Cambios en el Carbono Orgânico del Suelo en Zonas Semiáridas

Vista previa del material en texto

“Latinoamérica unida protegiendo sus suelos” 
XIX CONGRESO LATINOAMERICANO DE LA CIENCIA DEL SUELO 
XXIII CONGRESO ARGENTINO DE LA CIENCIA DEL SUELO 
 
Mar del Plata, Argentina – 16 al 20 de abril de 2012 
contribuciones@congresodesuelos.org.ar
 
 
CAMBIOS EN EL CARBONO ORGÁNICO DEL SUELO POR EFECTO DEL 
TIPO DE USO DE LA TIERRA 
 
Mogollón, J.P1,* ; Martínez, A.2 
 
1Departamento de Ambiente y Tecnología Agrícola, UNEFM; 2Departamento de Química, IUTAG. Coro, estado Falcón. 
Apartado Postal 4101. Email: jmogollon15@gmail.com. Teléfono: +58-416-7680535 
 
 
RESUMEN 
 
Este trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto del cambio de uso de la tierra en ecosistemas del 
semiárido venezolano sobre el carbono orgánico del suelo. Para ello se tomaron 10 muestras 
superficiales de suelo (0-15 cm) en cinco áreas agrícolas del estado Falcón, ubicadas en la provincia 
de humedad del semiárido. En cada caso se evaluó el Tipo de Uso de la Tierra predominante de cada 
localidad, así como también se incluyó una parcela control que estaba representada por la vegetación 
natural de cada sitio. Las variables estudiadas fueron el carbono orgánico del suelo (COS) y el 
carbono de la biomasa microbiana (C-BM). En todos los casos se encontró una disminución del COS, 
la cual estuvo en un rango entre 40 y 82%, siendo más alta a medida que los sistemas agrícolas 
fueron más intensivos (uso de fertilizantes, plaguicidas y mecanización agrícola). El C-BM, también 
siguió la misma tendencia del COS, encontrándose valores de disminución de un 25 a un 65% 
producto del manejo agrícola intensivo. Estas variables estudiadas resultaron ser excelentes 
indicadores del proceso de desertificación que se viene presentando en estas zonas semiáridas de 
Venezuela, producto de un agotamiento de las reservas de carbono orgánico del suelo. 
 
Palabras Claves: Desertificación; Carbono orgánico del Suelo; Carbono de la Biomasa 
Microbiana. 
 
INTRODUCCIÓN 
A una escala global, el suelo contiene aproximadamente unas 2.000 Gt de carbono orgánico en el 
primer metro de profundidad del suelo, lo cual representa una cantidad de 3 a 4 veces mayor al 
carbono contenido en la biomasa vegetal terrestre (Birch-Thomsen et al., 2007). En particular, el 
carbono orgánico del suelo (COS) es un componente esencial del ciclo global del carbono ocupando 
un 69,8 % del carbono orgánico de la biosfera (FAO, 2001). Por consiguiente, las perdidas 
potenciales de carbono de los ecosistemas, relacionadas a la conversión de ecosistemas naturales a 
agroecosistemas, es mucho mayor en las reservas de carbono del suelo, que el carbono contenido en 
la biomasa vegetal (Batjes, 2004). 
En ecosistemas agrícolas, la calidad del suelo depende en gran medida de la cantidad, calidad y 
dinámica de las reservas del COS. Una reducción en el contenido del COS puede acentuar la 
degradación del suelo por erosión, compactación, pérdida de nutrientes, lavado, acidificación y/o 
salinización, y en general, provocar un decremento en la biodiversidad del suelo (Brady y Weil, 2001). 
Las perdidas del COS en una amplia variedad de suelos y tipos de cultivo, varían en un rango 
entre un 20% y un 70% del COS inicialmente presente, y la mayor parte de estas perdidas ocurre en 
los primeros 20 años del cambio de uso de la tierra (Sá et al., 2001; Solomon et al, 2000). La mayor 
mailto:jmogollon15@gmail.com
parte de los estudios de cómo los cambios de uso de la tierra han influido en las reservas de carbono 
del suelo, se han realizado en la zona templada, aunque hay que considerar que la tasa de 
conversión del uso de la tierra fue más rápida durante la segunda mitad del siglo 20 en la zona 
tropical (Houghton et al., 1987). Sin embargo, son pocos los estudiados realizados en las zonas 
tropicales áridas o semiáridas. 
En zonas áridas y semiáridas, se plantea que la tasa de mineralización del carbono orgánico es 
muy intensa debido a las condiciones climáticas reinantes, como consecuencia, su fijación en formas 
estables es reducida, provocando el agotamiento de los suelos y, por lo tanto, su desertificación. De 
esto se plantea la necesidad en este trabajo de investigación, de determinar el contenido de COS, y 
algunas fracciones del COS, como un primer paso, para ser utilizados como indicadores en la 
evaluación de los procesos de desertificación que afectan las zonas secas del estado Falcón, 
Venezuela, haciendo énfasis en algunas de los tipos de uso de la tierra mas relevantes en estas 
áreas bajo explotación agrícola. 
 
MATERIALES Y METODOS 
En el presente estudio se seleccionaron cinco (5) áreas agrícolas distribuidas en la geografía del 
estado Falcón, Venezuela, cuya principal y común característica fue la ubicación en zonas semi-
áridas. En la tabla 1 se presentan las condiciones de cada una de las zonas evaluadas, con el 
principal tipo de Uso de la Tierra, y la vegetación natural en cada caso. Se tomaron de 10 muestras 
superficiales de los primeros 15 cm de suelo, y para cada condición evaluada se tomo como 
condición control el suelo superficial de la vegetación natural adyacente al sistema de manejo 
evaluado. 
Las variables estudiadas fueron el carbono orgánico del suelo (COS) determinado por el método 
de Walkley-Black (1934), el cual consiste en una oxidación húmeda con ácido sulfúrico concentrado y 
dicromato de potasio y posterior titulación con sulfato ferroso amoniacal. 
El carbono de la biomasa microbiana (C-BM) se obtuvo por el método de la respiración inducida 
por sustrato (Anderson y Domsch, 1978), el que se fundamenta al estimular la respiración de los 
microorganismos del suelo adicionando a este medio un sustrato fácilmente degradable, como la 
glucosa. El CO2 producido durante la incubación del suelo con el sustrato, en un sistema cerrado, se 
captura en un vial con solución de NaOH, la cual es titulada posteriormente con HCl. 
Los resultados fueron examinados mediante análisis de varianza y pruebas de medias de Tukey, 
utilizando el Programa InfoStat, versión 1.1. 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
En la tabla 2 se muestran los valores del COS y el C-BM, así como también el porcentaje de COS 
y C-BM que se han perdido en relación a los suelos bajo vegetación natural, adyacentes a cada una 
de las condiciones de Uso de la Tierra evaluadas. 
 
Carbono Orgánico del Suelo 
En términos generales, siempre se observó una disminución del COS en los sistemas agrícolas, en 
comparación a las parcelas controles con vegetación natural, la cual estuvo en un rango entre un 17 a 
un 82% de disminución del COS producto del manejo agrícola. Cabe resaltar que las mayores 
perdidas de COS se encontraron en los sistemas con manejo convencional (con alto uso de insumos 
agrícolas y mecanización; Por ejemplo: EC2, LP2, B, J1) con valores entre un 40% hasta un 82% de 
perdidas del carbono total del suelo. 
Es importante acotar, que las mayores perdidas del COS se encontraron en los suelos con 
texturas Fa, resaltando de esta manera el papel que tendría el mayor contenido de arcillas, en el 
proceso de estabilización de la materia orgánica del suelo (Krull et al., 2001). Otro aspecto que podría 
estar relacionado a esta mayor disminución del COS en los suelos de textura más liviana, estaría 
relacionado a la mayor erosión encontrada en estos agroecosistemas, lo cual ha sido señalado por 
Mogollón et al. (2001), produciendo una pérdida de la capa superior del suelo, y una disminución del 
carbono orgánico. 
 
 
Tabla 1. Áreas estudiadas con sus principales tipos de uso de la Tierra y características edafo-climáticas. 
Localidad Uso de la 
Tierra 
Tiempo 
bajo el Uso 
Coordenadas 
Geográficas 
 
Municipio 
Precipitación 
promedio/año 
Textura Suelo Zona de Vida 
 
El Cebollal 1 
(EC1) 
Sábila con 
riego por 
goteo, 
manejo 
orgánico y 
labranza 
mínima 
 
 
10 años 
 
 
1.255.095 N 
411.174 E 
 
 
Miranda 
 
 
450 
 
 
Fa 
 
 
Monte 
Espinoso 
Tropical 
 
 
El Cebollal 2 
(EC2) 
Melón con 
riego por 
goteo, 
manejoconvencional 
y fertilización 
química 
 
 
4 años 
 
 
1.255.093 N 
411.259 E 
 
 
Miranda 
 
 
450 
 
 
Fa 
 
 
Monte 
Espinoso 
Tropical 
 
 
Los Perozo 1 
(LP1) 
Caña de 
azúcar, riego 
por 
gravedad, 
labranza 
reducida, 
fertilización 
química. 
 
 
12 años 
 
 
1.261.198 N 
429.949 E 
 
 
Miranda 
 
 
380 
 
 
A 
Monte 
Espinoso 
Tropical 
 
 
Los Perozo 2 
(LP2) 
Cebolla, 
riego por 
gravedad, 
labranza 
convencional 
con 
fertilización 
química. 
 
 
8 años 
 
 
1.261.122 N 
429.753 E 
 
 
Miranda 
 
 
380 
 
 
 
A 
Monte 
Espinoso 
Tropical 
 
 
Butare 
(B) 
Lechosa, 
riego por 
goteo, 
manejo 
convencional
, fertilización 
química 
 
 
6 años 
 
 
1.262.156 N 
434.926 E 
 
 
 
 
Colina 
 
 
650 
 
 
FAa 
 
 
Bosque Muy 
Seco Tropical 
 
 
Jadacaquiva 1 
(J1) 
Melón, riego 
por goteo, 
manejo 
convencional
, fertilización 
química 
 
 
9 años 
 
 
1.315.620 N 
383.336 E 
 
 
Falcón 
 
 
323 
 
 
F 
 
Monte 
Espinoso 
Tropical 
 
Jadacaquiva 2 
(J2) 
Sábila a 
tempero, sin 
fertilización y 
labranza 
mínima 
 
 
4 años 
 
1315719 N 
383360 E 
 
 
Falcón 
 
 
323 
 
 
F 
 
Monte 
Espinoso 
Tropical 
 
 
Cebolla riego 
por 
 
 
 
1.301.126 N 
 
 
 
 
 
 
 
Monte 
El Rodeo 
(ER) 
aspersión, 
manejo 
convencional
, y 
fertilización 
química 
4 años 402.104 E Carirubana 350 F Espinoso 
Tropical 
 
En todos los casos podemos mencionar que los valores de COS resultaron ser bastante bajos, 
esto podría atribuirse a que el proceso de mineralización del carbono orgánico es muy intenso en 
suelos bajo condiciones semiáridas, debido a las condiciones climáticas reinantes (altas temperaturas 
y baja disponibilidad de humedad). Esto trae como consecuencia que se fijen muy poca cantidad de 
carbono en formas estables, provocando un agotamiento de la MOS, en el corto a mediando plazo. 
Se menciona con especial interés el caso del sitio EC2 donde en términos de 4 años (antes de este 
tiempo, los suelos estaban bajo condición de vegetación natural), se ha perdido más de un 80% del 
carbono inicialmente presente en el sitio. En la literatura se hace mención a esta problemática del 
carbono en ecosistemas semiáridos, tanto en el continente europeo, asiático como en el americano 
(Hontoria et al, 2004; Wang et al., 2004; Bogdonoff et al., 2000). 
 
 
Tabla 2. Valores de Carbono orgánico, carbono de la biomasa microbiana y relación de pérdida porcentual del COS y el C-
BM en las áreas estudiadas según el tipo de uso de la tierra, con respecto al Control. N=10. Letras diferentes* señalan 
diferencias significativas a una p ≤0,05. 
 
Localidad Uso de la Tierra COS 
 (%) 
C-BM 
(µg C g-1 suelo) 
%COS perdido 
con respecto al 
Control 
% CBM perdido 
con respecto al 
Control 
 
EC1 
Sábila con riego por 
goteo, manejo orgánico y 
labranza mínima 
 
1,45b 
 
380,0 b 
 
33,20 
 
25,50 
 
 
EC2 
Melón con riego por 
goteo, manejo 
convencional y 
fertilización química 
 
0,38c 
 
238,0 c 
 
82,40 
 
53,40 
 
 
 
EC Control 
Bosque secundario 
dominado por Prosopis 
juliflora 
 
2,17 a 
 
510,5 a 
 
 
 
 
 
LP1 
Caña de azúcar, riego 
por gravedad, labranza 
reducida, fertilización 
química. 
 
 
2,20b 
 
 
 
 
450,5 b 
 
 
 
 
17,00 
 
 
31,80 
 
 
LP2 
Cebolla, riego por 
gravedad, labranza 
convencional con 
fertilización química. 
 
1,25c 
 
335,0 c 
 
52,80 
 
49,25 
 
 
LP Control 
Bosque secundario 
dominado por Cercidium 
praecox 
 
2,65a 
 
 
660,2 a 
 
 
 
 
B 
Pimentón, riego por 
goteo, manejo 
convencional, fertilización 
química 
 
 
0,36b 
 
 
125,0 b 
 
 
50,70 
 
 
55,40 
 
 
B Control 
Bosque secundario 
dominado por 
Prosopis sp Cercidium 
praecox, y Opuntia sp. 
 
 
0,73ª 
 
 
280,4 a 
 
 
 
 
 
 
J1 
Melón, riego por goteo, 
manejo convencional, 
fertilización química 
 
1,19 b 
 
40,20 b 
 
40,00 
 
63,60 
 
J2 
Sábila a tempero, sin 
fertilización y labranza 
mínima 
 
1,72 a 
 
80,35 a 
 
13,30 
 
 
27,30 
 
 
J Control 
Bosque secundario 
dominado por P. juliflora 
 
1,98 a 
 
110,5 a 
 
 
 
y Ritterocereus sp. 
 
*Observación: Las diferencias estadísticas se establecen para cada localidad de manera independiente 
 
Carbono de la Biomasa Microbiana 
Al igual que el COS, el C-BM también se vio afectado por el manejo agrícola. En términos 
generales, siempre se observó una disminución del C-BM en los sistemas agrícolas, en comparación 
a las parcelas controles con vegetación natural, la cual estuvo en un rango entre un 25 a un 64% de 
disminución del C-BM producto del manejo agrícola. Igualmente, las mayores perdidas de C-BM se 
encontraron en los sistemas con manejo convencional (con alto uso de insumos agrícolas y 
mecanización; Por ejemplo: EC2, LP2, B, J1) siendo las misma mayores al 50% en todos los casos. 
 
 
 
CONCLUSIONES 
 
Se encontró una disminución significativa del COS y del C-BM producto de los cambios de Uso de 
la Tierra en las condiciones del semiárido falconiano. 
En agroecosistemas con alto uso de insumos agrícolas (fertilizantes, plaguicidas y alta 
mecanización) se observaron perdidas del COS por el orden de un 40 a un 80%, en términos de 
tiempo muy cortos (entre 4 y 10 años aproximadamente). 
Igualmente se observó una disminución drástica del C-BM del suelo, producto de los cambios en el 
Uso de la Tierra. Las tasas de perdida del C-BM están por el orden de un 50% en promedio para 
todos los sistemas evaluados, con manejo agrícola convencional. 
Estos datos evidencian el franco proceso de desertificación que se viene presentando en estas 
zonas semiáridas de Venezuela, producto de un agotamiento de las reservas de carbono orgánico del 
suelo, lo cual podría además tener consecuencias a escala global en el ciclo del carbono. 
 
BIBLIOGRAFIA 
 
Alef, K. 1995. Soil respiration. In: Alef, K., y P. Nannipieri. (Eds). Methods in applied soil microbiology and biochemistry. 
Academic Press, Harcourt Brace & Company Publishers. London. England. pp. 214-217. 
 
Anderson. J.P., y Domsch, K.H. 1978. A physiological method for the Quantitative measurement of microbial biomass in soil. 
Soil. Biol. Biochem. 10:215-221. 
 
Batjes, N. 2004. Soil carbon stocks and projected changes according to land use and management: a case study for Kenya. 
Soil Use Manage 20:350–356 
 
Birch-Thomsen, T.; Elberling, B.; Fog, B., y Magid, J. 2007. Temporal and spatial trends in soil organic carbon stocks 
following maize cultivation in semi-arid Tanzania, East Africa. Nutr Cycl Agroecosyst. 79:291–302. 
 
Bogdonoff , P.; Detwiler R.; y Hall C. 2000. Land Use Change and Carbon Exchange in the Tropics: III. structure, basic 
equatioons and sensitivity analysis of the model. Environ.Manage., 345-354. 
 
FAO. 2001. Soil carbon sequestration for impoved land management. World soil reports 96. Rome, 58 p. 
Hontoria, C.; Rodriguez-Murillo, J., y Saá, A. 2004. Contenido de carbono orgánico en el suelo y factores de control en la 
España Peninsular. Edafología. 11:149-157. 
 
Houghton R.; Boone R.; Fruci J.; Hobbie J.; Melillo J.; Palm C.; Peterson B.; Shaver G.; Woodwell G.; Moore B.; Skole D.; y 
Myers N. 1987. The flux of carbon from terrestrial ecosystems to the atmosphere in 1980 due to changes in land use: 
geographic distribution of the global flux. Tellus 39(B):122–139. 
 
Krull, E.; Baldock, J., y Skjemstad, J. 2001. Soil texture effects on decomposition and soil carbon storage. Nee Workshop 
Proceedings. 18-20:103-110. 
 
Mogollón, J.P., Tremont, O, y Rodríguez, N. 2001. Efecto del uso de un vermicompost sobre las propiedades biológicas y 
químicas de suelos degradados por sales. Venesuelo. 9:48-56. 
 
Sa´, J.; Cerri C.; Dick W.A.; Lal R.; Filho S.; Piccolo M., y Feigl B. 2001. Organic matter dynamics and carbon sequestration 
rates for a tillage chronosequence in a Brazilian oxisol. Soil Sci Soc Am J 65:1486–1499. 
Solomon D.; Lehmann J., y Zech W. 2000. Landuse effects on soil organic matter properties of chromic luvisols in semiarid 
northern Tanzania: carbon, nitrogen, lignin and carbohydrates. Agric Ecosyst Environ 78:203–213. 
 
Walkley. A. y Black, I.A. 1934. An examination of the method for determinig soil organic matter and a proposed modification 
of the chromi acid titration method. Soil Sci. 37:29. 
Wang, S.; Liu, J.; Yu, G.; Pan, Y.; Chen, Q.; Li, K.; y Li, J. 2004. Effects of land use change on the storage of soil organic 
carbon: A case study of the Qianyanzhou forest experimental station in China. Climatic Change. 67: 247–255.