Contribución de la hojarasca a los componentes del suelo en rodales de Pinus caribaea var. Caribaea

ARTÍCULO ORIGINAL
Revista Científico estudiantil Ciencias Forestales y Ambientales.
Enero-junio 2019; 4(1):45-54

Contribution of litter to soil components in stands of Pinus caribaea var. Caribaea

¹Estudiante de Ciencias Agrónomas. Universidad de Pinar del Río, Facultad de Ciencias Forestales y Agropecuarias, Departamento Agronomía de Montaña, Cuba.
Correo electrónico: darien.miranda@estudiantes.upr.edu.cu
²Ingeniero Agrónomo. Doctora en Ciencias Forestales. Universidad de Pinar del Río «Hermanos Saíz Montes de Oca». Pinar del Río, Cuba.

La siguiente investigación se realizó en rodales de la Unidad Silvícola Santa Lucia, perteneciente a la Empresa Agroforestal Minas; tiene como objetivo evaluar la contribución de la hojarasca a los componentes del suelo en rodales de Pinus caribaea var. Caribaea. La hojarasca fue colectada en tres calidades de sitio: Rodal 1 con calidad de sitio I, Rodal 3 con calidad III y el Rodal 7 con calidad de sitio II, en plantaciones de Pinus caribaea var. Caribaea, en edades comprendidas entre 9 y 20 años. Se obtuvieron muestras de suelo con y sin hojarasca, así como de suelo de la profundidad de la calicata y la superficie, para determinar el aporte de nutrientes y de materia orgánica, de la hojarasca al suelo por este concepto. El análisis estadístico arrojó que no hay diferencias significativas en los elementos, K₂O, Mg²⁺, N; mientras que en los elementos: fósforo y materia orgánica sí se encontraron diferencias significativas en todos los casos.

Palabras clave: Calicata; fósforo; hojarasca; suelo; materia orgánica; potasio; rodal.

The following investigation was carried out in stands of the Santa Lucia Forestry Unit, belonging to the Mining Agroforestry Company; It aims to evaluate the contribution of litter to soil components in stands of Pinus caribaea var. Caribaea The litter was collected in three site qualities: Stand 1 with site quality I, Stand 3 with quality III and Stand 7 with site quality II, in Pinus caribaea var. Caribaea, aged between 9 and 20 years. Samples of soil with and without litter were obtained, as well as soil from the depth of the calicata and the surface, to determine the contribution of nutrients and organic matter, from the litter to the soil for this concept. The statistical analysis showed that there are no significant differences in the elements, K2O, Mg2 +, N; while in the elements: phosphorus and organic matter if significant differences were found in all cases.

Keywords: Calicata; phosphorus; litter; soil; organic matter; potassium; stand.

En los suelos forestales, se depositan diferentes materiales, provenientes de distintos estratos de la vegetación, como las hojas, ramas, inflorescencias, cuyo conjunto se denomina hojarasca; de ello, la hoja es la fracción más importante en los ecosistemas forestales (Barreto et al., 2018).

La hojarasca determina la estabilidad y el funcionamiento del ecosistema, constituye la fuente principal de circulación de materia orgánica, energía y nutrimentos entre las plantas y el suelo; su contenido depende del balance entre los procesos de acumulación y descomposición, lo cual está determinado por la especie vegetal y su composición química, por citar algunos factores (Sánchez et al., 2009).

La cantidad de bioelementos contenidos en la hojarasca constituye la principal fuente de nutrimentos incorporados al suelo, una vez que esta se descompone (Del Valle, 2003). Por lo cual, la evolución y velocidad de la descomposición es clave para el funcionamiento de los bosques, ya que, si los nutrientes son liberados rápidamente, se pierden por lixiviación edáfica o por volatilización (Schlesinger, 2000; Castellanos y León, 2011).

Por el contrario, si la descomposición es muy lenta, los nutrimentos disponibles pueden ser insuficientes y limitar el crecimiento y el desarrollo de las plantas (Montagnini y Jordan, 2002; Castellanos y León, 2011). El patrón general para la pérdida de peso de la hojarasca en descomposición comprende dos fases de estado: una inicial de rápido desarrollo por el lavado de compuestos solubles y la descomposición de materiales hábiles (azúcares, algunos fenoles, almidones y proteínas); y una segunda, más lenta, resultado de la baja descomposición de elementos recalcitrantes como la celulosa, hemicelulosa, taninos y lignina (Arellano et al., 2004)

En los bosques montanos tropicales, los nutrientes liberados del mantillo representan la fuente principal de abastecimiento y de mantenimiento de la fertilidad del suelo (Parzych y Trojanowski, 2006), que satisfacen las necesidades de los vegetales (García-Oliva et al., 2003; Barreto y León, 2005).

Según Kuruvilla et al., 2016, la investigación sobre la descomposición de la hojarasca es útil para determinar la cantidad de nutrientes que pasan del reservorio de la hojarasca al suelo mineral y cómo influyen en su fertilidad. Según González-Rodríguez et al., (2013) y López et al., (2015) han realizado estudios en el Matorral Espinoso Tamaulipeco sobre ese tema y el aporte de nutrientes vía caída de hojarasca.

La hojarasca representa la mayor ruta de retorno de materia orgánica para la biota acuática y terrestre de los bosques como fuente de suministro y mantenimiento de la fertilidad del suelo, que satisface las necesidades nutricionales de las especies vegetales, (Parzych y Trojanowski, 2006; Wang et al., 2008).

Las investigaciones en el trópico han comparado ecosistemas manejados y no intervenidos (Del Valle, 2003; Dale y Polasky, 2007) y han determinado la importancia de esta hojarasca en la creación de refugios para la conservación de la biodiversidad.

La gran variedad de ecosistemas tropicales que se desarrollan sobre condiciones edafoclimáticas diferentes, plantea la necesidad de aplicar tecnologías de aprovechamiento acorde con las características propias de cada formación vegetal, lo cual requiere de un estudio integral de sus ecosistemas y donde el conocimiento del comportamiento de la hojarasca es un indicador a tener en cuenta, por su importancia en la estabilidad y funcionamiento de los mismos.

Teniendo en cuenta todo lo anterior se propone el siguiente objetivo general: Evaluar la contribución de la hojarasca a los componentes del suelo en rodales de Pinus caribaea var. Caribaea de la unidad silvícola Santa Lucia.

La Empresa Agroforestal Minas se ubica en el municipio de mismo nombre; limita: al este con el municipio Viñales; al oeste y suroeste, con el municipio Mantua y Guane respectivamente; al sur, con el municipio San Juan y Martínez y al norte, con el archipiélago de Los Colorados.

Esta empresa se encuentra estructurada por dos Unidades Silvícolas (Santa Lucía y Sumidero), cuenta con un patrimonio forestal de 59 173.5 hectáreas; de estas, 29 477,5 hectáreas pertenecen a la Unidad Silvícola Santa Lucía y 29 696 hectáreas a la Unidad Silvícola Sumidero.

Debido a la extensión del territorio, su patrimonio presenta gran variabilidad de relieve, ya que existen diferentes tipos en esta región. El relieve es ligeramente alomado.

En relación con el clima, como en todo el territorio nacional, la cantidad de lluvia aumenta de la costa hacia el interior de la isla y desde las zonas llanas hacia las elevaciones. El gradiente de precipitación es de 55-60 milímetros por cada 100 metros de elevación y el promedio anual de precipitaciones es de 1520,1 milímetros. La poca fluctuación de las temperaturas es un rasgo característico del clima de Cuba. La temperatura media en el territorio es de 26,6 °C; el mes más frío es enero con 22,6 °C y el más caliente es agosto con 29,1 °C (ICGC, 1982)

El estudio se comienza a realizar en enero del 2016 y se extiende hasta diciembre de 2018. Se seleccionaron tres rodales para realizar el estudio teniendo en cuenta la calidad del sitio. Estos fueron: Rodal 1 con calidad de sitio I, Rodal 3 con calidad de sitio III y Rodal 7 con calidad de sitio II. Se montaron 3 parcelitas de 30 x 30 m. por cada rodal para la colección de la hojarasca; la especie predominante es Pinus caribaea var. Caribaea con edades comprendidas entre 9 y 20 años, regenerado espontáneamente después de la tala de una plantación anterior de 30 años de edad. Los tres rodales están establecidos sobre pendientes moderadas, es decir, terrenos prácticamente llanos y de exposición norte.

Para la colecta de la hojarasca, se utilizó el método de áreas Pares de Wiegert y Evans (1964), modificado por Lomnicki et al., (1968) y adaptado por Rodríguez (1986) para ecosistemas boscosos.

Fueron colocadas trampas colectoras de hojarasca de forma rectangular de 1X0.5 m. Se situaron 3 réplicas por área (9 en total), de forma aleatoria, es decir, al azar; cada sitio-réplica posee una dimensión de 1 m². El material colectado, luego de recogido, fue embolsado y debidamente etiquetado para su traslado.

Las muestras fueron trasladadas al laboratorio y se separaron en sus componentes (ramitas, acículas y hojas de otras plantas, flores-frutos) y se pusieron en la estufa a 100ºC hasta peso constante. Posteriormente, se pesaron en la balanza analítica y se expresó su resultado en g.m².

La toma de muestra de suelo se realizó utilizando el método de zig-zig, según Martín y Cabrera (1987), donde se obtuvieron dos muestras representativas por rodal y se tuvieron en cuenta las condiciones del mismo. Se seleccionaron un suelo con hojarasca y otro sin ella; se tomaron de cada uno 3 muestras de la superficie, de 0 a 9 cm. y 3 de la profundidad, de 25 a 30 cm., con los cuales se realizaron los estudios agroquímicos del suelo.

Los resultados del análisis del suelo se expresan en base a suelo seco en estufa. El contenido del porcentaje de humedad de la muestra seca al aire se determina antes de realizar el análisis del mismo.

Tomar el crisol o pesafiltro y llevar a estufa a 105°C hasta peso constante. Transferir al crisol o pesafiltro tarados, aproximadamente 5g. de muestra de suelo seco al aire y llevar a estufa a 105°C durante toda una noche o por 18 horas.

Pesar el crisol o pesafiltro tapados a la desecadora y mantener en la misma durante 30 minutos.

Pesar 2g. del material seco al aire en crisoles de 25 cm3, previamente tarados a 550°C.

Llevar a la mufla, elevando la temperatura paulatinamente (de 50 en 50°C) para evitar pérdida en la combustión. Alcanzada la temperatura de 550°C, mantener el crisol en la mufla durante 3 horas.

Apagar la mufla y cuando la temperatura en la misma sea inferior a 100 °C, extraer el crisol y si se han formado sustancias carbonizadas de difícil combustión, déjese enfriar el crisol y humedezca el contenido con 6 u 8 gotas de ácido nítrico concentrado y/o la misma cantidad de peróxido de hidrógeno (H₂O₂).

Evaporar en mechero y bajo campana la solución añadida hasta desecación e incinerar de nuevo hasta 550 °C, colocarlo en la desecadora durante 30 minutos.

Humedecer las cenizas con agua destilada y disolverlas con 5 ml. de ácido clorhídrico 1+1 (repartidas en 2 adiciones de 2.5 ml.) y pesar cuantitativamente a matraz aforado de 100 ml. Enrasar con agua destilada, agitar y dejar en reposo durante 18 horas (solución A).

Tomar 10 ml. de la solución A y llevar a matraz aforado de 100 ml. Enrasar con agua destilada y agitar (solución B).

Tomar una alícuota de 5 o 10 ml. de la muestra mineralizada (solución B) colocar en matraz aforado de 50 ml. o erlenmeyer de 100 ml.

Añadir 25 ml. de solución colorante y enrasar con agua destilada (si se trabaja en matraz aforado) o 20 o 15 ml. de agua destilada (en dependencia de la alícuota tomada) para completar a 50 ml. el volumen final del erlenmeyer. Agitar y dejar en reposo durante 15 minutos para lograr el máximo desarrollo del color.

Leer el espectrofotocolorímetro a 410 nm. de longitud de onda o en fotocolorímetro con filtro azul.

Tomar una porción de la muestra mineralizada (solución B) y leer en el fotómetro de llama.

Pesar en balanza analítica de 0.20 a 0.25 g. de la muestra seca al aire, finamente molida y pasada por tamiz de 0.25 mm.

Introducir en el recipiente que se posea para la digestión y añadir de 5-6 ml. de la mezcla de selenio-ácido sulfúrico o de 5 a 6 ml. de ácido sulfúrico concentrado con una perla de selenio.

Poner en la fuente de calor (para digestión) a temperatura de 360-410°C, hasta que la solución quede transparente o con color ligeramente amarillo, el cual se hará transparente al enfriarse el extracto. (De no emplearse balones para la digestión a los recipientes utilizados se les colocará bombillas refrigerantes para propiciar el reflujo y evitar sequedad en las muestras).

Enfriar el extracto y trasvasar a matraces aforados de 100 ml. Enrasar con agua destilada. Agitar y dejar en reposo hasta el día siguiente.

Tomar 1 ml. de extracto y llevar a matraz aforado de 50 ml., adicionándole todas las disoluciones en el mismo orden que en el gráfico de calibración, excepto la disolución patrón. Enrasar y leer en el fotocolorímetro con filtroazul o en el espectrofotocolorímetro a 410-420 nm.

Después de obtener los resultados del laboratorio, se procedió a realizar un análisis de varianza (Variables independientes), sometidos a una prueba de Kruskall wallis, ya que los datos no siguen una distribución normal.

Como se puede apreciar en la gráfica 1, se promediaron la cantidad de hojas, frutos y ramitas de maderas en el volumen de hojarasca recolectado en los muestreos, lo que demostró que es la masa de hojas la que ocupa un mayor volumen. Además, en los muestreos realizados se pudo apreciar que en la masa de hojarasca recolectada en los muestreos también coincide con un mayor volumen de hojas. Estos resultados corresponden parcialmente con lo reportado por Morales (2007) y son superiores a los reportados por Menéndez et al., (2005) los cuales, en su estudio en bosques tropicales, reportaron valores de hojas por debajo de 0.71; en cambio, se encuentran en el rango reportado por Rodríguez (2010); González et al., (2011) observadas previamente en estudios llevados a cabo en el MET y en el matorral desértico micrófilo donde se observaron contenidos de 0.77 a 0.90; los mismos plantean que esto se debe a que las hojas son retenidas durante menos tiempo en el árbol.

Como se puede apreciar en la tabla, el contenido de humedad de la hojarasca se comportó de entre 43,74 y 69,20 % y existe un mayor contenido de humedad correspondiente al rodal número 3. Este resultado se corresponde con lo analizado en el epígrafe anterior que demostró que el rodal 3 es donde mayor cantidad de mantillo u hojarasca se recolectó; esto se atribuye a que es el rodal más poblado y con mayor copa en sus pinos, lo que limita, en cierta medida, la entrada de sol al suelo donde se encontraba la hojarasca, lo que permitió que esta se encontrara con mayor contenido de humedad.

Rodal	A	B	% Humedad	Fch
1	28,1	57,1	43,74	1,43
3	22,5	35,3	69,20	1,78
7	13,6	24	46,46	1,51

Si se representan estos resultados en un gráfico de barra, se puede observar, más claramente, cómo en el rodal 3 hay mayor porcentaje de humedad.

Gráf. 2 - Comparación de masa seca (A), masa húmeda (B), humedad de los rodales

Cuando se analiza la gráfica 3, se observa que, en los suelos sin hojarasca, el comportamiento de los componentes químicos es similar, sean estos macros o microelementos, así como la materia orgánica, pues no existe diferencia significativa entre los elementos estudiados, sin embargo, en los suelos con hojarasca se aprecia un aporte considerable, lo que resulta las diferencias significativas para el fósforo y la diferencia más marcada para la materia orgánica. Es claro que esto suceda, pues la materia orgánica no es una mezcla estable de sustancias químicas, es más bien una mezcla dinámica en constante cambio, que representa cada etapa de la descomposición de la materia orgánica muerta, desde la más simple a la más compleja (Gaspar et al., 2015).

Cuando se analiza la gráfica 4, la cual muestra el análisis agroquímico para suelos superficiales de 0 a 9 cm. y en la profundidad de 25 a 30 cm., los resultados muestran que se produjo una disminución de cada componente presente en el estudio de los suelos profundos, lo que evidencia claramente que el mayor aporte de la hojarasca es más acentuado en la parte superficial del suelo; se destaca en ambos casos que hay diferencias significativas en cuanto a los componentes fósforo y materia orgánica.

Estos resultados difieren de los obtenidos por Morales (2007), quien en su estudio no encontró diferencias significativas en ninguno de los componentes cuando comparaba superficie y profundidad.

En la determinación de la composición física de la hojarasca, el elemento predominante es la hoja, en un porcentaje muy superior al resto de los componentes.

Las diferencias significativas en el suelo con y sin hojarasca por rodales las marcan los componentes fósforo y materia orgánica y son estos los de mayor porcentaje en los suelos estudiados.

El mayor aporte de nutrientes y materia orgánica se produce en la superficie del suelo y disminuye apreciablemente en el suelo extraído de las calicatas hechas en los rodales, lo que mantiene las diferencias significativas en cuanto a los componentes fósforo y materia orgánica.

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