreas agrícolas.
Tabla 3 Clasificación de los niveles de materia orgánica de suelo
| Materia orgánica (%) | Nivel |
|---|---|
| <1,50 | Muy Bajo |
| 1,50 - 3,00 | Bajo |
| 3,10 - 5,00 | Mediano |
| > 5,00 | Alto |
Fuente: López et al. (1981)
Análisis de la variabilidad espacial de la materia orgánica del suelo
Para comparar la variabilidad de la materia orgánica a lo largo del paisaje edáfico y dentro de un campo específico, se utilizó el coeficiente de variación (CV). Los resultados se clasificaron en las tres clases (Tabla 4).
Tabla 4 Clasificación de la variabilidad espacial del suelo
| CV (%) | Nivel |
|---|---|
| <25 | Baja |
| 25 - 50 | Moderada |
| 50 - 100 | Alta |
Leyenda: CV- coeficiente de variación
Fuente: Aweto (1982 )
Procesamiento de los datos
El rango, media, mediana, asimetría, curtosis, mínimo, máximo, desviación estándar, coeficiente de variación y los histogramas de frecuencia, se obtuvieron al procesar los datos con las funciones estadísticas incluidas en el Paquete de herramientas de análisis de Microsoft Excel 2007.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Variabilidad espacial de la materia orgánica del suelo en el paisaje edáfico
El análisis de los valores de media, mínimo y máximo y desviación estándar de la concentración de la materia orgánica del suelo en el paisaje edáfico de la Empresa Agropecuaria Valle del Yabú, se presenta en la Tabla 5.
Tabla 5 Media, mínimo, máximo y desviación estándar de la materia orgánica del suelo en el paisaje edáfico
| Área agrícola | Media | Min | Max | DE | Clasificación del % MO |
|---|---|---|---|---|---|
| % | |||||
| Pararrayo | 1,87 | 1,15 | 2,66 | 0,48 | Muy bajo - Bajo |
| UBPC-3 | 1,86 | 0,69 | 2,74 | 0,59 | Muy bajo - Bajo |
| Albarrán | 3,27 | 2,70 | 4,59 | 0,68 | Bajo - Mediano |
| Pirey | 1,85 | 0,86 | 2,74 | 0,42 | Muy bajo - Bajo |
Leyenda: Min- mínimo valor observado; Max- Máximo valor observado; DE- desviación estándar de los datos de referencia; MO- materia orgánica del suelo
En todas las áreas se observaron medias entre 1,86 y 1,87 %, excepto en el área agrícola de Albarrán con 3,27 %. Para esta zona también se observaron los valores mínimos y máximos más altos con 2,70 % y 4,59 % respectivamente. Estos valores de materia orgánica clasifican en el rango de muy bajo a bajo en todas las áreas, excepto Albarrán que está en el rango de bajo a mediano.
La cantidad de materia orgánica en estos campos agrícolas es el resultado de la incorporación o la pérdida de la misma, a través de la descomposición y los resultados obtenidos coinciden con los reportados por López y Espinosa (1995) que expresan como el manejo basado en la media de la fertilidad ya no es suficiente para mantener rendimientos altos sostenibles en una agricultura empresarial u otro tipo de agricultura de menor intensidad. Igualmente, es común observar una sobrefertilización de las áreas de bajos rendimientos, pero no son utilizados suficientes nutrimentos en las áreas de altos rendimientos. El continuar con el manejo basándose en la media de la fertilidad solamente incrementa la variabilidad y reduce la productividad del área agrícola. Cuando estas condiciones se hacen aparentes es necesario iniciarse con manejo por sitio específico.
El histograma de la materia orgánica del suelo con respecto al paisaje edáfico se muestra en la Figura 2. La frecuencia de distribución es bimodal con dos máximos locales en los intervalos de 1,20 a 1,80 % y de 2,40 a 3,00 %. Estos intervalos contienen, respectivamente, 23 y 22 muestras de suelo, que representan 31,94 % y 30,55 % del total analizado. Este histograma muestra coeficientes de curtosis y de asimetría positivos con valores de 0,90 y de 0,93 respectivamente.
A la izquierda del primer máximo absoluto existen valores (4) que representan el 5,55 % del total y se clasifican de muy bajos, mientras que los que se ubican a la derecha del mismo (15) constituyen el 20,83 % del total de muestras analizadas y sus valores de 1,80 a 2,40 % se clasifican como bajos. A la derecha del segundo máximo absoluto se ubican ocho (8) muestras con valores entre 3 y 4,80 % que se clasifican como medianos y representan el 11,11 % del total.
Los coeficientes de variabilidad espacial (CV) para las áreas muestreadas en el paisaje edáfico se muestran en la Tabla 6. Desde los límites de CV utilizados en esta investigación, ambos parámetros tuvieron una variabilidad moderada (25 <CV <50 %). Por otro lado, el CV más bajo se obtuvo en Albarrán (20,65 %) que al igual que las áreas del Pirey indica una baja variabilidad para este parámetro de fertilidad del suelo.
Tabla 6 Variabilidad espacial de la materia orgánica del suelo en el paisaje edáfico
| Área agrícola | CV (%) | Clasificación |
|---|---|---|
| Pararrayo | 25,66 | Moderada |
| UBPC-3 | 30,55 | Moderada |
| Albarrán | 20,65 | Baja |
| Pirey | 22,52 | Baja |
La variabilidad clasificada como moderada se debió probablemente a las prácticas de manejo de fertilizantes aplicadas a estas áreas. Estos resultados pudieran ser una motivación para incrementar el nivel de investigaciones relacionadas con el grado de variabilidad espacial de la materia orgánica en este paisaje edáfico. Lo anterior coincide con lo reportado por Guimarães - Couto et al. (1997) y Chacón - Iznaga et al. (2014). De acuerdo con Corwin et al. (2003) la variabilidad espacial influye en la medida y el número de muestras de suelos necesarias para caracterizar los parámetros de fertilidad del suelo de un área de interés. Sobre los aspectos más críticos del análisis de suelo, Adamchuk et al. (2004) y Tarqui (2018) enfatizan en la obtención de muestras representativas, colectadas a una distancia espacial apropiada, con una profundidad adecuada y durante una época conveniente.
Variabilidad espacial de la materia orgánica del suelo en campos específicos
En la Tabla 7 se muestran los estadísticos descriptivos de la concentración de materia orgánica de las muestras de suelo colectadas en dos campos específicos pertenecientes a la Empresa Agropecuaria Valle del Yabú. En el área de Albarrán se observaron los valores mínimos más altos con 2,62 %, mientras que los máximos más elevados correspondieron a Conyedo. Para ambos campos específicos estos valores de materia orgánica clasifican en el rango de bajo a mediano.
Tabla 7 Media, mínimo, máximo y desviación estándar de la materia orgánica del suelo en campos específicos
| Campos específicos | Media | Min | Max | DE | Clasificación del % MO |
|---|---|---|---|---|---|
| % | |||||
| Conyedo | 2,87 | 2,08 | 3,55 | 0,48 | Bajo - Mediano |
| Albarrán | 2,91 | 2,62 | 3,44 | 0,59 | Bajo - Mediano |
Leyenda: Min- mínimo valor observado; Max- Máximo valor observado; DE- desviación estándar de los datos de referencia; MO- materia orgánica del suelo
Los histogramas de distribución de frecuencia para las muestras de suelo colectadas en campos específicos muestran que, para el área agrícola de Conyedo se observa un máximo local correspondiente a una distribución de frecuencia de 18 muestras (75% del total en el intervalo de 2,60 a 3,20 %) cuyos valores se clasifican de bajos a medianos (Figura 3a). El mayor número de las muestras restantes se distribuyó hacia el lado derecho de este máximo local e incluyó un total de 4 muestras para un 16,67 % de todas las analizadas en este grupo, donde sus valores en el rango de 3,2 a 3,8 % se clasifican como medianos. Igualmente, a la izquierda de este máximo absoluto solo se distribuyeron dos muestras que equivalen al 8,33 %.
En el caso del histograma de frecuencia de las muestras colectadas en Albarrán (Figura 3b), de un total de 24 muestras de suelo, se obtuvo un máximo local de 12 en el intervalo de 2,85 a 3,05 %, lo que representa el 50 % del total. Estos valores se clasifican de bajos a medianos según la escala utilizada. Hacia la izquierda de este máximo, se distribuyeron la mayoría de las muestras restantes (37,5 %) con valores de 2,60 a 2,85 %, considerados bajos.
Leyenda: a) Campo específico del área agrícola de Conyedo; b) Campo específico del área agrícola de AlbarránFigura 3 Distribución de la frecuencia de la materia orgánica del suelo en campos específicos
No obstante, estos resultados pueden haber estado influenciados por el efecto del manejo agrotécnico puesto en práctica en los sistemas de producción agrícola utilizados por la empresa para la producción de cultivos varios y que tienen una influencia directa en el contenido de materia orgánica del suelo. Entre estas prácticas de manejo se incluyen los patrones de mecanización de los sistemas agrícolas cubanos convencionales.
Las prácticas agrícolas con uso intensivo de maquinaria y el déficit en la aplicación de materia orgánica causan el deterioro de la estructura del suelo y aumentan la compactación. Específicamente, en el manejo de la fertilización del suelo, de acuerdo con los datos reportados por el Instituto de Suelos, el 69,6 % de los suelos son reportados con bajos contenidos de materia orgánica; mientras que el 43,3 % están erosionados en un rango que varía de fuerte a mediano. Esto causa limitaciones en la productividad agrícola, por lo que resulta importante adoptar alternativas agroecológicas para acometer de forma gradual acciones de manejo capaces de contribuir a minimizar estos efectos negativos sobre el suelo y brinden soluciones positivas a corto, mediano y largo plazo.
En la Tabla 8 se muestran los CV para los campos específicos muestreados. Los mayores valores se observaron en Conyedo mientras que el CV más bajo se obtuvo en Albarrán. Estos resultados implican una variabilidad espacial moderada y baja para estos campos respectivamente, de acuerdo a los criterios de clasificación utilizados. En correspondencia con los Whelan y Mcbratney (2000) y Rizo-Mustelier et al. (2017) el manejo por sitio específico de los cultivos tiene como objetivo el ajuste de prácticas agronómicas acordes a la variabilidad espacial y temporal de los factores que inciden en el rendimiento. Para ello es necesario que la magnitud de dicha variabilidad sea suficiente para justificar un manejo diferenciado y que a su vez tenga una estructura espacial acorde a las posibilidades de manejo.
CONCLUSIONES
La materia orgánica del suelo mostró una variabilidad espacial de baja a moderada con coeficientes de variación de 22,52 a 30,55 % en el paisaje edáfico y de 19,13 a 37 % en los campos específicos.
Se recomienda replicar esta investigación con la inclusión de otras propiedades químicas del suelo, en este y en otros tipos de suelos de importancia agrícola de la provincia de Villa Clara
