Clases 4- Interacciones entre arboles - suelo Curso pregrado SASP

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M a r i a H e l e n a S o u z a d e A b r e u , P h D .
m h a b r e u @ l a m o l i n a . e d u . p e
INTERACCIONES ENTRE 
ÁRBOLES/ ARBUSTOS – SUELO
CONTENIDO
• Introducción
• Fijación de Nitrógeno
• Materia Orgánica y Reciclaje de Nutrientes
• Mejora en la Eficiencia de Uso de Nutrientes
• Control de Erosión
INTRODUCCIÓN
• En SSP, la presencia de los árboles/arbustos puede 
contribuir a:
 Mejorar la productividad del suelo, y
 Por ende favorecer el desarrollo del estrato 
herbáceo
INTRODUCCIÓN
• Algunos de los mecanismos más importantes son 
(Nair, 1993):
 Fijación de nitrógeno
 Reciclaje de nutrientes
 Mejora en la eficiencia de uso de nutrientes
 Mantenimiento de la materia orgánica
 Control de erosión
INTRODUCCIÓN
• Sin embargo, en muchos sistemas de plantación 
donde se usan especies herbáceas como 
cobertura, más aún si son leguminosas, esos 
mecanismos pueden funcionar en el sentido 
inverso (Reynolds, 1995)
Interacciones entre árboles/ arbustos - suelo
INTRODUCCIÓN
• El efecto conjunto de los diversos mecanismos que 
inciden en el mejoramiento de la productividad del 
suelo puede ser tan fuerte, que en muchos casos 
sobre-compensa en efecto negativo del 
sombreamiento.
INTRODUCCIÓN
• Bronstein (1984) encontró que cuando el pasto 
estrella africana (Cynodon nlemfuensis) estaba 
asociado con árboles de:
 Amasisa (Erythrina poeppigiana) sometidos a 
podas semestrales: La producción de pasto 
aumentó en 3 veces en relación al monocultivo no 
fertilizado
 Laurel (Cordia alliodora): La producción de pasto 
incrementó un 55%
 Además, esas diferencias resultaron en una mayor 
habilidad competitiva contra las malezas de hoja 
ancha
Cuadro 1. Producción de fitomasa y calidad nutritiva de pasto
estrella (Cynodon nlemfuensis), cultivado solo o en asocio con Laurel
(Cordia alliodora) o Amasisa o Poró (Erythrina poeppigiana)
INTRODUCCIÓN
• Hay evidencias que la respuesta de las gramíneas 
al mejoramiento de la fertilidad del suelo, cuando 
asociadas a Erytrina poepiggiana (Amasisa), es 
influenciado por la tolerancia a la sombra de cada 
genotipo (Bustamante, 1991).
INTRODUCCIÓN
• Pastos con tolerancia media:
Pasto Guinea (Panicum maximum), Brachairia brizantha cv 
Marandú, Pasto Estrella Africana (Cynodon nlemfuensis) y 
Brachiaria humidicola produjeron más biomasa en el asocio 
con Amasisa que en monocultivo ( >10 a 30% ).
• Pastos con baja tolerancia a la sombra:
Brachiarya dictioneura y Pasto Elefante Enano (Pennisetum cv. 
Mott) disminuyeron su rendimiento en 11% en asocio con 
Amasisa.
Cuadro 2. Producción de fitomasa y calidad nutritiva em ocho
gramíneas tropicales solas o en asocio con Amasisa (Erythrina
poeppigiana)
Fijación de Nitrógeno
¿Cuáles árboles/ arbustos fijan nitrógeno?
• La fijación simbiótica es un mecanismo importante en la 
economía del N en muchos SSP, en espacial en aquellos que 
involucran leguminosas.
• La fijación de nitrógeno ha sido frecuentemente asociada con 
las leguminosas, pero esto ocurre siempre y cuando estas logren 
establecer una relación simbiótica con los rizobios (Rhizobium y 
Bradyrhizobium).
• Se ha demostrado habilidad para fijar nitrógeno en el 92-94% de 
las especies pertenecientes a las tribus Mimosidadeae y 
Papilionoideae, pero apenas en el 34% de las especies de la 
tribu Caesalpinoiedae.
Fijación de Nitrógeno
¿Cuáles árboles/ arbustos fijan nitrógeno?
• También ocurre fijación de nitrógeno en otros árboles que 
establecen asociación simbiótica con actinomicetos del género 
Frankia, como la Casuarina spp. y el Alnus spp.
• Entre las especies se destaca el Aliso (Alnus culminata), por seu
una especie arbórea frecuentemente encontrada en asocio 
con pastos en los trópicos de altura (Russo, 1990). 
Ej. Molinopampa, Ceja de Selva
Fijación de Nitrógeno
¿Cuánto nitrógeno pueden fijar los árboles/ arbustos?
• Con frecuencia se ha sobrestimado la cantidad de N fijado por 
las leguminosas arbóreas (Szott el al., 1991)
• En la literatura ha reportes de hasta 500 kg de N2/ha/año en 
leguminosas arbóreas; sin embrago, métodos más precisos han 
permitido estimar que la actividad fijadora de N en leguminosas 
arbóreas puede alcanzar hasta 300 kg de N2/ha/año (Dart, 1994)
• Los valores correspondientes en leguminosas herbáceas son de 
100 a 150 kg N2/ha/año
Fijación de Nitrógeno
¿Cuánto nitrógeno pueden fijar los árboles/ arbustos?
• Muchos factores inciden sobre la cantidad de N atmosféricos 
fijado por las leguminosas y eventualmente transferido a las 
especies acompañantes
• La cantidad de N fijada es función de:
Cepa de rizobio
 Especie de leguminosa
 Proporción de leguminosas en la pastura y/o densidad de árboles
 Fertilidad del suelo
Condiciones climáticas
 Frecuencia e intensidad de podas o defoliaciones
Grupos de Inoculación Cruzada
Grupo Ejemplos
Grupo de la alfalfa Alfalfas y todas las
especies de Medicago.
Grupo del trébol Trébol rojo, trébol blanco y 
variedades de tréboles.
Grupo de las arvejas 
(guisantes)
Arvejas, lentejas y habas.
Grupo de los frejoles Todas las variedades del 
frejol.
Grupo de la soya Todas las variedades de 
soya.
Grupo de las leguminosas 
forrajeras
Kudzú, Desmodium sp., 
maní forrajero, esparrago.
Grupo de plantas específicas Algarrobo, garbanzo.
NODULACIÓN EFECTIVA VS. NO EFECTIVA
Nódulos efectivos Nódulos no efectivos
Situados en corona de raíz 
principal
Localizados en raíces 
secundarias
Menos numerosa Más numerosa
Mayor tamaño Menor tamaño
Corte transversal: color 
rosado rojo (presencia de 
leghemoglobina)
Corte transversal: color 
verde-marrones
Cantidad Media de Nitrógeno Fijado por Hectárea 
por Algunas Leguminosas 
Leguminosa Nitrógeno fijado (kg/ha)
Alfalfa
Trébol ladino
Trébol híbrido
Trébol rojo
Kudzú
Trébol blanco
Lenteja
Medicago sp.
Garbanzo
Soya
Maní
Frejol
220
203
135
129
121
117
117
88
75
66
48
45 20
Localidad
Porcentaje de proteína Aumento debido a 
la inoculación
En plantas 
inoculadas
En plantas no 
inoculadas
Porcentaje Kg / TM
Canadá 17.81 15.60 2.2 44.00
Illinois 16.80 12.30 4.5 90.00
Minnesota 21.60 19.70 1.9 38.00
Nebraska 15.10 9.10 6.0 120.00
Wisconsin 26.80 23.80 3.0 60.00
Promedio 19.60 16.10 3.5 70.40
Aumento del Contenido de Proteína del Heno de Alfalfa 
a causa de la Inoculación 
MATERIA ORGÁNICA Y 
RECICLAJE DE NUTRIENTES
• El reciclaje de nutrientes en los SSP ocurre a través 
de la senescencia de biomasa aérea y la muerte 
de las raíces, tanto de las leñosas cuanto del 
estrato herbáceo. Eso se da a través del material 
podado que es dejado en el campo, y por medio 
de las excretas que los animales depositan durante 
el pastoreo/ ramoneo
RECICLAJE ENTRE COMPONENTES 
ARBÓREO, PASTURA Y ANIMAL
FIG. MODELO DE RECICLAJE DE NUTRIENTES EN 
SISTEMAS SILVOPASTORILES (FUENTE: REYNOLD, 1995)
MATERIA ORGÁNICA Y 
RECICLAJE DE NUTRIENTES
• En SSP de baja productividad y en aquellos 
sometidos a defoliación directa de los animales, la 
extracción de nutrientes es generalmente baja, por lo 
que el reciclaje es un mecanismo eficaz para prevenir 
una pérdida rápida del potencial productivo del 
sistema
• En cambio, en aquellos sistemas con altos niveles de 
extracción, como es el caso de los bancos forrajeros 
manejado bajo esquema de “corte y acarreo”, la única 
forma de sostener la productividad es mediante la 
aplicación de altos niveles de fertilización (Oviedo, 1995)
BOMBEO DE NUTRIENTES 
 Con frecuencia se ha generalizado que el efecto 
de “bombeo de nutrientes” es una de las ventajas 
de los sistemas agroforestales (Nair, 1993)
 En tal caso se supone que todas las leñosas 
perennes poseen sistemas radiculares pivotantes 
que les permitan extraer nutrientes de sectores 
más profundos del perfil del suelo donde no llegan 
las raíces de la vegetación herbácea
 Estos se hacen disponibles a los forrajes mediante 
la descomposiciónde hojas y ramas caídas
BOMBEO DE NUTRIENTES 
 Sin embargo, el denominado “efecto de 
bombeo” no ocurre en todas condiciones, pues su 
presentación dependerá:
 De la morfología del sistema radicular de las especies 
componentes del sistema
 Del tipo de material usado para el establecimiento de las 
leñosas 
 Del Manejo de defoliación que se les aplique
“BOMBEO DE NUTRIENTES” 
(FUENTE: REYNOLDS, 1995)
a) “Bombeo efectivo”: Leñosa con sistema radicular profundo 
(SRP) y pastura con sistema radicular superficial (SRS)
b) “Competencia”: Leñosa y pastura con sistema radicular 
con SRS
c) “No Bombeo”: Leñosa con SRS y pastura con SRP
FIG. LA OCURRENCIA DEL “EFECTO DE BOMBEO DE NUTRIENTES” EN UN SSP, DEPENDE 
DE LA MORFOLOGÍA DE LAS RAÍCES DE LOS ÁRBOLES/ARBUSTOS Y DE LOS PASTOS
BOMBEO DE NUTRIENTES 
 Así por ejemplo, en bancos forrajeros constituidos 
por Erythrina poeppigiana (Amasisa) y Gliricidia
sepium (Matarratón) sembradas por estacas, y 
sometidas a defoliaciones frecuentes, los sistemas 
radiculares son bastantes superficiales 
(Pezo e Ibrahim, 1996)
 En tal caso, mas bien puede haber competencia 
por nutrientes entre las raíces de los arbustos y 
pasturas
RECICLAJE DE NUTRIENTES
Factores que inciden sobre la cantidad de nutrientes 
reciclados por las leñosas
• Fertilidad del suelo
• Producción de 
biomasa
• Estado fenológico
• Capacidad de retener 
hojas
• Época del año
• Manejo de podas
• Relación C/N
• Relación lignina/N
• Presencia de 
compuestos 
fenológicos que 
inhiben la actividad 
microbial (Ej. Taninos)
RECICLAJE DE NUTRIENTES
Factores que inciden sobre la cantidad de 
nutrientes reciclados por las leñosas
• Fertilidad del suelo: 
 El potencial de reciclaje de nutrientes a través de la biomasa 
senescente es mayor en suelos de alta fertilidad
• Producción de biomasa:
 En alguna medida, el reciclaje es proporcional a la 
cantidad de biomasa producida, pero puede ser 
modificado por la capacidad de retención de hojas que 
posea la planta, así como el manejo de podas al que estén 
sometidas
RECICLAJE DE NUTRIENTES
Factores que inciden sobre la cantidad de 
nutrientes reciclados por las leñosas
• Estado fenológico - Capacidad de retener hojas -
Época del año - Manejo de podas:
 La importancia del reciclaje a través de las raíces ha sido 
poco estudiado en el caso de las leñosas. Hay indicaciones 
de que estás se comportan de manera similar a lo 
observado para pasturas, en el sentido de que la muerte de 
raíces se ve acelerada por la defoliación intensa y que es 
mayor bajo condiciones de estrés climáticos
RECICLAJE DE NUTRIENTES
Factores que inciden sobre la cantidad de 
nutrientes reciclados por las leñosas
• Capacidad de retener hojas - Clima - Relación C/N 
- Relación Lignina/N:
 La calidad del material senescente también afecta la tasa 
y magnitud de la descomposición de materia orgánica
 En zonas templadas, con frecuencia se ha señalado que la 
tasa de mineralización de la materia orgánica es función 
de las relaciones carbono/ nitrógeno (C/N) y lignina/ 
nitrógeno en el material sujeto a descomposición
RECICLAJE DE NUTRIENTES
Factores que inciden sobre la cantidad de 
nutrientes reciclados por las leñosas
• Clima - Taninos o polifenoles:
 Este concepto aplica también en zonas tropicales, pero 
puede ser modificado ante la presencia de niveles altos de 
taninos y otros polifenoles (Palm, 1995), pues estos afectan 
negativamente la actividad de los organismos y enzimas 
responsables por la degradación de la materia orgánica
RECICLAJE DE NUTRIENTES
Factores que inciden sobre la cantidad de 
nutrientes reciclados por las leñosas
• Capacidad de retener hojas - Relación C/N - Clima :
 En términos generales, la relación C/N en el material 
senescente de gramíneas tropicales es alta, lo cual 
contribuye a una menor tasa de descomposición de materia 
orgánica y a una fuerte inmovilización del N, quedando poco 
disponible para las plantas (Keeney, 1995)
RECICLAJE DE NUTRIENTES
Factores que inciden sobre la cantidad de 
nutrientes reciclados por las leñosas
• Capacidad de retener hojas - Relación C/N – Tipo y 
especie de planta :
 Por lo general, las hojas de árboles/ arbustos y de 
leguminosas tienen niveles más altos de N, lo cual ejerce efectos 
positivos sobre la actividad bilógica en el suelo, y de 
mineralización y liberación de nutrientes a partir de la materia 
orgánica
 Esto sucede siempre y cuando el material senescente no 
contenga sustancias inhibidoras de la actividad de los 
organismos y enzimas responsables de la descomposición de la 
materia orgánica
MEJORA EN LA EFICIENCIA DE 
USO DE NUTRIENTES
• La sombra moderada estimula la absorción de N en 
la gramíneas y la inhibe en las leguminosas 
(Wong y Wilson, 1980)
• Ese efecto explica el mayor contenido de proteína 
cruda detectado en plantas que se cultivan bajo 
sombra (Zelada, 1996)
MEJORA EN LA EFICIENCIA DE 
USO DE NUTRIENTES
• La sombra estimula la absorción de N por las 
gramíneas
Atributos Sombra Sol
Rendimiento (Ton MS/ha) 13.41 9.07
Nitrógeno foliar (%) 2.69 2.39
Nitratos en el suelo (%) 3.2 2.6
MEJORA EN LA EFICIENCIA DE 
USO DE NUTRIENTES
• La menor temperatura del suelo bajo la copa de 
los árboles, la cual puede llegar a ser 10oC inferior a 
la obtenida en terreno abierto, provoca una 
disminución en la tasa de mineralización de la 
materia orgánica (MO), pero no necesariamente 
en la cantidad total de MO mineralizada 
(“mineralización potencial”)
MEJORA EN LA EFICIENCIA DE 
USO DE NUTRIENTES
• El microclima (humedad y temperatura) creado en 
la presencia de leñosas perennes en la pasturas es 
más favorable para la actividad biológica de la 
micro y macrofauna, lo cual resulta en mayor 
mineralización y disponibilidad de nitrógeno en el 
suelo
MEJORA EN LA EFICIENCIA DE 
USO DE NUTRIENTES
• Los resultados de un estudio efectuado bajo 
condiciones del trópico húmedo de Costa Rica 
confirman lo anterior (Umaña, 1997)
• La mineralización potencial de materia seca , 
nitrógeno y fósforo en residuos de Brachiaria
brizantha, Arachis pintoi y de hojas y tallos de 
Erythrina berteroana, fue mayor bajo condiciones 
de bosque que en pasturas, y en esas ultimas 
mayor a la conseguida en ausencia de cobertura 
de árboles o pastura
MEJORA EN LA EFICIENCIA DE 
USO DE NUTRIENTES
• La tasa de liberación de los elementos más móviles 
(nitrógeno y potasio)fue más lenta en el bosque, lo 
cual debe resultar en una mayor eficiencia en el 
uso de dichos nutrientes, ya que los mismos se 
estarían liberando a una tasa más compatible con 
la capacidad de absorción de la planta, 
reduciendo así las perdidas potenciales de esos 
elementos por lixiviación
CONTROL DE LA EROSIÓN
Papel de las pasturas
• Las pasturas de crecimiento rastrero o decumbentes, 
cuando son bien manejadas, protegen el suelo contra la 
erosión (previniendo perdidas por erosión eólica e 
hídrica), la escorrentía y el lavado de nutrientes
• Este ha sido una de las razones por las cuales se han 
incorporado las pasturas como cultivos de 
cobertura en diversos sistemas de plantación que 
involucran árboles
CONTROL DE LA EROSIÓN
Papel de las pasturas
• Además, también son importantes su capacidad para 
competir con malezas, y la fijación de N, cuando la 
vegetación herbácea incluye leguminosas
• En sistemas ganaderos, los problemas con erosión están 
asociados con praderas degradadas, de pobre 
cobertura (con amplios espacios de suelo desnudo y 
poco productivas)
• Estos problemas son más críticos en áreas de pendiente, 
en suelos compactados, y en aquellos con pobre 
estabilidad estructural
CONTROL DE LA EROSIÓN
Papel de los árboles/ arbustos
• En un SSP, al igual que las pasturas, los arboles/ 
arbustos también pueden contribuir a contrarrestar la 
erosión
• Uno de los propósitos de la incorporación de árboles 
como cortinas cortavientoses justamente aliviar o 
prevenir problemas de erosión eólica
• En otros sistemas, donde los árboles están dispersos en 
áreas de pastoreo, pueden hacer una contribución más 
efectiva en aminorar los problemas de erosión hídrica
CONTROL DE LA EROSIÓN
Papel de los árboles/ arbustos
• Árboles con copa densa y baja atenúan el 
impacto de las gotas de la lluvia, evitando así que 
las partículas más pequeñas sellen los espacios 
porosos del suelo, y provoquen una reducción de 
la tasa de infiltración de agua
CONTROL DE LA EROSIÓN
Papel de los árboles/ arbustos
• Quizá esto solo ocurre en arbustos como los 
cultivados en bancos forrajeros sometidos a 
defoliación frecuente
• En cambio, cuando los árboles tienen una copa muy 
alta (>20 m, con hojas grandes y anchas, las gotas 
pequeñas se juntan y forman unas gotas más grandes, 
lo cual puede resultar en una mayor energía de 
impacto al caer al suelo, provocando mayores efectos 
nocivos que los que podrían producirse en la ausencia 
de árboles
CONTROL DE LA EROSIÓN
Papel de los árboles/ arbustos
• El mayor aporte de los árboles al control de la erosión 
hídrica sea más bien a través del incremento en el 
contenido de materia orgánica del suelo. Esto se da por 
medio del mantillo de hojas y ramas que caen sobre la 
superficie del suelo y estas:
 Interfieren en el impacto directo de la lluvia
CONTROL DE LA EROSIÓN
Papel de los árboles/ arbustos
• Además, por acción de la mesofauna, esa materia 
orgánica es incorporada paulatinamente al suelo, 
contribuyendo a mejorar la estabilidad del suelo y 
la capacidad de infiltración de agua: 
 Contribuyen a mejorar la estructura del suelo, luego de su 
humidificación
• En terrenos de pendiente, la protección se amplia si 
las leñosas son sembradas como “barreras vivas” 
de alta densidad
En el Trópico Peruano
Estudios sobre 
Sistemas Silvopastoriles
ESCORRENTÍA SUPERFICIAL E INFILTRACIÓN DE 
SISTEMAS GANADEROS CONVENCIONALES X SSP 
EN ESPARZA, PACÍFICO CENTRAL, COSTA RICA
Impacto de los árboles en potreros sobre 
el suelo y el recurso hídrico
 Una de las consecuencias más importante del establecimiento de SSP 
es el impacto de los árboles y arbustos sobre el balance hídrico del 
sistema, debido a que la menor temperatura presente en el estrato 
herbáceo bajo la copa de los árboles provoca una disminución en la 
tasa de transpiración a través de los estomas y menor evaporación. 
Esto retrasa o evita el estrés hídrico, característico del período seco
 Los árboles afectan la dinámica del agua: 
1) Actuando como barreras que reducen la escorrentía; 
2) Reduciendo el impacto de las gotas (cobertura), y 
3) Mejorando el suelo al incrementar la infiltración y la retención 
de agua
Estudio sobre SSP en la Amazonia Peruana 
(Alegre. J., Vega, R. , La Torre, B. (2012). Manual de Manejo de Suelos con Sistemas Silvopastoriles
- Proyecto VLIR – UNALM)
 El aprovechamiento de la fijación biológica del nitrógeno 
atmosférico, a través del árbol, y el aporte que realizan ambos 
componentes a la hojarasca que se produce en el sistema son 
algunas de las causas de este incremento el cual puede obtenerse 
en otras asociaciones. 
 En una asociación de Bactris gasipaes (pijuayo) con Centrosema
macrocarpum, el aporte de nitrógeno de la leguminosa fue de 150 
kg/ha en un estudio realizado en un Ultisol de la Amazonia Peruana 
en Yurimaguas (Arevalo et al, 1998)
Estudio sobre SSP en la Amazonia Peruana 
(Alegre. J., Vega, R. , La Torre, B. (2012). Manual de Manejo de Suelos con Sistemas Silvopastoriles
- Proyecto VLIR – UNALM)
Otros estudios sobre SSP en la Amazonia Peruana 
(Alegre. J., Vega, R. , La Torre, B. (2012). Manual de Manejo de Suelos con Sistemas Silvopastoriles
- Proyecto VLIR – UNALM)
GRACIAS