ARTÍCULO ORIGINAL

 

Efectos del cambio climático en suelos de regiones ganaderas de la llanura cársica meridional Habana - Matanzas, Cuba

 

Effects of climate change on soils of cattle regions from the southern karst plain Habana - Matanzas, Cuba

 

 

J. M. Febles González¹, J. Somoza Cabrera¹, Marina B. Vega², N. Amaral Sobrinho³, A. Calderín García³, and J.M. Febles Díaz¹

¹Universidad de La Habana, Zapata y G, Vedado, Plaza de la Revolución, Ciudad de La Habana, C.P. 10 400

²Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echeverría”, CUJAE, Ave. 114 No. 11901, Marianao, Ciudad Habana

³Universidad Federal Rural do Rio de Janeiro. Br 465 km 7, Seropédica - R J, Brasil

 

 

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RESUMEN

Actualmente, los efectos del cambio climático conducen a procesos generalizados de degradación de suelos en regiones ganaderas, con graves consecuencias ambientales, sociales y económicas. Esto tiene especial significación en las regiones cársicas del Occidente de Cuba, que coincide con las zonas de mayor producción agrícola, densidad de población y con las cuencas de abastecimiento de agua más importantes de varias provincias. A partir de investigaciones realizadas por más de tres décadas en establecimientos ganaderos de referencia, y mediante  la combinación de datos cualitativos y cuantitativos, este artículo expone los efectos de la antropogénesis intensiva y el cambio climático en la evolución espacio - temporal de las propiedades de los suelos. Entre ellos, la disminución del contenido de materia orgánica, aumento del pH, valores de compactación con umbrales de densidad aparente superiores a 1.34 Mg.m^-3, reforzamiento de los procesos cársico - erosivos, salinización, y otros que coexisten zonal y espacialmente en un dominio esencialmente superficial (A + B0-50 cm), con marcada tendencia a incrementarse. Estos resultados se deben interpretar como base indispensable para el diseño de estrategias de mitigación y adaptación con enfoque agroecológico en regiones de Cuba.

Palabras clave: erosión, sostenibilidad, regiones cársicas.

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ABSTRACT

Currently, the effects of climate change lead to widespread processes of soil degradation in cattle regions, with serious environmental, social and economic consequences. This have especially significant in the karst regions of western Cuba, which coincides with the areas of highest agricultural production, population density and the most important water supply basins of several provinces. Based on researches carried out for more than three decades in reference livestock farms, and through a combination of qualitative and quantitative data, this article exposes the effects of intensive anthropogenesis and climate change on the spatial - temporal evolution of soil properties. Among them, the reduction of organic matter content, pH increase, compaction values with apparent density thresholds higher  than 1.34 Mg.m^-3, reinforcement of karstic-erosive processes, salinization, and others that coexist zonally and spatially in an essentially superficial domain (A + B0-50 cm), with a marked tendency to increase. These results should be interpreted as an indispensable basis for the design of mitigation and adaptation strategies with an agro-ecological approach in regions of Cuba.

Key words: erosion, sustainability, karst regions.

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INTRODUCCIÓN

El efecto del cambio climático (CC) es más acentuado y acelerado en regiones tropicales y subtropicales, debido a las interacciones de las características de los suelos y el clima con las prácticas agrícolas (Solano et al. 2006) y las transformaciones de los bosques en sabanas por la influencia antropogénica (Morales et al. 2003 y Costa et al. 2007). En este contexto, los pastizales poseen gran potencial sin explotar para mitigar el CC, al absorber y almacenar CO₂. Según informes de la FAO (2010), los pastos y los suelos destinados a pastoreo representan un sumidero de carbono, que podría superar al que ofrecen los bosques, si se utilizan adecuadamente. En Cuba, las áreas ganaderas cuentan con más de 50 variedades de pastos, entre las que se incluyen gramíneas, leguminosas y otras especies herbáceas y arbóreas tropicales perennes, con alta eficiencia en la captación de la energía solar. Muchas de estas especies son del sendero fotosintético C₄, de raíces profundas, que se adaptan a diferentes tipos de suelos con mínimos insumos importados (Milera 2011).

El sector agropecuario representa una de las actividades más vulnerables al CC. Mientras que en el 2000, las producciones agropecuarias eran responsables de la emisión de 1.6 GtC*a^-1, en 2007 esa cifra fue de 8.0 GtC*a^-1, con aumento medio anual de 0.91 GtC*a^-1 (Gerber et al. 2013). De esas emisiones, las producciones pecuarias eran responsables de la mayor parte, debido a la digestión entérica y a la falta de manejo de las excretas de grandes rebaños, ambas generadoras de metano. Según Bonilla y Lemus (2012), esto puede representar de 7.2- 70 %, con respecto al total de emisiones de gases de efecto invernadero en diferentes países. Gutiérrez et al. (2012) refieren que esas emisiones de gases tienen capacidad de calentamiento 23 veces superior a la del dióxido de carbono.

Los cambios en las condiciones climáticas medias también pueden incrementar la frecuencia de irregularidades en la distribución y concentración de las lluvias y de eventos extremos, como son los huracanes, las inundaciones y sequías, entre otros fenómenos, que favorecen los procesos de desertificación (Changnon 2009). Para Cuba, las sequías, las penetraciones del mar y, particularmente, los huracanes, constituyen eventos meteorológicos extremos relacionados con las afectaciones del CC. Sus períodos de duración son cada vez más prolongados y severos (Nadarajah 2005 y Elsner et al. 2008). En el caso de los huracanes, en los últimos 200 años han ocurrido un total de 127, de ellos 12 se produjeron durante 2001 - 2008, con el consecuente efecto social y económico (ONEI 2013) y afectaciones notables en los procesos de degradación de los suelos.

A partir de investigaciones realizadas durante los últimos 30 años por Febles-González et al. (2014), relacionadas con la evaluación de la erosión de los suelos en establecimientos ganaderos de referencia de la Llanura Cársica Meridional Habana-Matanzas con diferentes tecnologías en áreas de pastos y de pastos para forrajes, y al considerar los estudios pioneros de Bennett (1926) y Bennett y Allison (1962), el objetivo de este artículo fue evaluar los efectos principales del CC en la degradación de los suelos Ferralíticos Rojos en establecimientos ganaderos, para adoptar estrategias de mitigación y adaptación.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

La investigación se desarrolló en varios establecimientos ganaderos de referencia, ubicados en la porción central de la Llanura Cársica Meridional Habana - Matanzas (figura 1), con suelos históricamente sometidos a la antropogénesis, y a dinámica cársico-erosiva, que muestra diferentes grados de desarrollo, conforme a las condiciones de uso y manejo a que han estado sometidos durante los últimos 30 años.

La metodología empleada en la investigación se sustentó en la aplicación del sistema integrador de métodos cualitativos y cuantitativos (Febles 2007), que incluye la utilización de modelos para evaluar la erosión de los suelos. Se utilizó el modelo MMF (Morgan et al. 1984 y Morgan 2001) para evaluar las pérdidas de suelos en el Centro de Inseminación Artificial “Rosafé Signet” (carso de llanuras) y en el distrito pecuario Nazareno (carso de alturas). Este modelo se aplicó con resultados satisfactorios por Vega et al. (2011, 2013) y Febles-González et al. (2012), a pesar de que en Cuba está poco generalizada aún la utilización de modelos para evaluar las relaciones entre los procesos de degradación de los suelos y el CC. Asimismo, se caracterizaron 32 perfiles principales, con muestras de suelos por profundidades cada 10 cm a partir de la superficie hasta el nivel de los horizontes de diagnóstico erosivo A + B0-50cm. Se utilizó información de 208 pluviómetros, contenida en CENHICA (1997), con un período de funcionamiento promedio de los equipos de 40 años que, según Vigoa (2000), resulta una información confiable. Con estos datos, se calculó el Índice Modificado de Fournier (Arnoldus 1980) y el Índice de Concentración de las Precipitaciones (Oliver 1980). Los impactos temporales de las variables climáticas se estimaron con modelos estadísticos empíricos.

La región recibe, aproximadamente, del 76 – 80 % de las precipitaciones que ocurren en las actuales provincias Mayabeque y Artemisa (Herrera 1996). La lámina anual muestra valores comprendidos entre 1 400 – 1 600 mm (figura 2).

Los suelos más difundidos son del Agrupamiento Ferralítico Rojo (Paneque et al. 1991) y se clasifican por la IUSS Working Group WRB (2007) y Soil Survey Staff (2010) como Nitisoles y Alfisol o Ultisol, respectivamente. La composición textural posee, generalmente, contenidos de arcilla mayores de 60 %, con horizonte B argílico bien drenado y pH entre 6.0 y 7.0.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La masa ganadera se caracteriza por poseer resistencia limitada a los factores climáticos adversos (radiación solar, temperaturas, sequías y otros). Las predicciones realizadas en los diferentes escenarios de CC indican que las precipitaciones se incrementarán en algunas regiones, mientras que en otras aumentará la sequía, en una distribución temporal y espacial bastante irregular (Fischer et al. 2002, Fischlin 2007 y FAO 2008). No obstante, las proyecciones climáticas realizadas mediante modelos climáticos muestran que, hacia finales del siglo XXI, el clima será más cálido, seco y extremo en el área investigada (tabla 1), con incremento de la temperatura máxima y media superficial (contrario a las expectativas) y aumento en los niveles medio de precipitaciones.

Como promedio, de 1991 a 2011, se constató incremento de la temperatura máxima en 0.1ºC y nivel de precipitaciones de 11 milímetros. Sin embargo, hubo comportamientos de importancia por su posible efecto en la ganadería, como en la región de Güira de Melena, donde el incremento de la temperatura máxima y media fue superior al promedio para el territorio (0.3 ºC) y en la localidad de Colón, con valores de temperatura máxima de 0.5 ºC, inferior al del período de referencia.

Con respecto a las precipitaciones, los niveles en el territorio no se corresponden con la dinámica promedio registrada para Cuba. Todas las estaciones informan aumento de las precipitaciones con respecto al período de referencia, excepto en la estación de Tapaste, cuyos valores se redujeron en casi 2 mm y las estaciones de Güines, Jovellanos y Jagüey Grande, cuyos incrementos  fueron menores (0.3, 1.6 y 4.6 ºC, respectivamente). Esto conlleva a la disminución progresiva de la productividad primaria neta de los ecosistemas agropecuarios, así como de la densidad potencial de biomasa.

En la figura 3 se muestra el mapa del índice modificado de Fournier, que evidencia el grado de agresividad climática que caracteriza a la región estudiada, con valores que fluctúan entre 185 y 195 mm, evaluados como muy altos. Estos índices indican que la erosividad pluvial es, en general, elevada, según European Communities (1992).

Esta circunstancia ha contribuido al mayor efecto de los procesos erosivos, inducidos por el escurrimiento eventual que tiene lugar durante cada lluvia intensa, incrementándose con ello el hidromorfismo y los procesos de carbonatación-disolución de los materiales carbonatados informados por Febles González et al. (2012) en depresiones cársicas (dolinas) del Centro de Inseminación Artificial Rosafé Signet, distrito Pecuario Guayabal y Aljibe entre otros. La figura 4 muestra el mapa del ICP, en el que se observa que los valores calculados oscilan entre 13 y 14 %, según Oliver (1980), lo que corresponde a una distribución moderadamente estacional (figura 4).

Los valores del ICP evidencian que las precipitaciones se distribuyen en determinados meses del año, manteniendo así su efecto erosivo durante ese intervalo de tiempo (Vega y Febles 2008). Si esta característica se conjuga con la erosividad muy alta, derivada de los valores del IMF, se puede afirmar que a pesar de que los eventos de lluvia se producen en una determinada estación, son muy agresivos, por lo que influyen significativamente en la degradación de los agroecosistemas, ya que propician los procesos cársicos-erosivos con disolución de las calizas, cuyas manifestaciones más evidentes resultan la amplitud de las fisuras por corrosión ("cortamiento precoz") que ha dado lugar a una evolución secuencial de las formas cársicas superficiales especialmente dolinas, descritas por Febles-González et al. (2009) en establecimientos ganaderos de la provincia Mayabeque. Adicionalmente la concentración de CO₂ con aumentos de la temperatura promedio del aire a nivel de 2 – 5 ºC por efectos de CC e incrementos en las concentraciones de iones H+ por la actividad microbiana del suelo producen ácidos húmicos y fúlvicos (García et al. 2014), que generan un aumento en las reacciones de equilibrio que rigen el proceso de carbonatación y ulterior disolución de las calizas. Por tanto, los efectos del CC refuerzan los procesos cársico – erosivos, generados por las características de las precipitaciones en la región investigadas.

La influencia del CC también puede apreciarse en la modificación que han experimentado algunas propiedades de los suelos en los últimos años entre ellas, la MO, el pH y la densidad.

La materia orgánica (MO) es considerada el indicador por excelencia para medir la sostenibilidad de los agroecosistemas (Febles-González et al. 2014). Los suelos Ferralíticos Rojos fueron caracterizados por Bennett (1926), con contenidos de MO entre 2.58 - 7.35%  lo que les concedía fertilidad elevada y respecto al equilibrio ácido – base, Bennett y Allison (1962), informaron valores moderadamente ácidos comprendidos entre 6.05 a 6.61. Sin embargo en la actualidad (Tabla 2) se destacan los profundos cambios que han tenido lugar a lo largo del tiempo evidenciados por el elevado promedio del pH (7.62) y de la densidad del suelo (1.30 Mg.m^-3) (Febles-González et al. 2009), lo cual coincide con Hernández et al. (2006), quienes lo atribuyen a la acción conjunta de procesos de degradación asociados al CC con incremento de las temperaturas en 0.9 ºC en las llanuras de Cuba en los últimos 60 años y en especial en las áreas destinadas a pastoreo y cultivos varios.

Estas diferencias disminuyen gradualmente en profundidad, lo que revela el carácter esencialmente externo o tangencial de los procesos morfogenéticos, reforzados en las últimas décadas por el CC, con acciones conjuntas y simultáneas, lo que corrobora las descripciones de Hernández et al. (2006), y Febles-González et al. (2014) para el territorio.

No obstante, aún coexisten espacios con diversidad biológica funcional, al amparo de una vegetación que ha permanecido prácticamente virgen o al abrigo de la regeneración natural del componente arbóreo, que al actuar como un barbecho inducido propicia cierta resiliencia (Astier-Calderón et al. 2002). En estas condiciones, la remoción de las fracciones del suelo es prácticamente nula, positiva o muy lenta (Febles 2007), con predominio de la pedogénesis y el mantenimiento de las propiedades del suelo.

Los suelos ferralíticos rojos de la porción central de la Llanura Cársica Meridional Habana-Matanzas se sustentan sobre rocas calizas u otros materiales carbonatados con distinto grado de impurezas (Gounou 1997 y Febles 2007). En los últimos 30 años, las estimaciones de las pérdidas de estos suelos evidencian que los proceso cársico- erosivos que los afectan permiten realizar pronósticos de pérdidas no tolerables, en las localidades Rosafé Signet y  Aljibe en la subcuenca Mampostón, que comprometen el futuro de los suelos ferralíticos rojos en estas localidades. Esta situación se debe a las variaciones climáticas, como resultado del CC (Planos 1999 y Webster et al. 2005), cuya expresión más característica se asocia al paso frecuente de los huracanes por las provincias de Mayabeque y Artemisa y al incremento de las pérdidas de suelo (tabla 3).

En el año 2003, para recuperar el fondo de tierra destinado al cultivo de pastos para forrajes, las autoridades del Centro de Inseminación Artificial “Rosafé Signet” vertieron en la dolina No. 3, 20 camiones de suelo ex situ, con capacidad de 5 a 7 t, que representó un volumen de más de 100 t. En la fase ejecutiva de la investigación se pudo constatar que la dolina no se rellenó y que el proceso de disolución a través del ponor continúa. Esta práctica no fue efectiva desde el punto de vista ambiental, ya que obstruyó justamente las vías de drenaje por las que tiene lugar el escurrimiento (ponores), así como tampoco lo fue en el orden económico.

Los volúmenes de pérdidas alcanzan hasta 13.71 t ha^-1año^-1 (tabla 3), y superan los valores umbrales de tolerancia propuestos por la USLE (Soil Survey Staff 2010), al igual que las tasas de formación de suelos derivados de rocas calizas en Cuba. A partir de esos resultados, se realizó un pronóstico (tabla 4) de las tendencias futuras de las pérdidas de suelos.

Este pronóstico no ha tenido en cuenta el inevitable proceso de ampliación morfométrica de las formas de absorción cársica o “dolinización” (con marcada tendencia hacia el endorreísmo), las prácticas de manejo y cambios en el uso de la cobertura edáfica, los eventos meteorológicos extremos asociados al CC, entre otros factores. Por ello, las magnitudes de pérdida de suelos podrían ser mucho más drásticas e irreversibles, y el proceso cársico  puede alcanzar así su fase paroxismal y una reducción sustancial del fondo de tierra útil, lo que coincide con los resultados obtenidos por Wang et al. (2004) y López-Vicente et al. (2009), en regiones similares.

Las estrategias de mitigación y adaptación ante el cambio climático requieren que se implementen acciones relacionadas con los aspectos sociales y económicos, desde la perspectiva de garantizar su sostenibilidad biológica a corto, mediano y largo plazo. En este contexto, los sistemas diversificados, integrados, independientes y descentralizados que produzcan energía, alimento humano y animal, sin afectar el ecosistema, constituyen uno de los principales retos de la ganadería. Las áreas ganaderas en la Llanura Cársica Meridional Habana-Matanzas cuentan con más de 50 variedades de pastos, los que con un manejo estratégico del suelo y el agua pueden fijar carbono (y nitrógeno, en el caso de las leguminosas) a diferentes profundidades, evitar la erosión y mitigar el CC. Asimismo, la aplicación de los principios de las tecnologías existentes, ajustados a las condiciones edafoclimáticas y agroecológicas de la localidad, pueden constituir el éxito de los sistemas de producción sostenibles.

La aplicación de MO exógena constituye una alternativa sustentable y una estrategia promisoria para la recuperación de suelos degradados en áreas de pastizales, puede reducir la erosión y disminuir las pérdidas derivadas de la quema y el sobrepastoreo, por tanto ayudar a retener cantidades mayores de carbono. La capacidad de las sustancias húmicas para mejorar las condiciones del suelo es una propiedad bien establecida, capaz de aumentar la estabilidad de los agregados (Piccolo et al. 1997), así como también funcionar como donante de electrones para la respiración microbiana (Lovley et al. 1996).

Los materiales compostados (vermicompost y compost), fuentes de sustancias húmicas, pueden constituir una alternativa eficiente para atenuar el efecto de la salinidad de los suelos mediante el aumento del contenido de materia orgánica, aumento de la comunidad microbiana y mejora de los atributos químicos y físicos (Lakhdar et al. 2009 y García et al. 2014). Al mismo tiempo, la aplicación de vermicompost mejora la productividad y el rendimiento de los cultivos en diferentes regímenes de riego (Yang et al. 2015). En el contexto actual de los CC, la disminución en la disponibilidad de agua para la ganadería constituirá un desafío. La aplicación de sustancias húmicas, obtenidas a partir de vermicompost, a gramíneas, leguminosas y otras especies herbáceas y arbóreas tropicales perennes (figura 5), mejorará algunas características metabólicas relacionadas con la resistencia antiestrés, además de aumentar el crecimiento radicular (García et al. 2014).

Otra consideración es la defensa de la diversidad biológica. Según algunos cálculos, el potencial de diversidad biológica de los pastizales es tan solo ligeramente inferior al de los bosques. Pero existen evidencias de que el número de especies de animales y plantas y de microorganismos que residen en las tierras de pastoreo disminuye de forma alarmante a causa de la gestión inadecuada, el cambio de usos del suelo y, recientemente, a causa del CC.

Además de estas alternativas, la producción animal también puede desarrollar medidas de adaptación derivadas de la aplicación de los resultados del mejoramiento genético animal, al introducir razas más tolerantes a las altas temperaturas, capaces de mantener su productividad con menor consumo de agua o que posean otras características apropiadas al ambiente en que se manejen.

El sector agrario, caracterizado como un sistema de producción abierto, es una de las actividades que más se vincula, y que es más vulnerable al CC. En los últimos 30 años, se evidencian cambios en las propiedades de los suelos de la Llanura Cársica Meridional Habana-Matanzas, como consecuencia de una antropogénesis intensiva, modulada por el CC en determinado ambiente, específicamente el cársico, a pesar de que los suelos ferralíticos rojos poseen gran capacidad para “digerir” los cambios. Sin embargo, parece que estos, y los que potencialmente vendrán, podrían acelerar su degradación o disminuir su capacidad productiva. Esta propiedad resiliente dependerá de la magnitud de las amenazas y del acierto en las prácticas de manejo que se implementen.

Los efectos más notables se expresan, principalmente, en las profundidades de los horizontes de diagnóstico A + B_0-50, con el descenso progresivo de los contenidos de materia orgánica, aumentos de pH, valores de compactación con umbrales de densidad aparente superiores a 1.34 Mg.m^-3, reforzamiento de los procesos cársico-erosivos, salinización, entre otros, con marcada tendencia a incrementarse.

Existen evidencias importantes de que el cambio de las variables climáticas, en especial la temperatura media superficial, y los niveles de precipitaciones promedios influyen en los procesos de degradación de los mejores suelos de Cuba. Sin embargo, estas evidencias no resultan conclusivas, en cuanto a que tales procesos de pérdida de suelos sean resultado, única y fundamentalmente del CC. A los efectos climáticos se le adicionan más de 50 años de prácticas agrícolas inadecuadas y de explotación y uso de los recursos de forma irracional, lo que hace que su agroproductividad sea muy vulnerable a los cambios y variaciones del clima.

Es necesario recopilar mucha más información para profundizar en las causas y diagnosticar claramente los problemas que se pueden generar, como base indispensable para el diseño de estrategias de mitigación y adaptación, con enfoque agroecológico en regiones que aportan, aproximadamente, 30% de la producción agropecuaria de Cuba.

 

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Recibido: 8/2/2016

Aceptado: 6/2/2017

 

 

J. M. Febles González. Universidad de La Habana, Zapata y G, Vedado, Plaza de la Revolución, Ciudad de La Habana, C.P. 10 400. Email: [e-mail]