Vertisols characteristics in peripheral areas of Havana

Dr.C. Alberto Hernández Jiménez,^I Ms.C. Violeta Llanes Hernández,^III Ms.C. Dagoberto López Pérez,^IV Ms.C. Jesús Rodríguez Cabello^II

^IInvestigador Titular del Departamento de Biofertilizantes y Nutrición de las Plantas, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), gaveta postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, CP 32 700.
^IIInvestigador Auxiliar del Departamento de Fisiología y Bioquímica Vegetal, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), gaveta postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, CP 32 700.
^IIIProfesora, Universidad Nacional Agraria de la Habana (UNAH).
^IVDirector de la Finca “La Rosita”, Unión de Jóvenes Comunistas de Cuba (UJC) Nacional.

RESUMEN

Los Vertisoles constituyen suelos con características muy particulares, que en el mundo se vienen estudiando desde diferentes puntos de vista (génesis, clasificación, caracterización) y sobre todo en los últimos años en relación con el agrietamiento y la disponibilidad del agua en estos suelos. En este trabajo se presentan los últimos criterios para diagnosticar las características que definen la clasificación de estos suelos; tanto por las clasificaciones mundiales (Soil Taxonomy y World Reference Base), como en Cuba. Se muestran además las propiedades morfológicas, químicas y algunas físicas de tres perfiles de Vertisoles estudiados en áreas periféricas de la Habana, en partes bajas del relieve, bajo clima tropical subhúmedo con precipitaciones que oscilan entre 1100 y 1300 mm al año. Se destaca finalmente que es la primera vez que se diagnostican estos suelos en las provincias cercanas a Ciudad de la Habana (provincias de Mayabeque y Artemisa).

Palabras clave: vertisol, Cuba, características.

ABSTRACT

Vertisols are soils constituted by very particular characteristics that are being studied in the world from different approaches (genesis, classification and characterization) and overall in the last years in relation with soil cracking and water availability in these soils. This paper presents the last criteria to the diagnosis of characteristics that define the classification of vertisols; at a world level (Soil Taxonomy and World Reference Base), as well as in Cuban clasification. Also, physical, morphological and chemical properties are shown in three soil profiles studied near City of Havana, in low parts of the relief with a tropical sub humid climate with 1100 to 1300 mm of rainfall in the year. Finally this paper highlights that it is the first time of the characterization and classification of Vertisols in provinces near to Havana City (Mayabeque and Artemisa province).

Key words: vertisol, Cuba, characteristics.

Los Vertisoles constituyen un grupo de suelos que presentan características particulares entre las cuales se tienen: presencia de bloques prismáticos con caras de deslizamiento (slickensides), agrietamiento en época de seca y muy plástico en condiciones de sobrehumedecimiento, con un microrrelieve gilgai. Ellos se forman principalmente en las regiones de clima tropical y subtropical relativamente seco, con climas alternantes de sequía y lluvia; en las regiones de clima templado estos suelos no son muy extensivos; por ejemplo en los países de la Unión Europea tienen una extensión de 36 000 km2 (solamente 0,88 % del territorio total) (1).

Estos suelos se forman por un proceso que se denomina vertisolización (2), el cual se describe detalladamente por algunos autores (3). Las condiciones de formación de los mismos, por lo general son: relieve de llanura, alternancia de sequía y humedad, vegetación variable (desde pastizales hasta bosques) y sobre todo formado a partir de sedimentos arcillosos con predominio de minerales arcillosos de alta dispersión (esmectitas). Además resulta necesario cierto tiempo para que los bosques prismáticos que se forman en el suelo puedan desarrollar las caras de deslizamientos.

Las características de este grupo de suelos muy particular se estudia en forma permanente, tanto de sus características y clasificación (4, 5), como del cambio de sus propiedades por el manejo (6) y también con relación a los problemas de dilatación y contracción que ocurre en ellos por el cambio de la humedad (7) y además los problemas del humus y la energía en ellos (8).

Por la clasificación de suelos norteamericana Soil Taxonomy (9), los Vertisoles se diagnostican por tener dentro de los 100 cm del espesor superior del suelo, una capa de 25 cm o más de espesor, que tiene caras de fricción o agregados en forma de cuña inclinados de 10 a 60 grados; y además 30 % o más de arcilla entre la superficie del suelo mineral y una profundidad de 18 cm.

Por la clasificación de suelos del WRB (5) los Vertisoles se diagnostican por la presencia de un horizonte vértico, el cual se caracteriza por tener 30 o más de arcilla, y agregados estructurales inclinados de 10 a 60 grados, y slickensides o caras de fricción. La presencia de bloques prismáticos con caras de deslizamientos bien definidas es mostrada muy claramente en un libro sobre estructura del suelo editado recientemente (10). ]]>
En Cuba estos suelos fueron diagnosticados inicialmente como Negros Tropicales (11), posteriormente como Vertisoles (12), manteniéndose este nombre en la nueva versión de clasificación genética de los suelos (13).

Por esta última versión de clasificación de los suelos de Cuba, los Vertisoles se diagnostican por la presencia de un horizonte vértico, el cual presenta las siguientes características:

• Un espesor de al menos 60 cm dentro de una capa de 150 cm medida desde la superficie.
• Puede presentarse desde la superficie al ocurrir la manifestación de microrrelieve gilgai o estar recubierto por un horizonte mullido.
• Textura arcillosa en todo su espesor, con contenido de arcilla mayor de 40 %.
• Estructura en bloques prismáticos (grandes o medianos) a masivos, con caras brillantes bien manifiestas que recubren los agregados.
• En estado húmedo es plástico y en estado seco es duro y se agrieta.
• Alta capacidad de cambio de bases, con predominio en ocasiones del magnesio sobre el calcio dentro del complejo de intercambio.
]]> Predominio de minerales arcillosos del tipo de las esmectitas.

Los Vertisoles ocupan una extensión en nuestro país de 695 000 ha, presentándose en casi todas las provincias de Cuba, siendo la de mayor extensión la provincia de Granma donde ocupan un área de 228 000 ha; siendo las de menor extensión Pinar del Río (700 ha), Matanzas (12 500 ha) y la antigua provincia Habana (14 100 ha). Como se puede observar en las provincias occidentales donde predominan suelos muy evolucionados (Ferralíticos, Alíticos y Ferrálicos), no hay una manifestación extensiva de estos suelos, y solamente hace poco tiempo se presentó las características de un perfil de este suelo (14), cerca de Campo Florido.

En un trabajo anterior (15) se presenta la formación de propiedades vérticas en suelos Fersialíticos en los alrededores de La Habana; en este trabajo se plantea el objetivo de mostrar las características de tres perfiles de Vertisoles, cercanos a la Habana, ya que este Grupo de suelos hasta ahora ha sido poco diagnosticado en esta región.

MATERIALES Y MÉTODOS

La provincia de la Habana en su mayor parte está sustentada por calizas miocénicas, que en gran parte se extienden hacia el Sur, dando lugar a la formación de suelos Ferralíticos Rojos que constituyen la llamada “Llanura Roja de la Habana”, hoy día forma parte de las nuevas provincias de Mayabeque y Artemisa.

Estas calizas debido al tectonismo erosivo durante el período Cuaternario está lavada en algunas partes, que trae como consecuencia el afloramiento de rocas subyacentes de edad más antigua (Paleógeno y Cretácico), formando un sinclinal como se muestra en el esquema. ]]>
En este esquema se observa como desaparecen las calizas duras del Mioceno, que cubren la superficie y se desarrolla un relieve más joven pero con rocas más antiguas en las laderas y en las depresiones se presentan sedimentos arcillosos carbonatados. En las laderas se forman suelos Pardos y Húmicos Carbonáticos y en las depresiones suelos Pardos vérticos y Vertisoles. Los datos climáticos fueron tomados del Atlas Nacional de Cuba (16).

Para este estudio se caracterizan tres perfiles de Vertisoles, uno tomado cerca del Guatao, en la Finca La Fe y los otros dos en Fincas desde la bajada de Tapaste (Finca El Carmelo) hasta Campo Florido (Finca “La Rosita”, de la UJC Nacional).

Los perfiles se describen según la metodología de otros autores (17) y se clasifican por el sistema de clasificación de suelos de Cuba (13), el World Reference Base (5) y la Soil Taxonomy (9).

Las muestras de suelos fueron analizadas en el laboratorio del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas por los siguientes métodos analíticos:

• pH en agua, por potenciometría, relación suelo:agua 2:1 materia orgánica según Walkley and Black Carbono, por división del porcentaje de materia orgánica entre 1,724 Fósforo asimilable por Oniani Cationes cambiables por acetato de amonio y acetato de sodio Potasio asimilable, por cálculo del potasio intercambiable.
• La composición mecánica del suelo se determina por el método de Bouyoucos, utilizando pirofosfato de sodio y exametafosfato de sodio como dispersante. La densidad de volumen se determinó por el método de los cilindros, utilizando cilindros de 100 cm³ de volumen y la reserva de carbono se realizó por cálculo según la fórmula internacional:
]]>

RC = %C. Profundidad en cm. Dv (kg dm^-3) = RC en Mg ha^-1

A continuación se presentan las descripciones de los perfiles de suelos estudiados.

Perfil P-1

Fecha: 17/4/08
Localización: Guatao, Finca "La Fe"
Altura (msnm): 65 ]]> Coordenadas: N: 355.350; E: 348.650
Provincia: Habana
Factores de formación
Posición fisiográfica del lugar: Parte baja en terreno ondulado
Topografía del terreno circundante: Ondulado a fuertemente ondulado
Microrrelieve: Se observa en algunas partes microrrelieve gilgai
Pendiente donde se tomó el perfil: 3 %
Vegetación o uso de la tierra: Pastos con algunos árboles
Clima: Tropical subhúmedo; Precipitaciones: 1300 mm
Temperatura media: 24,5 °C ]]> Material de origen: Materiales transportados carbonatados
Tiempo: Cuaternario
Drenaje superficial: Deficiente
Drenaje interno: Deficiente
Diagnósticos
Proceso de formación: Vertisolización
Horizontes de diagnóstico: Principal: Vértico; Normal. Mullido, cálcico
Características de diagnóstico: Contenido variable de carbonatos
Clasificación:
Cubana: Vertisol Crómico, mullido y cálcico, lavado ]]> Soil Taxonomy: Calcic-chromic Haplustert
WRB: Grupo: Vertisol; Unidad: Vertisol mólico, cálcico (crómico)





Perfil D3

Fecha: 12 de febrero de 2009 Localización: Guatao, Finca La Rosita
Altura (msnm): 65
Coordenadas: N: 367.200; E: 379,000 ]]> Provincia: Mayabeque
Factores de formación
Posición fisiográfica del lugar: Terraza alta
Topografía del terreno circundante: Ondulada y llana
Microrrelieve: Manifestación de microrrelieve gilgai
Pendiente donde se tomó el perfil: 2 %
Vegetación o uso de la tierra: Arboleda de mango con pastos naturales
Clima: Tropical subhúmedo. Precipitaciones:1100 mm; Temperatura media: 24,7 °C
Material de origen: Aluvio-deluvio arcilloso con carbonatos
Tiempo: Cuaternario ]]> Drenaje: Interno: Deficiente; Externo: Deficiente
Diagnósticos:
Proceso de formación: Vertisolización
Horizontes de diagnóstico: Principal: Vértico
Normal: Mullido, cálcico
Características de diagnóstico: Con contenido variable de carbonatos
Clasificación del suelo:
Cubana (1999): Vertisol Pélico mullido y cálcico, carbonatado
Soil Taxonomy (2006): Calcic Haplustert
WRB (2006): Grupo: Vertisol; Unidad: Vertisol mólico, cálcico (calcárico, pélico) ]]>
Perfil EC-1

Fecha: 10 de junio de 2009
Localización: Fondo de valle, entre lomas de calizas, detrás de Escaleras de Jaruco.
Hoja Cartográfica: Jaruco
Altura (msnm): 100
Coordenadas: N: 357.350; E: 382.800
Provincia: Mayabeque
Factores de formación ]]> Posición fisiográfica del lugar: Ondulado
Topografía del terreno circundante: Ondulado y llano
Microrrelieve: Se observan irregularidades en la superficie del terreno
Pendiente donde se tomó el perfil: 4-6 %
Vegetación o uso de la tierra: Pastos debajo de arboleda de naranja de 10-12 años
Clima: Precipitaciones:1300 mm;
Temperatura media:24,3 °C
Material de origen: materiales transportados carbonatados y caliza dura subyacente
Drenaje: Interno: Malo; Externo: Regular
Diagnósticos: ]]> Proceso de formación: Vertisolización
Horizontes de diagnóstico: Principal: Vértico
Normal: Mullido, cálcico
Características de diagnóstico: Con contenido variable de carbonatos
Clasificación del suelo:
Cubana: Vertisol Pélico mullido y cálcico, medianamente lavado
Soil Taxonomy: Calcic Haplustert
WRB: Grupo: Vertisol; Unidad: Vertisol mólico, cálcico (pélico)

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

]]> La descripción de los perfiles de suelos demuestra en primer lugar sus características morfológicas. En los tres perfiles es común el horizonte principal vértico, que los permite clasificar dentro del Agrupamiento de Vertisoles, también se destacan por la presencia de un horizonte A, mullido, debido a la vegetación de pastos bajo el cual se encuentran, aunque en los perfiles D-3 y EC-1 los pastos acompañan a plantaciones de frutales, mango y naranja, respectivamente.

Es importante señalar además, que estos suelos presentan carbonato de calcio, con horizonte cálcico en los tres perfiles, aunque en los perfiles P-1 y EC-1, no hay reacción a los carbonatos en la parte superior y media del perfil. Sin embargo, en el perfil D-3, reacciona desde la superficie. Esto puede ser debido a dos causas, por un lado que los materiales transportados arcillosos en el perfil P-1 están mezclados con materiales que provienen de zona de suelos evolucionados ferralítico y ferrálico, por lo que los sedimentos están más lavados (por eso es que este suelo tiene carácter crómico y se diferencia como Vertisol Crómico) y además para el caso del perfil EC-1 es posible sea debido al régimen de lluvia un poco mayor en el año.

Los tipos de perfiles que se presentan son:

P-1: Am-Bv-Cca
EC-1: Am-Bv-Cca
D-3: Amk-Bvca-Cca
]]> donde:

m: significa horizonte mullido
v: significa horizonte vértico
ca: significa horizonte cálcico (carbonatos secundarios)
k: indica presencia de carbonatos (carbonatos primarios)

Otra característica que distingue a estos suelos es el porcentaje en arcilla, el cual es mayor de 50 % en un espesor de un metro de profundidad, medido desde la superficie (Tabla I), correspondiendo al contenido propio de los Vertisoles. El tipo de arcilla se deduce por la suma de bases cambiables, elevada, que indica que son minerales arcillosos de alta dispersión, del grupo de las esmectitas (Tabla II).

Los suelos son de reacción cerca de lo neutro (perfil EC-1) hasta alcalina (perfiles P-1 y D-3). Con contenido en materia orgánica mayor de 3.0, posiblemente debido a la acción de los pastos en la acumulación de la materia orgánica durante mucho tiempo. Son suelos altos en bases cambiables, con una relación calcio: magnesio aceptable (entre 2 y 6). El contenido en magnesio cambiable es algo diferente en el perfil D-3, que tiende a aumentar, al igual que el sodio, que tiende a ser más alto en profundidad (esto puede ser debido a la presencia de lutitas y productos de su intemperización en estos suelos) (Tabla II). ]]>
Los perfiles estudiados se distinguen además por el contenido de las reservas de carbono (Tabla III), que oscilan entre 38 y 44 t ha^-1, para la capa de 0-20 cm y alcanza valores mayores de 85 t ha^-1 para la capa de 0-50 cm. Esta reserva relativamente alta de carbono en estos suelos es debido a la acción de los pastizales y en el caso de los perfiles D-3 y EC-1 de los frutales también. Hay numerosos resultados sobre la eficiencia de los pastizales en la captura y secuestro del carbono, no solamente en Vertisoles, sino además en otros tipos de suelos (18, 19, 20).

Es necesario destacar además que estos suelos al contrario de los Gleysoles, puede capturar buena cantidad de carbono en la capa de 0-100 cm, ya que puede alcanzar reservas mayores de 150 t ha^-1.

De esta forma se evidencia que los Vertisoles en esta región pueden ser una fuente adecuada para la captura y secuestro de carbono, en la lucha contra el cambio climático.

 

CONCLUSIONES

• Por primera vez se profundiza en la caracterización de Vertisoles en la región aledaña a la Ciudad de la Habana.
• En la región del sinclinal de Campo Florido hacia El Guatao, se puede presentar en las partes bajas del relieve Vertisoles, en condiciones de un clima tropical subhúmedo con precipitaciones que oscilan entre 1100 y 1300 mm al año.
]]> Los Vertisoles estudiados bajo vegetación con pastos tienen un horizonte A mullido y un horizonte C, cálcico, aunque pueden ser variables por el lavado de carbonatos por el perfil.
• Se demuestra además que los Vertisoles en la región de estudio, constituyen una fuente adecuada para la captura y reserva de carbono.

 

REFERENCIAS

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Recibido: 8 de octubre de 2012
Aceptado: 4 de septiembre de 2013

 

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Dr.C. Alberto Hernández Jiménez, Investigador Titular del Departamento de Biofertilizantes y Nutrición de las Plantas, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), gaveta postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, CP 32 700. Email: ahj@inca.edu.cu

]]> 1 2008 85 2 1989 446 3 2006 255 4 2012 92 208-210 5 USS Working Group World Reference Base 2008 117 6 2008 26 2 2 161-170 7 2008 8 2009 27 2 2 85-96 9 Soil Survey Staff 2010 365 10 2010 80 11 1971 4 1 1 1-21 12 Instituto de Suelos 1975 36 13 1999 64 14 2010 31 1 1 41-47 15 2011 32 2 2 5-10 16 1970 34-44 17 1995 45 18 2010 34 2 2 19 2008 32 1 1 20 2012 10 3 3 208-229