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Macrofauna ed�fica como indicador de calidad del suelo en tres agroecosistemas caf�, t� y pitahaya del cant�n Palora

 

Soil macrofauna as an indicator of soil quality in three coffee, tea and pitahaya agroecosystems in the Palora canton

 

Macrofauna ed�fica como indicador de qualidade do solo em tr�s agroecossistemas de caf�, ch� e pitaia do cant�o Palora

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: lmestrella@hotmail.com

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 15 de mayo de 2024 *Aceptado: 20 de junio de 2024 * Publicado: �31 de julio de 2024

 

        I.            Investigador Independiente, Ecuador.

      II.            Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Sede Morona Santiago, Ecuador.

   III.            Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Sede Morona Santiago, Ecuador.

   IV.            Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Sede Morona Santiago, Ecuador.

 

Resumen

La macrofauna del suelo es un componente importante en la productividad de los agroecosistemas, ya que ayuda en la descomposici�n y mineralizaci�n de la materia org�nica. En este estudio, se determin� la macrofauna ed�fica de tres agroecosistemas (caf�, t� y pitahaya) en el cant�n Palora, y se aplic� el �ndice de calidad del suelo mediante indicadores f�sicos, qu�micos y biol�gicos. La metodolog�a utilizada para la recolecci�n de muestras fue el muestreo aleatorio simple seg�n lineamientos de (PRADO JAVIER, 2016.) En la identificaci�n de los puntos se utiliz� un GPSMAP 64sx-GARMIN, se tomaron 15 muestras de suelo de cada agroecosistema a 20 cm de profundidad para obtener muestras compuestas, la cuales es llevada al laboratorio de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo sede Morona Santiago, donde se analizaron par�metros f�sicos-qu�micos y biol�gicos. Los resultados indican que el �ndice de calidad del suelo para los agroecosistemas pitahaya se encuentra en la clase 2, lo que representa una alta calidad del suelo. En cambio, los agroecosistemas del caf� y t� se encuentran en la clase 3, lo que representa una calidad moderada del suelo. En los an�lisis biol�gicos, se determin� una alta calidad de macrofauna presente en los tres agroecosistemas en base a la evaluaci�n de los grupos funcionales (detrit�voros/no detrit�voro) y seg�n el �ndice de diversidad de Simpson y Shannon. El agroecosistema del t� es de diversidad media y en base a la densidad poblacional, el cultivo de pitahaya demuestra una alta densidad poblacional.

Palabras clave: suelo; macrofauna ed�fica; agroecosistemas; calidad del suelo; �ndices de diversidad.

 

Abstract

Soil macrofauna is an important component in the productivity of agroecosystems, as it helps in the decomposition and mineralization of organic matter. In this study, the soil macrofauna of three agroecosystems (coffee, tea and pitahaya) in the Palora canton was determined, and the soil quality index was applied using physical, chemical and biological indicators. The methodology used for the collection of samples was simple random sampling according to the guidelines of (PRADO JAVIER, 2016.) A GPSMAP 64sx-GARMIN was used to identify the points. 15 soil samples were taken from each agroecosystem at a depth of 20 cm to obtain composite samples, which were taken to the laboratory of the Polytechnic School of Chimborazo, Morona Santiago headquarters, where physical-chemical and biological parameters were analyzed. The results indicate that the soil quality index for the pitahaya agroecosystems is in class 2, which represents a high soil quality. In contrast, the coffee and tea agroecosystems are in class 3, which represents a moderate soil quality. In the biological analyses, a high quality of macrofauna was determined in the three agroecosystems based on the evaluation of the functional groups (detritivores/non-detritivores) and according to the Simpson and Shannon diversity index. The tea agroecosystem is of medium diversity and based on the population density, the pitahaya crop shows a high population density.

Keywords: soil; soil macrofauna; agroecosystems; soil quality; diversity indices.

 

Resumo

A macrofauna do solo � uma componente importante na produtividade dos agroecossistemas, pois auxilia na decomposi��o e mineraliza��o da mat�ria org�nica. Neste estudo foi determinada a macrofauna ed�fica de tr�s agroecossistemas (caf�, ch� e pitaia) do cant�o Palora e aplicado o �ndice de qualidade do solo atrav�s de indicadores f�sicos, qu�micos e biol�gicos. A metodologia utilizada para a recolha de amostras foi a amostragem aleat�ria simples de acordo com as orienta��es de (PRADO JAVIER, 2016.) Foi utilizado um GPSMAP 64sx-GARMIN para identificar os pontos, foram retiradas 15 amostras de solo de cada agroecossistema a 20 cm de profundidade para obten��o composta amostras, que s�o levadas ao laborat�rio da Escola Superior Polit�cnica de Chimborazo, Morona Santiago, onde foram analisados ​​​​par�metros f�sico-qu�micos e biol�gicos. Os resultados indicam que o �ndice de qualidade do solo para os agroecossistemas de pitaia se encontra na classe 2, o que representa uma elevada qualidade do solo. Por outro lado, os agroecossistemas do caf� e do ch� est�o na classe 3, o que representa uma qualidade moderada do solo. Nas an�lises biol�gicas foi determinada uma elevada qualidade da macrofauna presente nos tr�s agroecossistemas com base na avalia��o dos grupos funcionais (detrit�voros/n�o detrit�voros) e de acordo com o �ndice de diversidade de Simpson e Shannon. O agroecossistema do ch� � de m�dia diversidade e com base na densidade populacional, o cultivo da pitaia demonstra uma elevada densidade populacional.

Palavras-chave: solo; macrofauna ed�fica; agroecossistemas; qualidade do solo; �ndices de diversidade.

 

 

Introducci�n

La macrofauna ed�fica como indicador de calidad del suelo y fertilidad en los agroecosistemas desempe�an un papel importante en la productividad (Cabrera, 2012). La capacidad del suelo para funcionar correctamente y mantener la productividad de los cultivos es una de las crisis m�s graves a las que se enfrenta nuestro planeta (Cotler et al., 2007). Por lo que se torna insostenible debido a las malas pr�cticas como es: el uso excesivo de fertilizantes, pesticidas, la inadecuada rotaci�n de cultivo y mala aplicaci�n de los sistemas de riego (Montatixe & Eche, 2021). Por lo tanto, es importante estudiar los cambios que se producen en el suelo en el transcurso del tiempo debido a diversas actividades antropog�nicas directas o indirectas, que perturban el equilibrio natural de los agroecosistemas al intervenir en ellos (Garc�a et al., 2012).

La macrofauna ed�fica interact�a con las diversas plantas y biotas del agroecosistema, aportando una serie de servicios fundamentales para la sostenibilidad del mismo (Orduz et al., 2021). Estos servicios son un recurso fundamental para la gesti�n sostenible de los sistemas agr�colas, ya que impulsan el ciclo de los nutrientes, regulan la din�mica de la materia org�nica, alteran la estructura f�sica del suelo, aumentan la disponibilidad y accesibilidad de los nutrientes para la vegetaci�n y mejoran la salud de las plantas (Cotler et al., 2007) (Propiedades F�sicas | Portal de Suelos de La FAO | Organizaci�n de Las Naciones Unidas Para La Alimentaci�n y La Agricultura, 2021). La macrofauna del suelo se ven influenciadas por los cambios f�sicos y qu�micos que el ser humano provoca en el suelo (Toledo et al., 2018).

La degradaci�n f�sica perturban el buen funcionamiento del suelo afectando la capacidad de transporte de fluidos y volumen de almacenamiento relacionado con el equilibrio del agua y gases que son esenciales para la degradaci�n de los nutrientes que necesitan las plantas y los microorganismos (Mu�oz et al., 2013). Mientras que la degradaci�n qu�mica se puede definir como la p�rdida de nutrientes o la acumulaci�n excesiva de alg�n nutriente y el aumento de la salinidad o la acidez. La degradaci�n biol�gica se ve representada por la reducci�n de la descomposici�n de la materia org�nica (Rojas & Ibarra, 2003).

El cant�n Palora se encuentra ubicado en el noroccidente de la provincia de Morona Santiago, es conocido como el Ed�n de la Amazonia con variedad de flora y fauna (Barrera et al., 2023) . El progreso del cant�n se debe a la ganader�a, silvicultura y a la producci�n agr�cola, algunos de los productos relevantes son: la pitahaya, el t�, ca�a de az�car y caf� (Sotomayor et al., 2019). El desarrollo econ�mico del cant�n proporciona alimentos y oportunidades de empleo (Dieguez et al., 2020). Por este motivo es importante conocer la calidad del suelo para determinar un mejor m�todo de utilizaci�n e implementar medidas que ayuden a tener una mejor agricultura y as� evitar su degradaci�n.

La investigaci�n tiene como finalidad determinar la calidad del suelo con base a la macrofauna ed�fica presente en los tres tipos de agroecosistemas como es la pitahaya, el t� y el caf� en el cant�n Palora mediante el an�lisis de par�metros f�sicos, qu�micos y biol�gicos.� Se evaluar� la riqueza, la diversidad, la abundancia y la composici�n funcional de la macrofauna del suelo en los agroecosistemas. Los diferentes grupos funcionales de la macrofauna son los ingenieros del suelo, los detrit�voros, los herb�voros y los depredadores estos son los que permiten estar en equilibrio al ecosistema y regular los procesos ed�ficos (Cabrera et al., 2011).

 

M�todos

�rea de muestreo

Este estudio se realiz� en el cant�n Palora, en el municipio de Palora (Metzera), que pertenece a la provincia de Morona Santiago. Con ArcMap Versi�n 10.5 se determinaron los puntos de muestreo de tres agroecosistemas y se cre� un mapa de ubicaci�n del �rea de investigaci�n. El GPSMAP 64sx-GARMIN estudi� los puntos de tres ecosistemas agr�colas.

 

Ilustraci�n 1: �rea de los tres agroecosistemas del cant�n Palora

Realizado por: (los autores, 2023)

Caracterizaci�n de las zonas de muestreo

 

Tabla 1: Datos generales de las fincas

Realizado por: (los autores, 2023)

 

Agroecosistemas estudiados

Se tomaron 15 muestras compuestas de suelo de tres hect�reas de terreno, en este caso se utiliz� para las pruebas una hect�rea de terreno de cada finca con los agroecosistemas correspondientes.
Se tomaron 3 muestras de cada agroecosistema en el sector de Metzera (Palora). Cada muestra se recolect� de una hect�rea del �rea de estudio, utilizando bolsas Ziploc de 1 kg para almacenamiento y recolecci�n de cada muestra. al laboratorio para realizar los an�lisis pertinentes.

 

Recolecci�n de muestras de suelo

      1.            El �rea de estudio fue georreferenciada mediante el software ArcGis 10.5.

      2.            Para cada finca se determinaron 15 puntos representativos por hect�rea mediante el dispositivo Garmin GPSMAP 64sx,

      3.            Para los an�lisis f�sico-qu�micos se tomaron muestras complejas de suelo a una profundidad de 20 cm mediante una barrena proporcionada por el laboratorio de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo en el sitio Macas.

      4.            Las muestras apropiadas se colocaron en bolsas de malla y se marcaron con un c�digo apropiado para su posterior transporte al laboratorio.

      5.            Para recolectar muestras de macrofauna, los escombros se recolectaron y se colocaron en un saco, en el cual se cav� un hoyo de 25x25 y 20 cm de profundidad.

      6.            Al excavar basura y tierra, los organismos visibles se recogieron con pinzas.

      7.            Los insectos y artr�podos se embotellaron con alcohol al 70% y se etiquetaron para evitar confusi�n en la identificaci�n.Una vez completada la colecci�n de macrofauna, se coloca la tierra en la zanja.

      8.            Se recolectaron muestras de suelo y macrofauna en el laboratorio del Colegio Polit�cnico de Chimborazo, Macas para an�lisis f�sico-qu�micos y biol�gicos.

 

Determinaciones f�sicas, qu�micas y biol�gicas del suelo

M�todos para determinar los par�metros f�sicos del suelo

Para la realizaci�n de estos an�lisis se us� la metodolog�a descrita en:�(Baz�n, 2017), (Cisneros, 2018), (Fernand�z Linares, 2006). En cuanto textura, se emple� el m�todo de sedimentaci�n. Para densidad aparente se utiliz� el m�todo cil�ndrico, se determin� tambi�n la profundidad del suelo y finalmente la humedad mediante el m�todo gravim�trico.

 

M�todos para determinar los par�metros qu�micos del suelo

Para determinar los par�metros qu�micos en el laboratorio de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo sede Morona Santiago se bas� en los m�todos descritos por: (Fernand�z Linares, 2006). Se consider� el potencial de hidr�geno, conductividad el�ctrica, materia org�nica en base a la diferencia de peso o calcinaci�n, se determin� tambi�n el contenido de nitr�geno, f�sforo y potasio.

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M�todos para determinar los par�metros biol�gicos del suelo

Para identificar la macrofauna, las muestras se llevan al laboratorio con las etiquetas adecuadas y se determina la especie mediante un estetoscopio para la documentaci�n fotogr�fica de la macrofauna. Para la determinaci�n de la calidad del suelo en base a macrofauna se us� ecuaciones tomadas de (Cabrera 2014). Se tomaron en cuenta tres �ndices como son el de abundancia relativa, diversidad de Simpson y el �ndice de riqueza de Margalef y finalmente la densidad poblacional

 

Determinaci�n del �ndice de calidad del suelo ICS

Para evaluar la calidad del suelo se realiza el c�lculo del ICS, que tiene en cuenta tres componentes esenciales como son la materia org�nica, el pH y la densidad aparente. Estos indicadores no deben faltar en una evaluaci�n de suelo, por lo que el autor o investigador tambi�n propone otros par�metros que sean necesarios para la investigaci�n. Se determinaron valores m�ximos y m�nimos para cada indicador seleccionado utilizando criterios te�ricos (Wilson, 2017).

Una vez establecidos los valores m�ximo y m�nimo, se realiza una normalizaci�n de estos indicadores para que cada uno de ellos tome valores de 0 a 1, representando el peor y mejor estado desde el punto de vista de la calidad ambiental de los suelos (Cant� et al., 2007).

 

Tabla 2: Valores m�ximos y m�nimos de cada par�metro de suelo.

Realizado por: (los autores, 2023)

 

Los valores utilizados para encontrar valores normalizados se basan en valores m�ximos y m�nimos, por lo que algunos par�metros se determinan usando criterios basados en la teor�a y otros usando condiciones �ptimas: se usa pH 6 para el valor m�ximo de pH, porque es el m�ximo. valor obtenido en an�lisis de laboratorio, mientras que el valor m�nimo de pH se determina utilizando la tabla (6-2) y los resultados obtenidos en el laboratorio. En cuanto a la materia org�nica, se determina que el valor m�ximo es del 1,7% del valor medio obtenido en el an�lisis del suelo. El valor de cada par�metro se determina a partir de los valores obtenidos en el an�lisis del suelo y las condiciones �ptimas correspondientes.

Resultados y discusi�n

 

Tabla 3: Par�metros f�sicos y qu�micos.

 

A continuaci�n, se presentan los resultados de la macrofauna ed�fica como bioindicador de los tres agroecosistemas en estudio: caf�, t� y pitahaya, en cuanto a la densidad aparente del suelo en el estudio se obtiene un valor de 0,088 g/cm³ para la pitahaya, 0,078 g/cm³ para el caf� y 0,082 g/cm³ para el t�, evidenciando un suelo con buen drenaje y elongaci�n de ra�ces con sistema aireados. Seg�n (G�lvez-Cer�na et al., 2016) en su investigaci�n encontr� que la densidad aparente se correlacion� de forma negativa con otras variables ed�ficas, como la biomasa microbiana, la actividad enzim�tica y la estabilidad de agregados con resultados m�s bajos y �ptimos, que indican una mejor calidad del suelo en las �reas de pastizal y forraje en lluvia y seca. Por otro lado tambi�n se establece que suelos con valores altos de densidad aparente determinan un ambiente pobre para el crecimiento de ra�ces, debido a la poca aireaci�n y una baja infiltraci�n del agua en el suelo.�(Ant�nez y otros, 2015). �

Los resultados para pH oscilan entre 4 y 6 entre los 3 tipos de suelo, lo que quiere decir que son suelos �cidos seg�n la tabla de rangos de pH: acidez y alcalinidad.�(TULSMA, 2017), seg�n (Lang et al., 2010) en su investigaci�n� en el suelo de los agroecosistemas de mango y ca�a de az�car obtuvo un valor de pH que vari� de 6,5 y 6,6 por lo que menciona es un factor cr�tico que influye en la disponibilidad de nutrientes para las plantas y en la actividad microbiana del suelo. Por lo tanto, mantener un pH adecuado es esencial para la salud del suelo y el crecimiento de los cultivos.

La conductividad el�ctrica del suelo es un indicador de la concentraci�n de sales disueltas, lo que influye en la disponibilidad de nutrientes para las plantas, para los tres agroecosistemas de cultivo de pitahaya, caf� y t�, se obtuvieron valores menores a los 2dS/m, en la investigaci�n realizada por (Lang et al., 2010) los resultados de la conductividad el�ctrica del suelo de mango y ca�a de az�car vari� entre 0,32 y 0,36 dS/m es decir son suelos no salinos, seg�n (Gallart, 2017) este tipo de suelos se consideran aptos para la fertilizaci�n y crecimiento favorable de las plantas,

La materia org�nica del suelo es un componente cr�tico para la salud del suelo, ya que influye en la estructura del suelo, la retenci�n de agua y nutrientes, y la actividad microbiana, en la presente investigaci�n se tienen valores de 1,6 a 1.8 % en los suelos de pitahaya, caf� y t�, seg�n (Julca-Otiniano et al., 2006) menciona que el nivel deseable de materia org�nica en los suelos arcillosos medios es del 2%, perdiendo descender a 1,65% en suelos pesados y llegar a un 2,5% en los arenosos, (Sadeghian, 2010) considera que valores por debajo de 2% de materia org�nica en los suelos, provoca incrementos en la acidez, probablemente debido a la disminuci�n de la actividad microbiana que afecta la mineralizaci�n de la misma.

(Lang et al., 2010) en su estudio establece que la materia org�nica del suelo vari� entre 2.98% y 3.98% en los diferentes agroecosistemas, siendo el agroecosistema de mango el que present� el mayor contenido de materia org�nica encontrando una correlaci�n positiva entre la riqueza de invertebrados y la materia org�nica del horizonte A del suelo. Para (Hern�ndez-Vigoa et al., 2018) fue importante considerar la influencia de la materia org�nica en la actividad de la biota ed�fica, as� como el papel en la descomposici�n y el reciclaje de nutrientes.

Para los resultado de NPK realizado dentro de la investigaci�n en la tabla 3, muestran que en el cultivo de caf� existe mayor cantidad de nitr�geno con valor de 0,81% lo cual resulta beneficioso, seguido de la pitahaya con 0,57% y el caf� con 0,47%, seg�n (Villasanti et al., 2013) establece que la plantas con una deficiencia de nitr�geno presentan un crecimiento retrasado, mientras si los niveles de nitr�geno son altos, puede ocurrir un desequilibrio entre el �rea de las hojas y las ra�ces. Si esto sucede, la mayor �rea foliar provocar� un aumento de la transpiraci�n que provocar� que la planta entre en estr�s h�drico, aunque tenga buena disponibilidad de agua causando la podredumbre. Para el f�sforo se obtuvo en un rango promedio entre 15 y 31 mg/kg mismos que seg�n la tabla 3 de niveles cr�ticos de f�sforo propuesta por el autor (Siles, 2015) califican como nivel medio de f�sforo disponible en el suelo de los 3 cultivos, por lo que este nutriente tiene un comportamiento t�pico en el suelo, con diversos grados de disponibilidad para las plantas (Gue�aimburu et al., 2019). En el caso del potasio los valores obtenidos corresponden en el rango de 98 mg/kg hasta 139 mg/kg, lo que significa que todos los agroecosistemas mantienen grandes reservas de dicho complemento, no obstante, el exceso de el mismo podr�a evitar que la planta Absorba otros nutrientes (Altieri,2002).

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�ndice de calidad del suelo

 

Tabla 4: �ndice de calidad del suelo

Realizado por: (los autores, 2023)

 

Se establece una clasificaci�n para determinar la clase en que se encuentra ubicado el suelo seg�n el �ndice de calidad (Benintende et al., 2017), para la presente investigaci�n el suelo que presenta mejor calidad es el de cultivo de pitahaya con un rango 0,60-0,79 perteneciente a la clase 2, mientras que para los cultivos de t� y caf� se encuentran dentro de la clase 3 (moderada calidad).

Indicadores de calidad del suelo de cada par�metro

 

Tabla 5: Rangos obtenidos de calidad del suelo en base a los l�mites permisibles

Realizado por: (los autores, 2023)

 

Par�metros biol�gicos

 

Tabla 6: Macrofauna ed�fica

Realizado por: (los autores, 2023)

 

Se registr� abundancia en el ecosistema del cultivo de pitahaya con un total de 17 especies, 39 familias y 590 individuos de macrofauna ed�fica, mientras que en el cultivo de caf� y t� obtuvieron menor cantidad tanto de especies como de familias. Cabe destacar que, en cada uno de los agroecosistemas, existe gran cantidad de lombrices,� seg�n (Boschini-Figueroa et al., 2009) una buena cantidad de lombrices en es una contribuci�n ecol�gica importante, especialmente al ser comparada la poblaci�n por unidad de �rea contra otros cultivos como las hortalizas, el caf� y los c�tricos, cuya poblaci�n decrece desde un centenar hasta valores cercanos a cero.

 

Tabla 7: Calidad del suelo seg�n detrit�voros/no detrit�voros y lombrices/hormigas.

Realizado por: (los autores, 2023)

 

Seg�n (Cabrera-D�vila et al., 2017) establece que una vez aplicado la ecuaci�n se obtienen resultados mayores a 1, quiere decir que el suelo es de alta calidad tanto para detrit�voros/no detrit�voros como para lombrices/hormigas. En la tabla se registraron los datos los tres agroecosistemas, obteni�ndose valores mayores a 1.

 

Tabla 8: �ndices de diversidad

Realizado por: (los autores, 2023)

 

Tabla 9: �ndice de riqueza

Realizado por: (los autores, 2023)

 

El �ndice de abundancia relativa(IAR) se refiere al porcentaje de un organismo en la cual un 100% representa el n�mero total de los organismos. En la tabla 8 se registr� un porcentaje 33.57% para el orden Haplotaxida. La presencia de estas especies indica un alto nivel de descomposici�n de materia org�nica, indicando la presencia de detrit�voros (Moreno, 2001). Por otra parte, el �ndice de diversidad de Simpson indica la riqueza de especies encontradas en los respectivos muestreos. Seg�n (Machado et al., 2021), se establece que los usos de suelos influyen en la abundancia y composici�n de macrofauna por que los resultados obtenidos en la investigaci�n se establece que presenta una calidad entre alta y media. Con el �ndice de Shannon, se mide la diversidad de especies distribuidas en el espacio, dentro de los resultados se obtuvo para el cultivo de caf� y pitahaya valores desde 1,36 hasta 3,5, lo cual indica que la diversidad de estos agoecosistemas es media, mientras que para el cultivo de t� se obtuvo un �ndice bajo de diversidad seg�n los datos comparados con la tabla de escala de interpretaci�n del �ndice de Shannon-Wiener. Para el �ndice de riqueza ( �ndice de Margalef) se obtuvo como resultado que el agroecosistema del t� se encuentra con un valor de 1,53. Seg�n (Mora-Donju�n et al., 2017) un valor menor a 2,00 refiere que presenta una baja riqueza de especies.

 

Conclusiones

Este estudio resalta la importancia de la biodiversidad, especialmente la de la macrofauna como los escarabajos y las lombrices de tierra, en el mantenimiento de la salud y calidad del suelo en los agroecosistemas. La evaluaci�n integral de las propiedades f�sicas, qu�micas y biol�gicas del suelo demuestra la relaci�n directa entre la biodiversidad y la calidad del suelo, evidenciando que una mayor abundancia y diversidad de macrofauna es indicativa de condiciones �ptimas para el desarrollo agr�cola. La alta calidad del suelo en el cultivo de pitahaya y la calidad moderada en los cultivos de caf� y t� reflejan c�mo las pr�cticas de manejo y la preservaci�n de la biodiversidad pueden influir positivamente en la sostenibilidad y productividad de estos agroecosistemas.

 

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