preditor,Coordinadordeproducción,2002-sep-oct-art-11

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RESUMEN
En este ensayo se define el concepto de calidad de los suelos y se
discuten las herramientas para mejorar su aplicabilidad en el con-
texto de la agricultura sustentable. La calidad de los suelos se de-
fine tomando en cuenta sus propiedades intrínsecas, así como su
capacidad productiva y de amortiguadores ambientales. Se pro-
pone un marco para obtener indicadores de calidad de suelos que
parte de: i) Utilizar tres atributos ambientales de sustentabilidad,
productividad, resiliencia y estabilidad; ii) caracterizar el sistema
de manejo, en términos de escalas espacial y temporal del análisis;
y, iii) identificar los puntos críticos en el agroecosistema estudia-
do. De esta forma se obtiene un marco conciso y coherente para la
medición de calidad de suelos sin generar largas listas de
indicadores. El método propuesto para seleccionar indicadores de
calidad de suelos se aplicó a tres estudios de caso en agroecosistemas
contrastantes de México. Para el atributo productividad, se selec-
cionaron indicadores relacionados con los rendimientos de culti-
vos y ganado; para los atributos estabilidad y resiliencia, se selec-
cionaron indicadores edáficos asociados con las propiedades bio-
lógicas, químicas y físicas y con la erosión de los suelos.
Palabras clave: Agroecosistema, estabilidad, productividad, propie-
dades del suelo, resiliencia.
I NTRODUCCIÓN
Un denominador común entre los elementosestratégicos para alcanzar la sustentabilidad delos agroecosistemas es el mejoramiento y con-
servación de la fertilidad y productividad del suelo
(Conway, 1994; Acton y Gregorich, 1995; Hansen, 1996).
Para este fin, administradores de recursos investigado-
res, científicos y quienes toman decisiones requieren
indicadores que proporcionen información sobre el cur-
so que seguirá la evolución de las propiedades del suelo,
cuando sea sometido a diferentes condiciones de manejo.
 DERIVACIÓN DE INDICADORES DE CALIDAD DE SUELOS EN EL
CONTEXTO DE LA AGRICULTURA SUSTENTABLE
DERIVATION OF SOIL QUALITY INDICATORS IN THE CONTEXT
OF SUSTAINABLE AGRICULTURE
Marta Astier-Calderón1, Manuel Maass-Moreno2 y Jorge Etchevers-Barra3
1Grupo Interdisciplinario de Tecnología Rural Apropiada A.C., Apartado Postal 152. 61609, Pátzcuaro,
Michoacán. Tel. y Fax: (434) 23216. (giraac@yreri.crefal.edu.mx). 2Instituto de Ecología.UNAM.
Apartado Postal 27-3. 58190. Morelia, Michoacán. 3Especialidad de Edafología. Instituto de Recur-
sos Naturales. Colegio de Postgraduados. 56230. Montecillo, Estado de México.
Recibido: Mayo, 2000. Aprobado: Marzo, 2002.
Publicado como ENSAYO en Agrociencia 36: 605-620. 2002.
ABSTRACT
This essay establishes the importance of the soil quality concept,
defines the concept of soil quality, and provides tools to improve
its applicability in the context of sustainable agriculture. Soil
quality is defined taking into account the intrinsic properties of
the soil and its productivity and environmental buffer capacity. A
framework to derive soil quality indicators is proposed based on:
i) Making use of three general attributes of environmental
sustainability: productivity, resilience, and stability; ii)
characterizing the management system in terms of the spatial and
time scales of the analysis; and iii) identifying a series of critical
points of the agro-ecosystem. With this procedure, a concise and
coherent framework to measure the quality of soils is obtained,
that avoids long lists of indicators. The proposed method was
applied to three study cases in contrasting Mexican agro-
ecosystems. For the productivity attribute, indicators related with
crop and cattle yield were derived. For the stability and resilience
attributes, soil indicators associated with biological, chemical, and
physical properties and soil erosion were selected.
Key words: Agro-ecosystem, stability, productivity, soil properties,
resilience.
INTRODUCTION
I mprovement and conservation of soil fertility andproductivity are a common denominator among thestrategic elements for reaching the sustainability of
agro-ecosystems (Conway, 1994; Acton and Gregorich,
1995; Hansen, 1996). Administrators of resources,
investigators, scientists, and those who take decisions,
need indicators that provide information about the course
that the soil and its properties, subjected to different
conditions of management, will follow. These soil
indicators are frequently poorly integrated, since they
evaluate edaphic processes in an isolated way.
 The concept of soil quality helps to solve the previous
problem, as it integrates and interconnects the biological,
chemical, and physical components and processes of a
soil in a given situation.
AGROCIENCIA VOLUMEN 36, NÚMERO 5, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2002606
Estos indicadores edáficos frecuentemente están poco
integrados, ya que evalúan los procesos edafológicos de
manera aislada.
El concepto de calidad de suelos ayuda a resolver el
problema anterior, ya que integra e interconecta los com-
ponentes y procesos biológicos, químicos y físicos de un
suelo en una situación determinada.
En años recientes diversos autores han escrito acerca
de la calidad del suelo (Papendick y Parr, 1992; Doran et
al., 1994; Karlen et al., 1997), y sobre las formas de me-
dición y utilización de sus indicadores. (Arshad y Coen,
1992; Doran y Jones, 1996; Hartemik, 1998; Etchevers,
1999). También lo han hecho instituciones como la Fun-
dación Kerney y The Soil Quality Institute (SQT), que
tienen como objetivo principal investigar y promover la
conservación y mejoramiento de la calidad de los suelos.
En la agricultura sustentable, un punto esencial para
aplicar el concepto de calidad de suelos es generar estra-
tegias de análisis que den coherencia al concepto y re-
duzcan el número de indicadores. Es común que se usen
más indicadores que los requeridos, y que éstos sean se-
leccionados de forma sesgada según la disciplina del in-
vestigador que los propone (Doran, 1997).
En el presente documento se fundamenta la impor-
tancia del concepto de calidad de suelos, se propone una
definición del concepto en el contexto de la agricultura
sustentable y se sugieren herramientas para su medición,
así como para mejorar su aplicabilidad. Se propone, ade-
más, derivar indicadores de calidad de suelo con base en
tres atributos fundamentales de los sistemas de manejo
agrícolas sustentables: productividad, estabilidad y
resiliencia.
La utilización y aplicación del concepto de calidad
de suelos es un proceso en evolución, por lo que este
ensayo es más una invitación al diálogo y a la discusión
que un intento de dar una visión definitiva sobre la no-
ción de calidad de suelos y su puesta en práctica. En la
primera sección del documento se define el concepto de
calidad de suelos y se justifica su importancia. En la se-
gunda, se hace una revisión de los indicadores de calidad
de suelos y su medición. En la tercera, se discute el pro-
ceso de selección de los indicadores de calidad de sue-
los. En la cuarta y última, se ilustra la selección y el uso
de indicadores de calidad de suelos en tres estudios de
caso contrastantes: en un sistema de producción de maíz
(Zea mays L.) en condiciones de temporal y agricultura
campesina en Casas Blancas, Michoacán; en un sistema
silvopastoril mejorado en la selva baja caducifolia de la
reserva de Chamela, Jalisco; y en una explotación agrí-
cola intensiva en El Batán, Estado de México.
Importancia y definición de la calidad de suelos en
el contexto de la agricultura sustentable
Varios autores que tratan el tema de la sustentabili-
dad agrícola enfatizan la necesidad de emplear una
In recent years, several authors have written about the
quality of soil (Papendick and Parr, 1992; Doran et al.,
1994; Karlen et al., 19979), and about the ways to measure
and use it (Arshad and Coen, 1992; Doran and Jones,
1996; Hartemik, 1998; Etchevers, 1999); likewise,
institutions such as the Kerney Foundation and The Soil
Quality Institute (SQT), whose main objective is to
investigateand promote the conservation and
improvement of the quality of the soil.
In sustainable agriculture, to generate strategies of
analysis which give coherence to the concept and reduce
the number of indicators, is an essential point for applying
the concept of soil quality. Often more indicators than
required are used and are selected in a biased way,
according to the investigator’s discipline (Doran, 1997).
In the present paper, the importance of the soil quality
concept is discussed; a definition of this concept in the
context of sustainable agriculture is proposed; and tools
for its measurement as well as for improving its
applicability are suggested. Furthermore, soil quality
indicators are proposed based on three fundamental
attributes of sustainable management systems in
agriculture: productivity, stability, and resilience.
Utilization and application of the soil quality concept
is a process in evolution. Therefore, rather than providing
an ultimate definition of soil quality and its practical
application, this essay is an invitation to dialogue and
discussion. In the first section of the document, the
concept of soil quality is defined and its importance
stressed; in the second, a revision of soil quality indicators
and their measuring is reviewed.
The third part discusses the selection process of soil
quality indicators. The fourth and last illustrates the
selection and use of soil quality indicators in three
contrasting case studies: a maize (Zea mays L.) production
system, under conditions of rain fed and rural farming in
Casas Blancas, Michoacán; an improved silvo-pastoral
system, in tropical deciduous forest of the Chamela natural
reserve, Jalisco; and in an intensive agricultural
exploitation at El Batán, State of México.
Importance and definition of soil quality in
the context of sustainable agriculture
Several authors, dealing with the subject of
agricultural sustainability, emphasize the necessity of
employing a systematic approach (Levins and
Vandermeer, 1990; Altieri, 1994; Conway, 1994; Masera
et al., 1999). It is known that human beings transform
natural ecosystems to obtain agricultural, forestry, and
animal products. These transformed ecosystems are called
agro-ecosystems (Hart, 1982). A sustainable agro-
ecosystem should be able to maintain its productivity
under conditions of stress; promote the quality of the
ASTIER-CALDERÓN et al.: INDICADORES DE CALIDAD DE SUELOS EN AGRICULTURA SUSTENTABLE 607
perspectiva sistémica (Levins y Vandermeer, 1990; Altieri,
1994; Conway, 1994; Masera et al., 1999). Se sabe que
los ecosistemas naturales son transformados por el hom-
bre para obtener productos animales, agrícolas y foresta-
les. Estos ecosistemas transformados se denominan
agroecosistemas (Hart, 1982). Un agroecosistema sus-
tentable debería ser capaz de mantener su productividad
en condiciones de estrés; promover la calidad del medio
ambiente y los recursos base de los cuales depende la
agricultura; proveer las fibras y alimentos necesarios para
el ser humano; ser económicamente viable y mejorar la
calidad de vida de los agricultores y la sociedad (Conway,
1994; FAO, 1994). El suelo es un componente central del
agroecosistema, por lo que es preciso definir su estado para
evaluar la sustentabilidad del mismo.
Tradicional y convencionalmente, el concepto “suelo
fértil” ha sido el indicador más usado para medir el esta-
do y la manera como se comportan los suelos en los con-
textos agropecuario y forestal (Brady, 1990; Havlin et
al., 1999). Es común definir como suelo fértil aquél que
tiene la capacidad de abastecer de nutrientes suficientes
al cultivo, asegurando su crecimiento y desarrollo (Olson
et al., 1982; Brady, 1990; Havlin et al., 1999). Esta defi-
nición, sin embargo, no toma en cuenta otras propieda-
des que también contribuyen al crecimiento y desarrollo
de las plantas, por lo que se considera limitada. Para Pieri
(1989) y Etchevers (2000)4, la fertilidad del suelo es un
concepto más amplio, que integra los atributos químicos,
físicos y biológicos del suelo. Éstos se asocian con su
capacidad para producir cosechas sanas y abundantes o
sostener una vegetación natural en condiciones cercanas
a las óptimas. La fertilidad biológica, por ejemplo, se re-
laciona estrechamente con la biomasa microbiana, prin-
cipal motor de la descomposición de la materia orgánica
derivada de los residuos vegetales y animales, así como
del reciclaje de la misma. Los subproductos de su acción
influyen de forma directa en las propiedades químicas y
físicas de los suelos, por lo que dicha acción no puede
evaluarse de manera independiente (Figura 1).
Propiedades químicas como la capacidad amortigua-
dora y la capacidad de intercambio catiónico (CIC) redu-
cen la probabilidad de cambios drásticos en el pH y de
las concentraciones de cationes en el suelo. Propiedades
físicas tales como la estructura, la porosidad y la capaci-
dad de retención de agua, permiten un crecimiento y de-
sarrollo adecuado de las partes subterráneas de las plan-
tas y, en consecuencia, de las aéreas, al evitar algún es-
trés fisiológico. Las propiedades biológicas se relacio-
nan con propiedades físicas como la agregación, y con
las químicas, como la capacidad de intercambio iónico y
la disponibilidad de nutrientes. Por lo tanto, un suelo fértil
4 Etchevers B., J. D. 2000. El escenario del fin de siglo, las necesidades de alimento y el papel de los expertos en la producción de estos bienes.
Inédito ❖ Etchevers B., J. D. 2000. The end of century situation, needs of food and the role of experts in the production of these goods. Unpublished.
environment and the base resources, which agriculture
depends on; provide the fibers and food necessary for
the human being; be economically viable and improve
the quality of life of farmers and society (Conway, 1994;
FAO, 1994). Soil is a central component of the agro-
ecosystem and, therefore, it is necessary to define its state
in order to evaluate its sustainability.
Traditionally and conventionally, the concept of “soil
fertility” has been the most used indicator for measuring
the state and the behavior of soils in agricultural, forestal,
and pastoral contexts (Brady, 1990; Havlin et al.,1999).
Commonly defined, a fertile soil has the capacity to supply
enough nutrients to the growing crop, thus guaranteeing
its growth and development (Olson et al., 1982; Brady,
1990; Havlin et al., 1999). However, this definition is
considered deficient, because does not take into account
other properties, which also contribute to the plant growth
and adequate performance. For Pieri (1989) and Etchevers
(2000)4 soil fertility is a broader concept, which integrates
the chemical, physical, and biological attributes of the
soil. These attributes are associated with the soil’s capacity
to produce healthy and abundant crops or to sustain
natural vegetation in near to optimal conditions.
Biological fertility, for instance, is closely related to
microbial biomass, which is the main motor of
decomposition of organic matter, derived from vegetal
and animal residues, and of recycling of organic matter.
The sub-products of the biological fertility influence the
chemical and physical soil properties in a direct way. That
is why this action cannot be evaluated independently
(Figure 1).
Chemical properties, such as buffer capacity and
cationic exchange capacity (CEC), reduce the probability
of drastic changes in pH and concentrations of cations in
the soil. Physical properties, such as structure, porosity,
and water retention, create the conditions to avoid any
physiological stress allowing an adequate growth and
development of the underground plant parts and
consequently of the aerial ones. Biological properties are
related to physical properties, such as aggregation, and
to chemical properties, such as ionic exchange capacity
and nutrients availability. Therefore, a fertile soil must
be defined in a comprehensive and integrative manner as
a soil that conserves the desirable physical, chemical,and
biological properties, while supplying adequately nutrients
and water to the plants and provides mechanical support.
The concept called soil health index has been
employed to characterize the capacity of soils for
producing healthy and nutritive crops in a sustainable
manner (Larson and Pierce, 1991; Haberern, 1992). In
this context, however, other typical soil functions, apart
AGROCIENCIA VOLUMEN 36, NÚMERO 5, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2002608
debe definirse de manera más comprehensiva e integral,
como aquél que conserva las propiedades físicas, quími-
cas y biológicas deseables mientras que abastece ade-
cuadamente de agua y nutrientes y provee sostén mecá-
nico para las plantas.
El concepto denominado índice de salud del suelo se
ha empleado para caracterizar la capacidad de este sus-
trato para producir de manera sustentable cultivos sanos
y nutritivos (Larson y Pierce, 1991; Haberern, 1992). Sin
embargo, en ese contexto, no se contemplan otras fun-
ciones propias de los suelos, aparte de las productivas,
como son los servicios que proporciona un suelo sano al
ambiente, entendido en un paralelo económico como un
capital y sus servicios.
Por esto último, varios autores (Parr et al., 1992; Do-
ran et al., 1994; Etchevers, 1999) han coincidido en la
necesidad de desarrollar un enfoque que resalte el papel
del suelo de calidad, como un componente crítico de la
biosfera, en los niveles local, regional y global, lo cual
implica mejores condiciones de salud para los seres vi-
vos (Doran et al., 1994).
De acuerdo con Parr et al. (1992), un suelo de calidad
es aquél que tiene la capacidad de producir cultivos sa-
nos y nutritivos en forma sostenida a largo plazo, y de
promover, al mismo tiempo, la salud humana y animal
sin detrimento de los recursos naturales base o del medio
ambiente circundante. En cambio, Gregorich et al. (1994),
lo describen simplemente como la condición de un suelo
para un uso determinado. Doran y Parkin (1994) definen
la calidad del suelo como la capacidad que éste tiene para
sostener la productividad biológica y mantener la cali-
dad ambiental de tal forma que se promueva la salud ve-
getal, animal y humana; todo ello dentro de los límites
que impone el ecosistema y el tipo de manejo que se le
da. Otros autores (v.gr. Doran and Jones, 1996) prefieren
considerar al término calidad de suelo y a sus descriptores
como características físicas, químicas y biológicas inhe-
rentes a éste. Acton y Gregorich (1995) definen calidad
de suelo como la condición de éste para mantener el cre-
cimiento de las plantas sin que ocurra degradación ni
daños en el medio ambiente. Según estos autores las tres
funciones principales de un suelo son: proveer un medio
para el crecimiento de las plantas, regular y distribuir el
flujo del agua en el ambiente y servir como amortigua-
dor de los cambios. Como se puede apreciar, este nuevo
concepto toma en cuenta, por un lado, las propiedades
intrínsecas del suelo y sus interacciones y, por otro, las
relaciones del suelo con el medio ambiente, las plantas,
los animales y los seres humanos. Además, al incorporar
el aspecto de producción sostenida en el largo plazo, se
incluye implícitamente la búsqueda de estrategias de
manejo que formen parte de un modelo de agricultura
sustentable.
Figura 1. Fertilidad de suelos. Etchevers (2000)4.
Figure 1. Soil fertility. Etchevers (2000)4.
from the productive ones, are not considered; for example,
the service that a healthy soil provides to the environment,
understood in an economic parallel as natural capital and
its environmental services.
As to the latter, several authors (Parr et al., 1992;
Doran et al., 1994; Etchevers, 1999) agree on the necessity
of developing an approach which highlights the role of
high quality soil as a critical component of the biosphere,
on local, regional, and global levels, involving better
health conditions for living beings (Doran et al., 1994).
According to Parr et al. (1992), a quality soil has the
capacity of producing healthy and nutritive crops in the
long term, and at the same time can promote human and
animal health without the detriment of basic natural
resources or the environment. On the other hand,
Gregorich et al. (1994) simply describe a quality soil as
the condition of a soil for a certain use. Doran and Parkin
(1994) define soil quality as the capacity of sustaining
biological productivity and maintaining environmental
quality, in addition to promote vegetal, animal, and human
health. All these aspects should be examined within the
ecosystem boundaries and a given management. Other
authors (e.g. Doran and Jones, 1996) consider the term
soil quality and its descriptors as inherent physical,
chemical, and biological soil characteristics. Acton and
Gregorich (1995) define soil quality as the soil condition
to maintain plant growth, without degrading or damaging
the environment. According to these authors, the three
main functions of a soil are: to provide means for plant
growth, to regulate and distribute the water flow in the
environment, and to serve as a buffer of changes. As can
be seen, this new concept considers, on one hand, the
intrinsic soil properties and their interactions and, on the
Características químicas
Fertilidad química
( )Disponibilidad nutrimental
Descomposición de la 
materia orgánica
Descomposición de la materia
orgánica y residuos
Fertilidad biológica
( )Biomasa
Fertilidad física
( )Estructura, agregación, espacio poroso
Características físicas
F
er
til
id
ad
 d
el
 S
ue
lo N, S, P, K
y
micronutrimentos
Humus
ASTIER-CALDERÓN et al.: INDICADORES DE CALIDAD DE SUELOS EN AGRICULTURA SUSTENTABLE 609
En una síntesis, la definición de calidad de suelos in-
cluye tres principios importantes: a) La productividad del
suelo, que se refiere a la habilidad del mismo para pro-
mover la productividad del ecosistema o agroecosiste-
ma, sin perder sus propiedades físicas, químicas y bioló-
gicas; b) la calidad medio ambiental, entendida como la
capacidad de un suelo para atenuar los contaminantes am-
bientales, los patógenos, y cualquier posible daño hacia
el exterior del sistema, incluyendo también los servicios
ecosistémicos que ofrece (reservorio de carbono, mante-
nimiento de la biodiversidad, recarga de acuíferos, etc.);
y, c) la salud, que se refiere a la capacidad de un suelo
para producir alimentos sanos y nutritivos para los seres
humanos y otros organismos (Arshad y Coen, 1992; Parr
et al., 1992; Doran y Parkin, 1994) (Figura 2).
Con frecuencia los responsables de programas y pro-
yectos de manejo agrícola a escala local se cuestionan
acerca del efecto que tienen las intervenciones que se
hacen en el suelo durante su rehabilitación, y la respues-
ta no es evidente. La razón es que las evaluaciones gene-
ralmente se hacen a escala regional y los efectos quedan
enmascarados. Para evitar lo anterior se ha promovido el
diseño de marcos de evaluación cuantitativos que permi-
ten determinar cómo las prácticas de los agricultores afec-
tan la capacidad de los suelos, tanto para producir ali-
mentos como para desarrollar funciones ambientales, en
varias escalas de espacio y tiempo. Esto es, se evalúa si la
calidad de los suelos se ha degradado, mejorado o per-
manecido igual. Ignorar estos marcos analíticos hace que
muchos programas agropecuarios sean abandonados pre-
maturamente.
La medición de la calidad de suelos
La evaluación de la calidad del suelo es indispensa-
ble para determinar si un sistema de manejo es sustenta-
ble, a corto y largo plazo (Doran et al., 1994). Larson y
Pierce (1991) hacen la analogía entre la medición de la
salud o calidad de los suelos y un examen médico para
seres humanos. Los médicos hacen uso de indicadores
básicos del funcionamiento del organismo: la temperatu-
ra, la presión sanguínea, el pulso, y de algunos análisis.
En contraste, en el caso de los suelos no se ha definido
un grupo único de indicadores básicos de su salud. Se-
leccionar un grupo sería difícil, ya que cada circunstan-
cia ecosistémica oagroecosistémica responde a condi-
ciones muy particulares. Así, por ejemplo, al análisis con-
curren diferentes tipos de suelos, de problemas ambien-
tales, de sistemas de manejo, de escalas de tiempo y es-
pacio, y de enfoques de investigación (científico, pro-
ductivo, conservacionista, ecologista, político, etc.).
Un indicador de calidad de suelos se concibe como
una herramienta de medición que debe dar información
sobre las propiedades, procesos y características. Los
Figura 2. Principios de calidad de suelos (adaptado de Parr et al.,
1992).
Figure 2. Principles of soil quality (adapted from Parr et al., 1992).
Productividad
del
suelo
Salud
humana y animal Alimentación sana
Calidad ambiental
other hand, the relationship of the soil with the
environment, plants, animals, and human beings. Besides,
when aspects related with sustained production are
incorporated, it is implicit the search of management
strategies, as a part of a sustainable agriculture model.
In synthesis, the definition of soil quality includes
three principles: a) Soil productivity, referring to its ability
to promote productivity of the ecosystem or agro-
ecosystem, without losing its physical, chemical, and
biological properties; b) environmental quality,
understood as the capacity of the soil to diminish
environmental pollutants, pathogens, and any possible
damage outside the system, including also the services
that the ecosystem offers (carbon reservoir, maintenance
of biodiversity, recharging of aquifers, etc.); and, c) health,
which refers to the capacity of the soil to produce healthy
and nutritive food for human beings and other organisms
(Arshad and Coen, 1992; Parr et al., 1992; Doran and
Parkin, 1994) (Figure 2).
Often, those who are in charge of programs and
projects of land management at local scale wonder about
the effect of the interventions made in the soil during its
rehabilitation, and there is no obvious answer. The reason
is that evaluations are generally made at a regional scale
and the effects remain hidden. In order to avoid the
previous problems, frameworks based on quantitative
evaluation have been promoted. These frameworks allow
determining how farmers’ practices affect the soil capacity
for producing food as well as for developing
environmental functions on various scales of space and
time. That is, those frameworks estimate whether the soil
quality has been degraded, improved, or remains the same.
Many agricultural and livestock programs have been
abandoned prematurely because these analytical
frameworks have been ignored.
The measurement of soil quality
The evaluation of soil quality is essential for
determining if a management system is sustainable in the
AGROCIENCIA VOLUMEN 36, NÚMERO 5, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2002610
indicadores se miden para dar seguimiento a los efectos
del manejo sobre el funcionamiento del suelo en un pe-
riodo dado. Ellos pueden ser variables cualitativas (aflo-
ramiento del subsuelo, aparición de canalículos de ero-
sión, aparición de encharcamiento, etc.) o cuantitativas
(tasa de infiltración, capacidad de intercambio catiónico,
pH, cantidad de nemátodos, etc.) o índices compuestos
por la relación entre diferentes variables (Etchevers,
1999). Un ejemplo de índice es el propuesto por Oleschko
et al. (1992) para evaluar la estructura del suelo.
En general, los indicadores hacen referencia a las ca-
racterísticas o propiedades físicas, químicas y biológicas
de los suelos. Las propiedades biológicas, como los
indicadores ecológicos, son más dinámicas y, por lo tan-
to, tienen la ventaja de servir como señales tempranas de
degradación o de mejoría de los suelos. Sin embargo, hay
indicadores que requieren de más de 10 años para exhi-
bir cambios como respuesta a un manejo determinado
(Cuadro 1).
Cuadro 1. Indicadores utilizados para evaluar cambios en la calidad de los suelos en condiciones de manejo racional.
Table 1. Indicators utilized to evaluate changes in soil quality under conditions of rational management.
Indicador
Profundidad Tipo de Tiempo requerido para Frecuencia de
Referencia(cm) tendencia percibir cambios medición
Indicadores físicos
Textura 0 - 30 Equilibrio >103 años Cada 2-3 años Arnold et al.,1990
 (% arena, arcilla, limo)
Densidad aparente 0 - 7.5 Reducción <10 años Anual Arshad y Coen, 1992
 (g cm-3) 0 - 15 Arnold et al.,1990
Tasa de infiltración Incremento <1 año Periodicamente Arshad y Coen, 1992
 (cm min-1) Doran et al.,1994
Retención de humedad (%) 0 - 15 Incremento <1 año Estacional Arnold et al.,1990
Resistencia a la penetración (Mpa) 0 - 50 Disminución <1 año Estacional Arnold et al.,1990
Profundidad capa arable (cm) 0 -100 Incremento >10 años Anual Arshad y Coen, 1992
Doran et al.,1994
Sistema radicular (cm) 0 -120 Incremento <2 años Estacional Larson y Pierce, 1991
Estabilidad de agregados
 (% 1-2 mm diámetro) 0 - 7.5 Incremento <2 años Estacional Doran et al.,1994
Indicadores químicos
pH 0 - 7.5 Neutralidad >5 años Estacional Doran et al.,1994
Arshad y Coen, 1992
Conductividad eléctrica (dS m-1) 0 - 7.5 Disminución <2 años Estacional Larson y Pierce, 1991
N total (kg N ha-1) 0 - 30 Incremento <2 años Estacional Larson y Pierce, 1991
P disponible 0 - 30 <2 años Estacional Doran y Parkin, 1994
 (P extractable) (mg kg-1)
Capacidad de intercambio 0 - 30 Incremento 0 - 10 años Anual Arnold et al.,1990
catiónico (meq 100 g-1)
Indicadores biológicos
Carbono orgánico (Mg C ha-1) 0 - 30 Incremento >10 años Anual Arnold et al.,1990
N mineralizable (kg N ha-1) 0 - 30 Incremento <2 años Periódicamente Doran et al.,1994
Respiración 0 - 7.5 Doran et al.,1994
(kg CO
2
-C ha-1 día-1) 0 - 15 Variable <2 años Estacional Visser y Parkinson, 1992
Lombrices de tierra m-2 0 - 30 Incremento <2 años Periódicamente Stork y Eggleton, 1992
short and long term (Doran et al., 1994). Larson and
Pierce (1991) draw an analogy between the measuring of
soil health or quality and a medical examination for
human beings. Medical doctors use basic indicators about
the functioning of organisms: temperature, blood pressure,
pulse, and some analyses. But, as for soil health, there
has not been defined an only group of basic indicators. It
would be difficult to select one, since each ecosystem or
agro-ecosystem situation responds to very particular
conditions. For example, different types of soil,
environmental problems, management systems, scales of
time and space, and research approach (scientific,
productive, conservational, ecological, political, etc.).
A soil quality indicator is understood as a tool of
measurement which must inform about properties,
processes, and characteristics. Indicators are measured
to monitor the effects of management on soil behavior in
a given period. These can be qualitative variables
(appearance of the subsoil, small erosion channels,
ASTIER-CALDERÓN et al.: INDICADORES DE CALIDAD DE SUELOS EN AGRICULTURA SUSTENTABLE 611
El mejoramiento de la calidad de un suelo se percibe,
en general, por incrementos y decrementos en el valor de
algunas características. Por ejemplo, puede incrementar-
se la tasa de infiltración o de aireación, debido a un au-
mento de la cantidad de macroporos, a un mayor tamaño
y estabilidad de los agregados y una mayor cantidad de
materia orgánica. Pero pudiesen reducirse la densidad
aparente, la resistencia a la labranza, el crecimiento radi-
cal, la tasa de erosión y la pérdida de nutrimentos. Una
mejor evaluación se lograría si, además de los cambios
señalados, se incluyesen otros indicadores potenciales de
índole ecológico-biológico; por ejemplos, el grado de di-
versidad genética (tanto del cultivo como de las especies
de microorganismos, insectos y animales benéficos), el
rendimiento de los cultivos (en grano o biomasa total), el
vigor de las plantas y su desarrollo radical, y la calidad
del agua que drena superficialmente, así como la que se
pierde por lixiviación subterránea (Parr et al., 1992). En
cuanto a la velocidad de dichos cambios, existen proce-
sos irreversibles, o casi irreversibles,relacionados con
las características más estables del suelo, o que cambian
lentamente, como son la composición mineral, la distri-
bución de partículas de diferentes tamaños, la formación
de los suelos, el desarrollo del perfil, la erosión hídrica o
eólica, etc. En contraste, otros cambios son rápidos, la
mayoría reversibles, y tienen que ver con las característi-
cas inestables de los suelos como la temperatura, el con-
tenido de humedad, la composición del aire del suelo, la
concentración de nitratos y fosfatos, etc (Arnold et al.,
1990).
Doran et al. (1994) propusieron una lista de condi-
ciones que deben cubrir los indicadores de calidad de
suelos. Éstos deben: ser descriptores de procesos de los
ecosistemas; integrar propiedades y procesos físicos,
químicos y biológicos del suelo; ser accesibles a los dife-
rentes usuarios y aplicables en diversas condiciones de
campo; ser sensibles a las variaciones de manejo y de
clima; y provenir de bases de datos existentes.
Selección de indicadores de calidad de suelos
Se han propuesto varios marcos metodológicos para
evaluar la sustentabilidad de los sistemas de recursos na-
turales (Camino y Muller, 1993; FAO, 1994; Masera et
al., 1999). Todos proponen una lista de indicadores so-
cio-ambientales que integran atributos que deben poseer
los sistemas para ser considerados como sustentables. El
MESMIS (Masera et al., 1999), por ejemplo, define un
conjunto de atributos generales empleando una perspec-
tiva sistémica, que incluye productividad, equidad, esta-
bilidad, resiliencia, confiabilidad, adaptabilidad y
autogestión. A partir de éstos se generan varios
indicadores (que describen procesos relevantes), que re-
flejan a su vez el estado de dichos atributos (por ejemplo,
flooding, etc.) or quantitative variables (infiltration rate,
cation exchange capacity, pH, number of nematodes, etc.)
or indices composed by the relation between different
variables (Etchevers, 1999). One example is the index
proposed by Oleschko et al. (1992) to evaluate soil
structure.
In general, indicators refer to physical, chemical, and
biological characteristics or properties of soils. The
biological properties, like ecological indicators, are more
dynamic, and thus have the advantage of serving as early
signs of degradation or improvement of soils.
Nevertheless, there are indicators that require more than
10 years to show changes as a response to a certain
management (Table 1).
The improvement of soil quality is generally measured
by increments or decrements in the values of some
characteristics. For example, the infiltration or aeration
rate can increase due to an increment of the number of
macro-pores, to greater size and stability of the aggregates
and a larger quantity of organic matter. However, bulk
density, resistance to tillage, rooting depth, the erosion
rate, and nutrients loss could be reduced. A better
evaluation would be achieved, if -besides the mentioned
changes- other potential ecological-biological indicators
were included. For instance, the degree of genetic
diversity (of crops as well as of microorganisms, insects
and beneficial animals species), crop yields (in grain or
total biomass), plants vigor and their root development,
and the quality of run-off and percolated water (Parr et
al., 1992). As for the velocity of these changes, some are
irreversible, or nearly irreversible processes, related to
the most stable soil characteristics, or ones that change
slowly, such as the mineral composition, the distribution
of particles of different sizes, soil formation, profile
development, hydric or eolic erosion, etc. In contrast,
other changes are quick, most of them reversible, and are
related to unstable soil characteristics such as temperature,
humidity content, air composition of the soil, nitrate and
phosphate concentration, etc. (Arnold et al., 1990).
Doran et al. (1994) proposed a list of conditions that
soil quality indicators have to fulfill. They must describe
the processes of ecosystems; integrate physical, chemical,
and biological soil properties and processes, be accessible
to the different users and applicable to diverse field
conditions, be sensitive to variations of management and
climate, and come from current data bases.
Selection of soil quality indicators
Several methodological frameworks to evaluate the
sustainability of systems of natural resources have been
proposed (Camino and Muller, 1993; FAO, 1994; Masera
et al., 1999). All suggest a list of socio-environmental
indicators that integrate attributes that the systems must
AGROCIENCIA VOLUMEN 36, NÚMERO 5, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2002612
el número de variedades presentes en una parcela agríco-
la proporcionará información sobre el estado del atribu-
to: resiliencia).
En todos esos marcos metodológicos se incluyen
indicadores edafológicos. Destaca la propuesta desarro-
llada en Australia por Haberern (1992), en la cual los
indicadores primarios están relacionados principalmente
con las características de los suelos, como su salud (tasa
de infiltración, compactación, cantidad de carbono orgá-
nico), su productividad, su grado de cobertura por pasti-
zales y bioindicadores (presencia de lombrices de tierra,
termitas). Otros, como el de Hartemik (1998), miden de
manera directa la calidad de los suelos usando indicadores
físico-químicos, sin embargo este autor no explica los
criterios para su selección.
Si se va a utilizar un marco de calidad de suelos, es
importante elegir indicadores que den información inte-
gral sobre sus propiedades, la productividad biológica y
la calidad del ambiente circundante. Los reportes más
recientes acerca de calidad de suelos sólo consideran el
aspecto relacionado con sus propiedades, y utilizan una
extensa serie de indicadores físicos, biológicos y quími-
cos (carbono orgánico, conductividad eléctrica, respira-
ción biológica, pH, macrofauna, nitrógeno mineralizable,
cationes intercambiables, fósforo disponible, densidad
aparente, y tasa de infiltración hídrica) (Olson et al., 1982;
Karlen et al., 1997; Hartemik, 1998).
Sin embargo, cómo es difícil medir un conjunto de
indicadores denominado grupo de datos mínimos, cabe
preguntarse: ¿qué indicadores pudiesen ser los más rele-
vantes? o ¿cuáles deberían utilizarse en un determinado
proyecto? El marco MESMIS no trabaja con una lista
predeterminada de indicadores, sino que propone que
aquellos seleccionados (incluyendo los edafológicos)
deben dar información tanto sobre los atributos de sus-
tentabilidad como de los puntos críticos identificados en
el sistema (Masera et al.,1999). Ésto es, los indicadores
se derivan en el momento del estudio y para cada sistema
en particular, lo cuál es una innovación importante res-
pecto al enfoque tradicional.
De acuerdo al proceso de selección de indicadores
propuesto por Masera et al. (1999) deben observarse las
siguientes tres situaciones:
1. Los indicadores deben responder a un conjunto básico
de atributos de sustentabilidad del agroecosistema, como
son: productividad, equidad, estabilidad, resiliencia, con-
fiabilidad, adaptabilidad y autogestión. Los atributos pro-
ductividad, estabilidad y resiliencia están estrechamente
relacionados con la calidad de los suelos. La productivi-
dad es la capacidad del agroecosistema para brindar el
nivel requerido de bienes y servicios. Los indicadores
relacionados con este atributo (rendimientos, contenido
de nitrógeno en los cultivos) pueden medirse en el año
have to be considered sustainable. MESMIS (Masera et
al., 1999), for instance, establishes a group of general
attributes employing a system perspective, which
comprises productivity, equity, stability, resilience,
reliability, adaptability, and self-reliance. From these,
several indicators (describing relevant processes) arise,
which, in turn, reflect the state of those attributes (e.g.
the number of crop varieties present in a farmland plot
will provide information about the attribute: resilience).
All those methodological frameworks include edaphic
indicators. The proposaldeveloped by Haberern (1992)
in Australia is outstanding; it relates primary indicators
mainly to soil characteristics, such as its health (infiltration
rate, compaction, amount of organic carbon), productivity,
the degree of cover pastureland, and bio-indicators
(presence of earthworms, termites). Others, like that of
Hartemik (1998), measure soil quality directly, using
physicochemical indicators, but this author does not
explain his criteria for selection.
If a framework of soil quality is to be used, it is
important to choose indicators that will give
comprehensive information about the soil properties,
biological productivity and environmental quality. The
latest reports about soil quality consider only aspects
concerning its properties and use a long series of physical,
biological, and chemical indicators (organic carbon,
electric conductivity, biological respiration, pH, macro-
fauna, mineralizable nitrogen, exchangeable cations,
available phosphorus, bulk density, and infiltration rate)
(Olson et al., 1982; Karlen et al., 1997; Hartemik, 1998).
Nevertheless, since it is difficult to measure a group
of indicators, called a group of minimal data, it is worth
asking: what indicators could be the most important? Or,
which indicators should be utilized in a certain project?
The MESMIS framework does not work with a
predetermined list of indicators, but suggests that the
selected ones (including the edaphic indicators) should
inform about the sustainability attributes and also about
the critical points identified in the management system
(Masera et al., 1999). That is, the indicators are derived
at the moment of study and for each system in particular,
which is an important innovation with respect to the
traditional approach.
According to the indicators’ selection process
proposed by Masera et al. (1999) the following three
situations should be observed:
1. The indicators must respond to a basic group of
sustainability attributes of the agro-ecosystem, such as:
productivity, equity, stability, resilience, reliability,
adaptability, and self-reliance. Productivity, stability, and
resilience are closely related to soil quality. Productivity
is the capacity of the agro-ecosystem to afford the required
level of resources and services. The indicators related with
ASTIER-CALDERÓN et al.: INDICADORES DE CALIDAD DE SUELOS EN AGRICULTURA SUSTENTABLE 613
de estudio o como un promedio en cierto intervalo. La
estabilidad es la propiedad del sistema de tener un estado
de equilibrio dinámico estable, lo que implica que sea
posible mantener los beneficios proporcionados por el
sistema en un nivel promedio o normal, no decreciente
en el tiempo. Se asocia con la noción de constancia de la
producción (o beneficios) aunque, estrictamente, una pro-
ducción constante a lo largo del tiempo es sólo un caso
particular de un sistema en estado de equilibrio dinámico
(Masera et al., 1999). La resiliencia se define como la
capacidad de un suelo de resistir cambios adversos bajo
una serie de condiciones ecológicas y de uso del suelo, y
de retornar a su estado original de equilibrio dinámico
después de la perturbación (Lal, 1994; Rosanov, 1994);
por ejemplo después de un evento catastrófico como un
incendio, lluvias de alta intensidad o el uso intensivo de
agroquímicos y monocultivo (Bezdicek et al., 1996).
2. Dado que el suelo es un componente de un sistema
mayor (el agroecosistema), y éste es afectado y afecta a
otros sistemas circundantes (cuenca, región agrícola, sis-
tema agroforestal, etc.), debe concebirse en un contexto
previamente identificado (sistema agrícola, forestal,
agroforestal, etc.). Por lo tanto, el agroecosistema debe
caracterizarse especificando las escalas espaciales (micro,
meso o macroescala) y temporales. El seguimiento de la
calidad del suelo podrá hacerse de manera comparativa o
relativa. Para esto existen dos vías fundamentales: a)
Comparar la evolución de un mismo sistema a través del
tiempo (comparación longitudinal), o, b) comparar si-
multáneamente uno o más sistemas de manejo alternati-
vo o innovador con una referencia (comparación trans-
versal) (Masera et al., 1999).
3. Los puntos críticos o aspectos problemáticos que po-
drían incidir en la calidad del suelo (por ejemplos acidez,
salinidad, erosión hídrica, etc.) se deben identificar cla-
ramente. Estos son factores o procesos ambientales y téc-
nicos que de forma individual o combinada pudieran te-
ner un efecto crucial en la calidad del suelo. Operativa-
mente, la forma más conveniente de obtener los puntos
críticos es mediante visitas al campo, entrevistas con los
agricultores y revisión de bibliografía, mapas y documen-
tos de referencia e identificar el mayor número de éstos
en el momento de caracterizar el sistema.
Los diferentes indicadores seleccionados deben estar
relacionados con: a) Los atributos de sustentabilidad (pro-
ductividad, estabilidad y resiliencia), y b) los puntos crí-
ticos identificados.
La forma de medir los diferentes indicadores selec-
cionados dependerá de los recursos (humanos, técnicos,
económicos, e infraestructura) y del tiempo disponible,
del rigor requerido y del tipo de audiencia a la que se
destina el estudio. Los indicadores cualitativos pueden
ser más útiles que los cuantitativos para mostrar rápida-
mente el comportamiento del sistema.
this attribute (yields, crop nitrogen content) can be
measured in the year of study or as an average in a certain
interval. Stability is the system’s property to maintain a
stable dynamic equilibrium, which implies the possibility
of keeping the benefits provided by the system at an
average or normal level, non decreasing in time. It is
associated with the notion of constant production (or
benefits), yet, strictly speaking, constant production is
only one particular example of a system in a state of
dynamic equilibrium (Masera et al., 1999). Resilience is
the capacity of a soil to resist adverse changes, under a
series of ecological or management conditions, and to
return to its original state of dynamic equilibrium after a
disturbance (Lal, 1994; Rosanov, 1994). For example,
after a catastrophic event like a fire, rainfall of high
intensity, or the intensive use of agro-chemicals and
monoculture (Bezdicek et al., 1996).
2. Since soil is a component of a larger system (the agro-
ecosystem), and it is affected and affects other
surrounding systems (watershed, agricultural region,
agro-forestall system, etc.) it must be understood in a
previously identified context (agricultural, forestall, agro-
forestall system, etc.).Therefore, the agro-ecosystem must
be characterized specifying spatial scales (micro, meso,
or macro-scale) and temporal scales. The follow-up of
soil quality can be made in a comparative or relative way.
There are two ways to achieve this: a) By comparing the
evolution of a single system over time (longitudinal
comparison); or, b) by simultaneously comparing one or
more alternative or innovative management systems with
a reference system (transversal comparison) (Masera et
al., 1999).
3. The critical points or problematic aspects affecting
soil quality (e.g. acidity, salinity, hydric erosion, etc.) must
be clearly identifyed. These are environmental and
technical factors or processes that individually or in a
combined form could have a crucial effect on soil quality.
Operatively, the most convenient way to detect the critical
points is by doing visits to the field, interviewing the
farmers, and reviewing bibliography, maps, and reference
documents, in order to identify the largest number of
critical points at the moment of characterizing the system.
The different selected indicators must be related to:
a) The attributes of sustainability (productivity, stability,
and resilience), and b) the identified critical points.
The procedure for measuring the selected indicators
will depend on the resources (human, technical,
economic, infrastructure), the time availability, the
required rigor, and the type of audience the study is
addressed to.Sometimes, qualitative indicators are more
useful than quantitative ones to show more quickly the
behavior of the system.
AGROCIENCIA VOLUMEN 36, NÚMERO 5, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2002614
Análisis de casos:
Ejemplo de selección de indicadores en tres
agroecosistemas en México
En esta sección se ejemplifica la metodología para la
derivación de los indicadores de calidad de suelos. Se
escogieron tres sistemas de manejo agrícolas contrastan-
tes tomados de experiencias mexicanas. Los indicadores
se seleccionaron de los atributos y puntos críticos identi-
ficados para cada sistema y, por ser un ejercicio hipotéti-
co, no se incluyeron los valores de los parámetros utili-
zados.
Estudio de Caso 1: Producción de maíz en condiciones
de temporal y agricultura campesina en Michoacán
En un terreno experimental demostrativo de esta co-
munidad se inició una investigación de mediano plazo (4
años) sobre el efecto de la incorporación de abonos ver-
des de invierno a sistemas de producción de maíz. La
región se localiza en una zona agroclimática con clima
semifrío subhúmedo (hasta 3340 m de altitud) con precipi-
tación de 1000 a 1500 mm anuales y con temperaturas
medias de 12 a 18 oC. La fisiografía es accidentada, con
pendientes de 4 a 13% y los suelos son andosoles de fer-
tilidad media a baja que se labran convencionalmente
(Astier et al., 2001).
En una parcela experimental se establecieron ensa-
yos para evaluar los siguientes factores: el potencial pro-
ductivo de avena y leguminosas nativas y cultivadas (es-
pecies que pueden ser utilizadas como abonos verdes de
invierno), el cambio en las propiedades del suelo des-
pués de la incorporación de esos abonos verdes, y el efecto
de dicha incorporación en el cultivo de maíz.
El sistema de manejo forma parte de una rotación
abono verde-maíz. Los abonos verdes (Vicia sativa L.,
Vicia faba L. y Avena sativa L.) se siembran en octubre y
se incorporan o se dejan como acolchado en enero y fe-
brero; el maíz se siembra en abril. La investigación in-
cluyó la observación de variables en cuanto al tipo de
manejo (tipos de labranza y fertilización con N y P). El
Cuadro 2 muestra los indicadores que responden a los
atributos de sustentabilidad de sistemas agrícolas y a los
puntos críticos identificados en el sistema estudiado. Esta
experiencia se reporta in extenso en Astier et al. (2001).
Estudio de Caso 2: Sistema silvopastoril mejorado en
selva baja caducifolia en la reserva de Chamela
Este ejemplo ilustra la selección de indicadores de ca-
lidad de los suelos en un sistema silvopastoril mejorado
que se propone como una alternativa al que predomina
en la zona. Como en gran parte del trópico mexicano las
selvas tropicales secas de la región de Chamela se han
Case Analysis:
Example of the selection of indicators in
three agro-ecosystems in México
In this section, the methodology for deriving soil
quality indicators is exemplified. Three contrasting
systems of agricultural management, based on Mexican
experiences, were chosen. The indicators were selected
from attributes and critical points identified for each
system, and as this is about a hypothetical exercise, the
values of the utilized parameters are not included.
Case study 1: Maize production under rainfed and
rural farming conditions in Michoacán
In an illustrative experimental plot, a medium-term
research (4 years) was carried out to study the effect of
the incorporation of green winter manures on maize
production systems. The region is located in an agro-
climatic zone with semi-cold and sub-humid climate (up
to 3 340 m), with annual precipitation of 1000 to 1500 mm
and mean temperatures from 12 to 18 oC. The
physiography is rough with slopes of 4 to 13%; and the
soils are andisols with medium to low fertility,
conventionally tilled (Astier et al., 2001).
In an experimental plot various sites were established
to evaluate the following factors: the productive potential
of oats and native and cultivated leguminous plants
(species that can be used as green winter manures), the
change in soil properties after the incorporation of these
green manures, and its effect on the maize crop.
 This management system forms part of a green manure
-maize rotation scheme. Green manures (Vicia sativa L.,
Vicia faba L., and Avena sativa L.) are sown in October
and incorporated into the soil or left over the surface as a
mulch, in January and February; maize is sown in April.
The investigation included management variables (such
as type of tillage and N and P fertilization rates). Table 2
illustrates how indicators are related to both, sustainability
attributes and critical points which are identified within
the agricultural system. This experience is reported
extensively at Astier et al. (2001).
Case study 2: Improved silvo-pastoral system in the
tropical deciduous forest in the Chamela natural
reserve
This example illustrates the selection of soil quality
indicators in an improved silvo-pastoral system; this was
proposed as an alternative to the local system. As in a
large part of the Mexican tropics, the dry tropical forests
of the Chamela region have been converted to grasslands
by using slash and burn practices and because of the
introduction of African grass species (e.g. Cenchrus sp.
ASTIER-CALDERÓN et al.: INDICADORES DE CALIDAD DE SUELOS EN AGRICULTURA SUSTENTABLE 615
transformado en praderas por acción de la roza, tumba y
quema del bosque original y por la introducción de espe-
cies africanas de pastos (v.gr Cenchrus sp. y Panicum
maximum Jacq.) y de ganado cebú (Bos taurus indicus).
La transformación de la selva seca en pradera trae consi-
go la casi total destrucción de la estructura y composi-
ción forestal y una seria perturbación de los procesos fun-
cionales del ecosistema (Maass, 1995).
El clima de la zona es cálido seco (temperatura pro-
medio anual de 24.9 oC) influenciado por ciclones tropi-
cales que producen un régimen lluvioso muy variable y
fuertemente estacional (García-Oliva et al., 1991). La
zona no presenta heladas, y tiene una relación entre el
potencial de evapotranspiración y la precipitación mayor
que 1. La época de sequía dura alrededor de 8 meses (de
noviembre a junio). La precipitación anual es de 758 mm,
siendo agosto y septiembre los meses más secos. Los
suelos son jóvenes, poco desarrollados y con un material
parental de riolita y basalto. La vegetación predominante
es la selva baja caducifolia, con una alta diversidad y un
sustrato arbustivo bien desarrollado (Lott et al., 1987;
Lott, 1993). En las partes bajas (pequeñas planicies
aluviales) y en los antiguos cauces de los ríos, se desa-
rrolla una vegetación más alta y subcaducifolia. La topo-
grafía está dominada por lomeríos con pendientes con-
vexas, por lo que la ganadería se desarrolla principal-
mente en suelos con pendientes de entre 35 y 45% lo que,
aunado a las prácticas de sobrepastoreo, genera altas tasas
de erosión en la zona (Maass et al., 1988).
Cuadro 2. Indicadores seleccionados para evaluar la calidad de suelos de sistemas de maíz cultivados con abonos verdes en Casas Blancas,
Michoacán.
Table 2. Indicators selected to evaluate the soil quality of maize systems, cultivated with green manures in Casas Blancas, Michoacán.
Punto crítico por atributo Indicador Método de medición
Productividad
Bajos rendimientos de grano Rendimiento de grano Muestreo directo
(Mg ha-1 año-1)
Baja disponibilidad de N y P Nivel de P y N en maíz Bioensayo: maíz bajo
(kg de N o P ha-1 año-1) diferentes tratamientos
Mineralización de N Incubación
Nitrato y amonio- N (kg ha-1) (Drinkwater et al.,1996)
Plagas de insectos rizófagos en maíz Muestreo de larvas en rizosfera Muestreo directo
(Phylophaga anómala) (Morón y Terrón,1988)
(larvas cepellón-1 mes-1)
Estabilidad y resiliencia
Degradación de propiedades físicas Grado de penetrabilidad (Mpa) Penetrómetro electrónico
del suelo y competencia por humedad Tasa de infiltración (cm min-1) Infiltrómetro cilindro (Bouwer, 1982)
residual entre cultivos Contenido de humedad en épocacrítica (%) Análisis gravimétrico
Alta susceptibilidad a la erosión hídrica Medición de sedimentos (Mg ha-1 año-1) Trampas de sedimentos en parcelas
experimentales (Dissemeyer, 1982)
and Panicum maximum Jacq.) and zebu cattle (Bos taurus
indicus). The transformation of the dry forest to grassland
brings about a nearly total destruction of the structure
and composition of the forest and a serious disturbance
of the functional processes of the ecosystem (Maass,
1995).
The climate of the zone is warm dry (annual mean
temperature 24.9 oC), influenced by tropical cyclones that
produce a very unsettled and strongly seasonal rainfall
pattern (García-Oliva et al., 1991). The zone does not
present frosts. There is a relationship between the evapo-
transpiration potential and the precipitation greater than
1. The dry season lasts around 8 months (from November
to June). Annual rainfall is 758 mm; August and
September are the driest months. The soils are young,
little developed and with parental material of ryolite and
basalt. The predominant vegetation is deciduous low
forest with high diversity and a well-developed shrub-
like substrate (Lott et al., 1987; Lott, 1993). In the low
parts (small alluvial plains) and in the old riverbeds, higher
deciduous vegetation develops. The topography is
dominated by hills with convex slopes; therefore cattle
rising is mainly produced on soils with slopes between
35 and 45 %, which, together with over-grazing, generates
high erosion rates in the zone (Maass et al., 1988).
The alternative system proposed is based on a silvo-
pastoral management of the disturbed sites, where at
present grassland is cultivated within the buffer zone of
the Chamela Natural Reserve (Table 3). The main idea is
to allow the growth of strips with trees, or buffer zones,
AGROCIENCIA VOLUMEN 36, NÚMERO 5, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2002616
El sistema alternativo que se propone es el manejo
silvopastoril de los sitios perturbados que en la actualidad
se encuentran cultivados con pradera en la zona de amor-
tiguamiento de la Reserva de Chamela (Cuadro 3). La
idea es permitir el desarrollo de franjas de árboles, o zo-
nas de amortiguamiento, las cuales se trazan de manera
paralela a las curvas de nivel, con el objeto de reducir la
longitud de pendiente; generar bordes de contención que
reduzcan la erosión del suelo y establecer un sistema de
pastoreo controlado. Asimismo, se plantea el desarrollo
de una franja de árboles en las inmediaciones de los cau-
ces de los ríos, de tal forma que sirvan como zonas de
amortiguamiento para dar protección a los cuerpos de
agua. Se espera que los árboles generen sombra para el
ganado, y que por su sistema radical más profundo mejo-
ren la capacidad de infiltración del suelo y ayuden tam-
bién a aumentar el contenido de materia orgánica. El cri-
terio para seleccionar las especies de árboles a utilizar es
económico (e.g. especies maderables como Cordia
alliodora R. et Pav.; medicinales como Haematoxylon
brasiletto K., etc.) y ecológico (especies fijadoras de ni-
trógeno o con asociaciones micorrícicas). En el Cuadro
3 se listan los indicadores de calidad de suelos, basados
en los puntos descritos por Maass (1995). No se incluyó
el indicador cantidad de materia orgánica dado que está
comprobado que no cambia de forma significativa bajo
diferentes condiciones de manejo de suelos en la región
de estudio. Por otro lado, se escogió el indicador cober-
tura de suelo, el cual está asociado con el aumento en la
tasa de infiltración y la disminución de los niveles de
compactación y encostramiento (García-Oliva et al.,
1994).
Cuadro 3. Indicadores seleccionados para evaluar la calidad de suelos de un sistema silvopastoril mejorado en Chamela, Jalisco.
Table 3. Indicators selected to evaluate soil quality of an improved silvo-pastoral system in Chamela, Jalisco.
Punto crítico por atributo Indicador Método de medición
Productividad
Nivel adecuado y calidad de pastos Cantidad (kg ha-1 año-1) y composición de Transecto
pastos por familia y especie
Sobrepastoreo Capacidad de carga anima Estimar unidad animal ha-1
(animal ha-1 año-1)
Estabilidad y Resiliencia
Deterioro de propiedades físicas del suelo Evolución del grado de compactación (Mpa) Penetrómetro electrónico
(alto nivel de compactación y encostramiento; Tasa de infiltración (cm min-1) Infiltrómetro cilíndro (Bouwer, 1982)
disminución de la tasa de infiltración) Evolución del grado de encostramiento Apreciación cualitativa en parcelas
seleccionadas
Elevada erosión y escorrentía Nivel de erosión (Mg ha-1 año-1) Bordos de sedimentación en los cauces
Nivel (cm) y naturaleza de la escorrentía Monitoreo de los cauces
(kg ha-1 de N, P y K)
Cobertura del suelo
(% suelo cubierto y desnudo) Inspección visual aleatoria anual
which are drawn in a parallel manner to the contour
curves. The purpose of this practice is to reduce the slope
length, to generate retaining walls, that reduce soil erosion,
and to establish a controlled pasturing system. Likewise,
it is considered to plant a row of trees along the riverbeds,
so that this buffer zone can protect the water bodies. The
trees are expected to provide shade for the cattle and to
improve the infiltration capacity of the soil with their
deeper root system; they also may help to increment the
organic matter content. The criterion for the selection of
the tree species to be used is mainly economical (timber-
yielding species like Cordia allliodora R. et Pav.;
medicinal species like Haematoxylon brasiletto K. etc.)
and ecological (nitrogen-fixing species or those with
mycorrhizal associations). Table 3 shows a list of soil
quality indicators based on the critical points described
by Maass (1995). Soil organic matter content was not a
selected indicator in this region of study, because it is
demonstrated that this indicator does not change
significantly under different soil management patterns.
On the other hand, the indicator of soil cover was selected;
this is related to the increment of infiltration rate and the
decreasing of compaction and crusting levels (García-
Oliva et al., 1994).
Case study 3: Intensive farming at El Batán
In the farmlands of El Batán, commercial and intensive
farming of maize is carried out. The experimental field
El Batán of the Centro Internacional de Mejoramiento de
Maíz y Trigo (CIMMYT) is located in the municipality
of Texcoco, in the state of México, at an altitude of 2 242
m. The mean annual precipitation is 625 mm, and the
mean minimum and maximum temperatures in the same
ASTIER-CALDERÓN et al.: INDICADORES DE CALIDAD DE SUELOS EN AGRICULTURA SUSTENTABLE 617
Estudio de Caso 3: Agricultura intensiva en El Batán
En los terrenos agrícolas de El Batán se practica una
agricultura comercial e intensiva de maíz. El campo ex-
perimental El Batán del Centro Internacional de Mejora-
miento de Maíz y Trigo (CIMMYT) se localiza en el mu-
nicipio de Texcoco en el Estado de México a 2242 m de
altura; tiene una precipitación media anual de 625 mm y
temperaturas mínimas y máximas medias en igual lapso
de 5 y 23.3 oC, respectivamente. El sitio posee una con-
dición nutrimental adecuada para las plantas, pero pre-
senta alta densidad aparente (1.4 g cm-3), compactación
en la capa arable, exceso de humedad en el perfil en épo-
cas críticas para el desarrollo de algunos cultivos como
la Vicia villosa L., e inadecuada aireación radical (Román,
1993)5. En especies como Medicago sativa L. la defi-
ciencia de azufre de los suelos limita su desarrollo ade-
más de presentar una alta incidencia de Phytium sp., la
cual está asociada con los altos niveles de humedad en el
suelo. La condición de alta densidad aparente y baja ai-
reación se atribuye al uso intensivo de energía mecánica
en la preparación del suelo y al continuo paso de maqui-
naria durante más de 20 años. Sandoval et al. (1996) re-
portaron una tendencia decreciente de los rendimientos
de maíz y trigo en el periodo de 1991 a 1995, en parcelas
5 Roman, S.S. 1993. Respuesta agronómica y dinámica delnitrógeno en trigo, maíz, veza y medicago, bajo distintos manejos de la labranza,
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Cuadro 4. Indicadores seleccionados para evaluar la calidad de suelos en un sistema agrícola intensivo mejorado. El Batán, Estado de
México.
Table 4. Indicators selected to evaluate soil quality in an improved intensive farming system. El Batán, State of México.
Punto crítico por atributo Indicador Método de medición
Productividad
Disminución de los rendimientos de grano Medición de rendimientos grano Muestreo de grano y comparación
(Mg ha-1 año-1) con datos previos
Estabilidad y resiliencia
Deterioro de propiedades físicas suelo: Evolución del grado de compactación Penetrómetro electrónico (Mpa)
encharcamiento y enfermedades raíz Tasa de infiltración (cm min-1) Infiltrómetro cilindro
(Pythium sp.) (Bouwer, 1982)
Nivel humedad zona raíz (%) Medición gravimétrica en ciclo
de cultivo y TDR al inicio
Incidencia de Pythium sp Van Bruggen and Grunwald (1996)
(células mL-1)
Estabilidad de agregados Distribución de agregados por tamaños
(% por tamaño)
Densidad aparente (g cm-3) Medición antes y después del experimento
Disminución de la disponibilidad Nivel de micronutrientes Análisis químico rutinario
de micronutrimentos Medición de carbono orgánico (Mg ha-1) Método de combustión húmeda
(Nelson and Sommers, 1982)
lapse of time are 5 and 23.3 oC respectively. The site has
an adequate nutritional condition for the plants, but it has
high bulk density (1.4 g cm-3), high compaction in the
arable layer, excess of soil profile humidity in critical
periods (for the development of some crops like Vicia
villosa L.), and inadequate root system aeration (Román,
1993)5. Species like Medicago sativa L., suffer soil sulfur
deficiencies, which limits its development; there is also
high incidence of Phytium sp., which is related to high
soil humidity levels. High soil bulk density and low
aeration conditions originate from the intensive use of
mechanical energy in soil preparation and to the
continuous passage of machinery during more than 20
years. Sandoval et al. (1996) reported a decreasing trend
of maize and wheat yields, in the period from 1991 to
1995. These crops were grown under several treatments:
with and without nitrogenous fertilization and under zero
and conventional tillage systems, independently of residue
management.
Researchers from the Soil Fertility Laboratory at the
Colegio de Postgraduados and the Centro Internacional
de Mejoramiento de Maíz y Trigo proposed in 1996 an
intensive improved management system, based on the
rotation of green manures with maize and wheat. Table 4
AGROCIENCIA VOLUMEN 36, NÚMERO 5, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2002618
sujetas a varios tratamientos con y sin fertilización nitro-
genada, tanto en sistemas de labranza convencional como
labranza cero, independientemente del manejo de los re-
siduos.
Investigadores del Laboratorio de Fertilidad de Sue-
los del Colegio de Postgraduados y del Centro Interna-
cional de Mejoramiento de Maíz y Trigo propusieron, en
1996, un sistema de manejo intensivo mejorado basado
en la rotación abonos verdes, maíz y trigo. En el Cuadro
4 se presenta una selección de indicadores basados en
los puntos críticos identificados por Sandoval et al. (1996)
y Etchevers et al. (2000).
CONCLUSIONES
La medición de la calidad de suelos mediante el em-
pleo de indicadores permite entender cómo evoluciona
el estado (capacidades y propiedades) de los suelos bajo
determinados sistemas de manejo, particularmente para
una agricultura sustentable. A diferencia de la antigua
visión reduccionista, que sólo considera al suelo como
fuente de nutrimentos y sostén para las plantas cultivadas,
el concepto calidad de suelos ubica a este recurso como el
centro de procesos ambientales a todos los niveles.
En este ensayo se propone también un enfoque alter-
nativo para generar indicadores de calidad de suelos, que
sigue los planteamientos de Masera et al. (1999). Dicho
enfoque implica: 1) Utilizar los tres atributos ambienta-
les de sustentabilidad (productividad, resiliencia y esta-
bilidad); 2) caracterizar el sistema de manejo indicando
claramente la escala espacial y temporal del análisis, 3)
identificar los puntos críticos en el agroecosistema estu-
diado. De esta forma, el concepto de calidad de suelos se
aplica a la práctica con un marco conceptual que permite
evitar largas listas de indicadores.
Se observa que algunos indicadores (como rendimien-
tos de los cultivos, infiltración) son comunes en los tres
estudios de caso, y otros son indicadores específicos para
cada uno. Los puntos críticos relacionados con el atribu-
to productividad fueron los bajos rendimientos, la baja
disponibilidad de nutrientes y la presencia de plagas de
insectos. Estos puntos generaron a su vez los indicadores:
rendimiento de grano de cultivos y ganado, contenido de
N y P en los cultivos y presencia de insectos plaga. Los
atributos estabilidad y resiliencia están asociados a pun-
tos críticos como la pérdida de los suelos (procesos de
erosión) y la degradación de las propiedades biológicas,
químicas y físicas; éstos, a su vez, se traducen en
indicadores como la cantidad de suelo erosionado, la can-
tidad de carbono orgánico, la tasa de infiltración, el gra-
do de resistencia a la penetración y el nivel de agentes
patógenos.
Cualquier marco metodológico para evaluar la sus-
tentabilidad del manejo de los recursos naturales,
shows a selection of indicators based on the critical points
identified by Sandoval et al. (1996) and Etchevers et al.
(2000).
CONCLUSIONS
The measurement of soil quality by means of
indicators permits to understand how the state of soils
(capacities and properties) evolves under determined
management systems, directed towards a sustainable
agriculture. The old reduccionist point of view considers
the soil mainly as a source of nutrients and as mechanical
substrate for cultivated plants. The soil quality concept,
however, is different from the old vision because the soil
is located at the center of environmental and biological
productive processes at every level.
An alternative approach for the derivation of soil
quality indicators is also proposed in this essay; which
follows the work of Masera et al. (1999). This approach
implies: 1) To utilize the three environmental attributes
of sustainability (productivity, resilience, and stability);
2) to characterize the management system clearly,
indicating the spatial and temporal scale of analysis; 3)
to identify the critical points in the studied agro-
ecosystem. This way, the concept of soil quality is put
into practice with the help of a conceptual framework,
which allows avoiding long lists of indicators.
It is observed that some indicators (like crop yield,
infiltration rate) are common to the three study cases,
and others are specific indicators for each of them. The
critical points related to the productivity attribute were:
low yield, low nutrient availability, and incidence of insect
pests. These points derived the indicators: grain crop and
cattle yields, crop N and P contents in crops, and incidence
of insect pests. Stability and resilience attributes are
associated to critical points like soil loss (erosion
processes) and degradation of biological, chemical, and
physical soil properties. These properties, at the same
time, are translated into soil indicators, such as quantity
of eroded soil, amount of organic carbon, infiltration rate,
degree of resistance to penetration, and the level of
pathogenic agents.
Any methodological framework for evaluating
sustainability of natural resources management systems,
including the aspects of soil quality, needs to be applied
periodically tocase studies with the purpose of reinforce it.
—End of the English version—
pppvPPP
incluyendo los aspectos de calidad de suelos, necesita
aplicarse periódicamente a estudios de caso a fin de
fortalecerlo.
ASTIER-CALDERÓN et al.: INDICADORES DE CALIDAD DE SUELOS EN AGRICULTURA SUSTENTABLE 619
L ITERATURA CITADA
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