Contenidos de carbono orgánico en suelos bajo diferentes coberturas vegetales y de cultivo
Contents of soil organic carbon under different agricultural and vegetation cover
M.Cs. Lucía A. Castillo-Pacheco,I Dr.C. Jose I. Bojórquez-Serrano,I Dr.C. Alberto Hernández-Jiménez,II Dr.c. Diego García-ParedesI
IUniversidad Autónoma de Nayarit, Ciudad de la Cultura Amado Nervo C.P. 63190, Tepic, Nayarit, México.
IIInstituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), gaveta postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba, CP 32 700.
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RESUMEN
El carbono orgánico del suelo (COS) representa el mayor almacén de carbono (C) en los ecosistemas terrestres. La deforestación de las coberturas vegetales naturales y el uso agrícola intensivo incrementan las emisiones de CO2 a la atmósfera y por tanto aceleran los procesos del cambio climático global. El objetivo de este trabajo fue cuantificar los contenidos de COS bajo diferentes coberturas vegetales y de cultivo en la cuenca del río Mololoa, en el estado de Nayarit, México. A partir de la cartografía de regionalización geomorfológica, de las coberturas y uso del suelo existentes y con el apoyo de un sistema de información geográfica, se establecieron 27 sitios de muestreo. En cada uno se colectaron muestras de suelo de 0 a 30 cm de profundidad con tres repeticiones por cada sitio. A las muestras obtenidas se les determinó la densidad aparente, la concentración de COS y se calculó el C almacenado en los primeros 30 cm de profundidad. El mayor contenido de COS se encontró en los bosques de encino (140 Mg ha-1). Los contenidos de COS de los pastizales, vegetación secundaria, bosques de pino, cultivos y selvas fueron estadísticamente iguales con 99, 83, 73, 53 y 53 Mg ha-1, respectivamente. Las coberturas con suelos que tienen los mayores contenidos de CO fueron el bosque de encino por tener la mayor concentración, y las zonas de cultivo, por tener la mayor superficie ocupada dentro de la cuenca.
Palabras clave: bosques primarios, bosque tropical, uso de la tierra.
ABSTRACT
Soil organic carbon (SOC) represents the major soil reservoir in the terrestrial ecosystems. The deforestation and the intensive agriculture use increases the CO2 emissions to the atmosphere, promoting the processes related with global climatic change. The objective of this work was to measure the content of SOC under different vegetation covers at the Mololoa basin in Nayarit State, Mexico. Using geomorphological regionalization and land use maps by geographic information system, 27 sampling sites were established. For each soil sampling of 30 cm depth, with three replicates in each site. The samples obtained were analyzed for bulk density, the organic carbon concentration and the carbon content within the top 30 cm depth. The was calculated oak forest had the highest SOC content (140 Mg ha-1). The SOC contents under grassland, secondary vegetation, pine forest, crop land and tropical forest were similar among them (99, 83, 73, 53 and 53 Mg ha-1, respectively). The land cover with higher SOC content were oak forest for its higher SOC concentration and the crop land for its higher area occupied within the studied basin.
Key words: primary forests, tropical forests, land use.
INTRODUCCIÓN
]]> En el ciclo terrestre del carbono, el suelo contiene la mayor cantidad en interacción con la atmósfera, se estima que hay alrededor de 1,500 Pg C a 1 m de profundidad y cerca de 2,456 a dos metros; la vegetación (650 Pg) y la atmósfera (750 Pg) almacenan considerablemente menos cantidades que los suelos (1). Los flujos entre el carbono orgánico del suelo y la atmósfera son importantes ya que contribuyen con las emisiones de CO2 y con ello al calentamiento global (2, 3).
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio
La cuenca del río Mololoa abarca 618 km2 de la cuenca del río Santiago-Aguamilpa en la parte central del estado de Nayarit, México, se localiza entre las coordenadas 21o44´15´´; 21o16´13´´ de Latitud Norte y 105º39´01´´; 105º00´53´´ de Longitud Oeste. Está delimitada por estructuras volcánicas aisladas, principalmente los volcanes San Juan, Coatepec, Tepeltiltic, Sangangüey y la caldera de Tepic (todas ellas originarias del Cuaternario, sobre un basamento del Terciario). La zona en estudio presenta seis ambientes morfogenéticos; sierra volcánica con laderas escarpadas del volcán San Juan, escudo volcánico con calderas, sierra volcánica con estrato volcanes, lomeríos, superficies de lomeríos y laderas de la cuenca baja y la llanura aluvial. Los primeros cinco corresponden a superficies erosivas representadas por sierras y escudos volcánicos, laderas y lomeríos de los volcanes San Juan, Sangangüey y calderas de Tepic y Tepeltitic; mientras que el último, a la llanura aluvial–valle de Matatipac (17).
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El clima de la región es cálido subhúmedo con lluvias en verano y régimen de lluvia invernal de 4 %, presenta una diversidad local que va de templado subhúmedo en la parte más alta de los volcanes (12-18 oC), semicálido en la parte media de la cuenca (valle Matatipac) (18-22 oC), y cálido en la sección baja hacia la desembocadura con el río Santiago (mayor a 22 oC). La precipitación media anual es de 1 180 mm (18).
La formación de suelos está en dependencia de los relieves y los tipos de rocas volcánicas; en la parte del volcán San Juan, que en sus últimas etapas tuvo erupciones de pómez y cenizas volcánicas, se desarrollan Andosoles, Cambisoles y Regosoles; mientras que en el resto de las laderas de la cuenca hay Leptosoles, Alisoles, Luvisoles, Feozems y Cambisoles. En las partes depresionales del valle, donde hay drenaje deficiente da lugar a la manifestación del proceso de gleyzación y se forman los Gleysoles. En general todos los suelos presentan pH ácido (entre 4,9 y 6,9) (19).
El 38 % de la superficie de la zona presenta vegetación natural y el 44 % son tierras de cultivo (caña de azúcar, aguacate y maíz, principalmente), el resto son vegetación secundaria, construcciones y cuerpos de agua. Las principales coberturas vegetales son bosques de encino y de pino, distribuidos en las elevaciones mayores de los volcanes y con tasa de deforestación de 0,1 ha año-1 (20); y las selvas y pastizales se localizan en la parte baja de la cuenca, con ritmo de pérdida de 0,3 ha año-1 (20).
Las especies dominantes en cada cobertura son para el bosque de pino (Pinus devoniana, Pinus montezumae y Pinus pseudosptrobus), bosque de encino (Quercus glaucescens, Quercus laeta y Quercus obtusata), vegetación secundaria (Belotia mexicana, Bocconia arborea, Byrsonima crassifolia, Cecropia peltata, Cochlospermun vitifolium, Croton panamensis, Guazuma ulmifolia, Helicteres guazumaefolia, lantana camara, Luhea candida, Trema micranta, Psidium sartorianum, Psidium guajava, Tecoma stans, Montano akarvinski, Phitolacca rugosa, Rawolfia heterophylla, Solanun mtorvum, Waltheria americana y Zanthoxylon fagara), pastizales con diversas especies de los géneros (Aristídia, Bouteloua, Panicum, Eragrostis, Stipa, Trachypogon y Trisetum) y cultivos (Saccharum officinarum, Persea americana y Zea mays) (21).
Selección de sitios de muestreo
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Para la selección de los sitios de muestreo se tuvo en cuenta, por un lado, la regionalización geomorfológica de la cuenca del río Mololoa, a nivel de ambientes morfogenéticos, paisajes geomorfológicos y tipos de relieve (17), y por otro, el estudio de coberturas vegetales y usos del suelo (20). Con el apoyo del sistema de información geográfica ArcView 3.2, sobre la base de las unidades de los seis paisajes geomorfológicos se sobrepusieron primero, las unidades de cuatro grandes grupos de cobertura, en este caso de vegetación natural, vegetación secundaria, tierras de cultivo y tierras eriales; para este estudio no se tuvieron en cuenta los cuerpos de agua (presas y ríos) y las coberturas con asentamientos humanos. Seguido de las unidades de los siete grupos de cobertura de bosque de encino (Be), bosque de pino (Bp), selvas (Se), vegetación secundaria (matorral) (Vs), pastizal (Pa), cultivos (Cu) y suelos desnudos (Sd) (Figura 1).
El criterio de selección de los sitios de muestreo fue de al menos una muestra compuesta por relieve diferente en cada grupo de cobertura, lo que resulto en un total de 27 sitios: Be seis, Bp tres, Se dos, Vs seis, Pa tres, Cu seis y Sd uno. La distribución de sitios está en función de los relieves que afectó cada grupo de cobertura vegetal y cultivo. En cada sitio seleccionado, se diseño un triángulo de 10 m cada lado y en sus vértices se tomaron muestras individuales de suelo a 30 cm de profundidad y se determinó la densidad aparente con el método del cilindro (100 cm3).
Determinación de carbono orgánico del suelo (COS)
Para determinar el COS las muestras de suelo se prepararon según el método AS-01 (22), para lo que se secaron al aire y luego se separaron las gravas de suelo fino mediante tamizado de 0,5 mm. La determinación de la materia orgánica del suelo se realizó a través del método de Walkley y Black (AS-07), el cual se basa en la oxidación de carbón orgánico del suelo por medio de una disolución de dicromato de potasio y el calor de reacción que se genera al mezclarla con ácido sulfúrico concentrado. Se aplicó como corrección el factor 1,298 (1/0,77).
La cantidad de carbono orgánico en suelo se estimó usando la siguiente ecuación:
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COS=CO (Da) m
donde:
COS=Carbono orgánico total en suelo por superficie (Mg ha-1);
CO= Carbono orgánico total (%)
Da= Densidad aparente (g/cm3)
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m= Profundidad del suelo (cm)
Análisis y representación de los datos
A los valores de COS se les realizó un análisis de varianza bajo un diseño completamente al azar, considerando los tipos de cobertura como tratamientos. El valor del estadístico de normalidad (Shapiro-Wilk) fue de 0,924 (<0,0001). A los contenidos medios de carbono (Mg ha-1) se les aplicó una prueba de rango múltiple (Duncan α=0,05), mediante el software SAS versión 9.1 (23).
Con el SIG se representaron los contenidos promedio de las diferentes coberturas vegetales y de cultivo (Figura 2). Asimismo, al tener en cuenta la superficie que cubre cada tipo de cobertura vegetal y de cultivo, dentro de la cuenca, se calcularon los contenidos de COS con que contribuyen en la zona estudiada.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
]]> El mayor contenido de COS se encuentra en la cobertura de bosque de encino (140,4 Mg ha-1), por encima de los suelos bajo otras coberturas. Los contenidos de COS de las coberturas de pastizal, vegetación secundaria, bosque de pino, cultivo y selvas fueron estadísticamente iguales con 99,0, 83,5, 73,5, 53,5 y 53,2 Mg ha-1 respectivamente. Finalmente, el suelo desnudo tuvo el contenido más bajo de todas las coberturas estudiadas con 16,3 Mg ha-1 (Tabla).
CONCLUSIONES
AGRADECIMIENTOS
]]> Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, por la beca otorgada a la primera autora (CVU 447226) para la realización de los estudios de Maestría en Ciencias Biológica Agropecuarias en el área de Ciencias Ambientales.
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Recibido: 14/01/2015
Aceptado: 30/10/2015
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