caracterizaciÓn fÍsico-quÍmica y microbiolÓgica de...
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CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA
Y MICROBIOLÓGICA DE SUELOS
PARAMUNOS DEL P.N.N. SUMAPAZ
SOMETIDOS AL CULTIVO
CONVENCIONAL Y ORGÁNICO DE
PAPA POST-DESCANSO DE
ACTIVIDAD AGRÍCOLA
FABIAN HERNANDO GONZALEZ BRICEÑO
CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA Y MICROBIOLÓGICA DE SUELOS
PARAMUNOS DEL P.N.N. SUMAPAZ SOMETIDOS AL CULTIVO CONVENCIONAL Y
ORGÁNICO DE PAPA POST-DESCANSO DE ACTIVIDAD AGRÍCOLA
FABIAN HERNANDO GONZALEZ BRICEÑO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROGRAMA DE TECNOLOGIA EN SANEAMIENTO AMBIENTAL
BOGOTA D.C. 2016
CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA Y MICROBIOLÓGICA DE SUELOS
PARAMUNOS DEL P.N.N. SUMAPAZ SOMETIDOS AL CULTIVO CONVENCIONAL Y
ORGÁNICO DE PAPA POST-DESCANSO DE ACTIVIDAD AGRÍCOLA
TRABAJO DE GRADO MODALIDAD DE INVESTIGACION
FABIAN HERNANDO GONZALEZ BRICEÑO
DIRECTOR:
RAUL GIOVANNI BOGOTA ANGEL
PROF. ASOC. BIOLOGÍA Y ECOLOGÍA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROGRAMA DE TECNOLOGIA EN SANEAMIENTO AMBIENTAL
BOGOTA D.C. 2016
TABLA DE CONTENIDO
1. Introducción .......................................................................................................................1
2. Justificación ........................................................................................................................2
3. Objetivos .............................................................................................................................4
3.1 Objetivo general .............................................................................................................4
3.2 Objetivos específicos ......................................................................................................4
4. Marco Teórico ....................................................................................................................5
4.1 Generalidades de los páramos .......................................................................................5
4.1.1 Definición ...........................................................................................................6
4.1.2 Características .....................................................................................................6
4.1.3 Vegetación ..........................................................................................................6
4.1.4 Distribución y extensión ............................................................................................ 7
4.1.5 Clasificación .......................................................................................................7
4.1.6 Bienes y Servicios ambientales ...........................................................................8
4.1.7 Aspectos sociales y económicos .........................................................................8
4.2 Suelos Paramunos ...........................................................................................................9
4.2.1 Génesis de los suelos paramunos ........................................................................9
4.2.2 Clasificación taxonómica de los suelos paramunos ..........................................10
4.2.3 Características de los suelos paramunos ...........................................................11
4.2.3.1 Características Químicas ............................................................................13
4.2.3.1.1 pH de los suelos paramunos ........................................................13
4.2.3.1.2 Carbono orgánico Total ...............................................................14
4.2.3.1.3 Nitrógeno total .............................................................................15
4.2.3.1.4 Fósforo Real .............................................................................15
4.2.3.2 Características físicas .................................................................................16
4.2.3.2.1 Compactación e infiltración ............................................................. 16
4.2.4 Limitaciones de los suelos paramunos ..............................................................17
4.3 Agricultura en páramos ................................................................................................18
4.3.1 Disturbios por agricultura en los páramos ...........................................................18
4.3.2 Sistemas de manejo agrícola Orgánico (Agroecología) ...................................19
4.3.2.1 Objetivos de la agroecología ......................................................................19
4.3.3 Sistema de manejo agrícola convencional ........................................................20
4.3.3.1 Prácticas convencionales ............................................................................20
4.4 Dinámicas de descanso agrícola ...................................................................................21
4.5 Cultivo de papa en páramos .........................................................................................22
4.5.2 Variedades y semillas ............................................................................................... 23
4.5.3 Selección y clasificación de la semilla ................................................................... 24
4.5.4 Establecimiento del cultivo ..................................................................................25
4.5.5 Desarrollo del cultivo ........................................................................................25
4.5.6 Sanidad del cultivo .................................................................................................. 26
4.5.7 Cosecha y post-cosecha .......................................................................................... 26
5. Materiales y métodos .......................................................................................................28
5.1 Fase uno: Diseño experimental ....................................................................................28
5.2 Fase dos: Caracterización de los suelos .......................................................................29
5.2.1 Análisis químicos ..............................................................................................29
5.2.1.1 Determinación de Carbono orgánico Total (COT) y materia orgánica (MO)
....................................................................................................................30
5.2.1.2 Determinación de Fósforo Real (P) ............................................................35
5.2.1.3 Determinación de Nitrógeno Total (N) ......................................................36
5.2.1.4 Determinación del potencial de Hidrógeno (pH) .......................................37
5.2.2 Análisis Físicos .................................................................................................38
5.2.2.1 Compactación e infiltración (Inf) ..............................................................38
5.2.3 Análisis Microbiológicos ..................................................................................39
5.2.3.1 Respiración microbiana (res) ....................................................................40
5.3 Fase tres: Análisis estadístico .......................................................................................42
6. Resultados y Discusión ...................................................................................................43
6.1 Análisis Físicos ............................................................................................................43
6.2 Análisis Químicos ........................................................................................................44
6.2.1 pH ......................................................................................................................44
6.2.2 Carbono Orgánico total/Materia orgánica ........................................................45
6.2.3 Fósforo ppm ......................................................................................................48
6.2.4 Nitrógeno total ..................................................................................................50
6.3 Análisis Microbiológicos .............................................................................................52
6.3.1 Respiración microbiana .................................................................................................. 54
6.4 ANOVA
6.4.1 tratamientos: Orgánico, Testigo y convencional .................................................55
6.4.2 Bloques: suelo con dos años de descanso y suelo con siete años de descanso ...56
7. Conclusiones .....................................................................................................................58
8. Anexos ...............................................................................................................................59
9. Bibliografía ......................................................................................................................62
INDICE DE TABLAS
Tabla 1: Distribución de páramos en Suramérica ...........................................................................8
Tabla 2: Características fisicoquímicas y microbiológicas de los suelos pertenecientes al Macizo
Colombiano, se resalta la información relacionada con el páramo de Sumapaz ..........................12
Tabla 3: Efecto del pH sobre la solubilidad de algunos elementos que pueden afectar el
desarrollo de la planta ....................................................................................................................13
Tabla 4: Caracterización general de las variedades de papa cultivadas en Colombia ..................22
Tabla 5: Factores y características tenidas en cuenta para la selección de tubérculos-semilla de
buena calidad en Colombia ............................................................................................................23
Tabla 6: Características del diseño experimental .........................................................................29
Tabla 7: Variables físicas, químicas y microbiológicas empleadas para la caracterización de los
suelos en estudio ............................................................................................................................33
Tabla 8: Fechas de muestreo, etapas del cultivo y aplicación de insumos ...................................34
Tabla 9: Asignación cuantitativa de valores correspondientes a las variables físicas según
Altieri & Nicholls (2002) ..............................................................................................................38
Tabla 10: Características físicas correspondientes a los suelos sometidos a 3 tipos de sistema de
cultivo de papa en el PNN Sumapaz .............................................................................................43
Tabla 11: Resultados del ANOVA con respecto a la influencia de los tratamientos (cultivo
orgánico, testigo y convencional) sobre las caracterisiticas de los suelos estudiandos .................56
Tabla 12: Resultados del ANOVA con respecto a los Bloques (Dos años y Siete años) ............57
1
INDICE DE FIGURAS
Figura 1: Prácticas básicas de la agricultura convencional .........................................................20
Figura 2: Fases de establecimiento del cultivo ............................................................................24
Figura 3: Ubicación geográfica del área de estudio: Distrito capital – localidad 20 (Sumapaz) .27
Figura 4: Zona de estudio: predios de la finca “Los Pulido” vereda el Curubital, localidad
Sumapaz (Bogotá). Izquierda, suelos con siete años de descanso agrícola; derecha, suelos con
dos años en descanso agrícola. .....................................................................................................28
Figura 5: Unidades experimentales correspondientes al bloque con 7 años de descanso agrícola
........................................................................................................................................................30
Figura 6: Unidad experimental correspondiente al bloque con 2 años de descanso agrícola ......30
Figura 7: Método Porchet para la determinación de compactación e infiltración en suelos ........39
Figura 8: Comportamiento del pH en los suelos del PNN Sumapaz sometidos a agricultura a
través del tiempo ...........................................................................................................................44
Figura 9: Comportamiento de la materia orgánica en suelos de PNN Sumapaz sometidos a 2
sistemas de cultivo de papa a través del tiempo. ...........................................................................46
Figura 10: Porcentajes promedio de materia organica en suelos de PNN Sumapaz sometidos a 2
sistemas de cultivo de papa. ...........................................................................................................47
Figura 11: Comportamiento del Fósforo en suelos de PNN Sumapaz sometidos a 2 sistemas de
cultivo de papa a través del tiempo ................................................................................................49
Figura 12: Niveles promedio de fosforo real (ppm) en suelos de PNN Sumapaz sometidos a 2
sistemas de cultivo de papa ............................................................................................................50
Figura 13: Comportamiento del Nitrógeno en suelos de PNN Sumapaz sometidos a 2 sistemas
de cultivo de papa a través del tiempo ...........................................................................................51
Figura 14: Porcentajes promedio de Nitrógeno en suelos de PNN Sumapaz sometidos a 2
sistemas de cultivo de papa ...........................................................................................................53
Figura 15: Niveles promedio de respiración microbiana en suelos de PNN Sumapaz sometidos a
2 sistemas de cultivo de papa ........................................................................................................54
2
INDICE DE ANEXOS
Anexo 1: ANOVA pH con respecto a los tratamientos (Orgánico, testigo y convencional)
Anexo 2: ANOVA pH con respecto a los bloques (suelo 2 años y 7 años)
Anexo 3: ANOVA porcentaje materia orgánica con respecto a los bloques (suelo 2 años y 7
años)
Anexo 4: ANOVA porcentaje materia orgánica con respecto a los tratamientos (Orgánico,
testigo y convencional)
Anexo 5: ANOVA Fósforo real (ppm) con respecto a los bloques (suelo 2 años y 7 años)
Anexo 6: ANOVA Fósforo real (ppm) con respecto a los tratamientos (Orgánico, testigo y
convencional)
Anexo 8: ANOVA porcentaje Nitrógeno con respecto a los bloques (suelo 2 años y 7 años)
Anexo 9: ANOVA Respiración microbiana con respecto a los bloques (suelo 2 años y 7 años)
Anexo 10: ANOVA Respiración microbiana con respecto a los tratamientos (Orgánico, testigo y
convencional)
1. INTRODUCCIÓN
Los páramos son ecosistemas naturales de la región Neotropical que se encuentran entre el
límite superior del bosque Andino (~ 3000 m.s.n.m.) y el límite inferior de las nieves perpetuas
(~4000 – 5000 m.s.n.m.) (Morales et al., 2007). Los páramos son catalogados como ecosistemas
estratégicos a razón de los diferentes bienes y servicios ambientales que directa o indirectamente
ofrecen a las comunidades humanas. Dentro de los primeros se resaltan su biodiversidad, el agua
y el suelo, mientras de los segundos se reconocen ampliamente la captación y suministro de
agua, y el almacenamiento de excedentes de carbono atmosférico (GTP, 2008). Particularmente
sus suelos negros y orgánicos, cuyo origen es principalmente volcánico (Andisoles), han
sugerido a los páramos como zonas potencialmente adecuadas para desarrollar actividades
agrícolas. Sin embargo, las bajas temperaturas de estas regiones aunado al alto contenido de
Aluminio y acidez de los suelos hacen que la alta acumulación de materia orgánica típica de los
suelos paramunos difícilmente se descomponga y queden disponibles los nutrientes para los
cultivos y por tanto estos suelos se conciben como pobres en nutrientes (Hofstede, 2003).
Muchas regiones paramunas han experimentado un acelerado proceso de transformación
paisajística y ecosistémica producto de las actividades agrícolas basadas en prácticas
convencionales. La agricultura convencional basa sus principales objetivos en la maximización
de la producción y de las ganancias, por lo cual recurre a la implementación de prácticas como la
labranza intensiva, el monocultivo, la irrigación, la aplicación de fertilizantes inorgánicos, el
control químico de plagas y finalmente la manipulación genética de los cultivos, que a largo
plazo, resultan en el deterioro de las matrices naturales y por tanto en las propiedades del suelo
(Gliessman, 1998).
En Colombia, la papa (Solanum tuberosum L.) es uno de los cultivos con mayor presencia en
las zonas paramunas cuya producción comercial se concentra particularmente entre los 2.000 y
3.500 m.s.n.m.. Según la Sociedad de Agricultores de Colombia – SAC (2012) el área con
cultivo de papa sembradas hasta el 2012 eran de 133.865 ha con una producción aproximada de
2.788.050 toneladas. Uno de los problemas que presentan los cultivos de papa es la complejidad
1
de la siembra, puesto que requiere de múltiples adecuaciones que solventen la acidez y la
pobreza de nutrientes de los suelos. El relativo corto tiempo de vida productiva de los suelos
sometidos a un manejo agrícola convencional ha conllevado al constante desplazamiento o
ampliación de la frontera agrícola que amenaza con la reducción de las franjas de páramo y de
los relictos de bosques Andinos (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial,
2004).
Aunque existen dinámicas de descanso aplicadas a los cultivos de papa, el deterioro
provocado por las prácticas agrícolas convencionales es mayor que la velocidad de recuperación
de los suelos (Garrido, 2010). La intensificación del uso del suelo producto de la tendiente
reducción de los tiempos de descanso supone interrogantes sobre los efectos de este fenómeno y
demandan la implementación de un sistema de manejo alternativo que sea acorde con las
escenarios y actores implicados. El tema de recuperación del suelo y los sistemas de manejo
agrícola aplicados al mismo, exigen un análisis de carácter prioritario, sobre todo si se trata de un
suelo perteneciente a un ecosistema estratégico como el paramuno (Vargas, 2011).
El conocimiento del grado de recuperación de los suelos descansados y el impacto de la
implementación de prácticas alternas a las convencionales como los sistemas de manejo
orgánicos, representan una alternativa a las prácticas agrícolas actuales. Dichas prácticas de
manejo agrícola orgánico se fundamentan en evitar la pérdida de nutrientes de los suelos,
favorecer la rotación de cultivos, implementar cultivos mixtos, propender por asociaciones
simbióticas, los cultivos de cubierta, empleo de fertilizantes orgánicos y labranza mínima; que
benefician la fauna y la flora del suelo mejorando su estructura y pedogénesis (FAO, 2002),
alternativas que se traducen a largo plazo en una sustentabilidad agrícola y ecológica acorde con
las condiciones ambientales y socioeconómicas existentes (Altieri & Nicholls, 2002)
La presente investigación pretende caracterizar física, química y microbiológicamente los suelos
pertenecientes al PNN Sumapaz sometidos a dos tecnicas de actividad agrícola (convencional y
orgánica) de cultivo de papa (Solanum tuberosum) con dos tiempos diferentes de descanso
agricola (dos y Siete años), a partir de la hipótesis de que existen diferencias estadísticamente
2
significativas entre los sueslos sometidos a manejo agricola organico y convencional y entre los
suelos con dos y siete años de descanso. Por todo lo anterior, la presente caracterizacion tuvo por
objetivo evaluar en forma cualitativa y cuantitativa el comportamiento de algunas variables
relacionadas con la calidad edafica de los suelos y su evolución a través del tiempo, con el fin de
establecer una línea base para la determinación de la sustentabilidad de un cultivo de papa
organico.
2. JUSTIFICACION
El macizo del páramo de Sumapaz corresponde a un nudo orográfico culminante en la
cordillera oriental cuya altura oscila entre los 3500 y los 4000 m.s.n.m. Este ecosistema de alta
montaña al igual que muchos otros en el territorio colombiano presenta un grave conflicto entre
el uso y vocación de sus suelos. El inadecuado uso de tierras dedicadas a la producción
agropecuaria y el acelerado proceso de urbanización de las zonas circundantes al páramo han
generado el fraccionamiento del paisaje y particularmente el desplazamiento de las actividades
agrícolas hacia zonas dedicadas a la protección del páramo como el Parque Natural Nacional
(PNN) de Sumapaz o hacia zonas urbanas (Rodríguez, 2003), con lo cual más áreas del páramo y
en particular del PNN se ven deterioradas.
Dentro de la variedad de cultivos permanentes y transitorios presentes en el PNN Sumapaz se
encuentran los cultivos de papa, fríjol, hortalizas y frutas en general. Siendo el cultivo de papa el
más representativo con un área sembrada de 1.556 Ha y una producción de 26.273 toneladas por
año; abarcando el 77 % del área total dedicada al cultivo (Ministerio de Ambiente, Vivienda y
Desarrollo Territorial, 2005). El cultivo convencional de papa, ya sea tecnificado o tradicional,
se caracteriza por fertilizar los suelos además de usar sustancias químicas para proteger la
semilla de enfermedades, y controlar plagas. La aplicación de agroinsumos sintéticos al suelo
desencadena afectaciones negativas, ya que inducen cambios en las comunidades microbianas
presentes, al mismo tiempo que inhiben la asimilación del fósforo y nitrógeno por parte de las
plantas tanto cultivadas como nativas, e incrementan la vulnerabilidad del cultivo a determinadas
enfermedades (FAO, 2002).
3
Si bien existen propuestas para el manejo sostenible del proceso productivo de papa en
Colombia como la rotación de cultivos para romper ciclos de plagas y la implementación de
tiempos de descanso post-cultivos, la falta de estudios relacionados con variables referentes a la
capacidad productiva de los suelos, como el carbono y nitrógeno contenido en la materia
orgánica, las características de la biomasa microbiana, y el fósforo, entre otras, generan
interrogantes concernientes al grado de recuperación de los suelos tras las prácticas agrícolas
convencionales y su potencial de reutilización agrícola post- descanso (Moreno, 1994). Por tanto,
el seguimiento y caracterización de dichos parámetros en los procesos agrícolas resulta
fundamental para establecer sí el manejo agrícola dado a los cultivos es o no suficiente para
ayudar a minimizar la ampliación de la frontera agrícola hacia zonas de conservación.
En este sentido y como respuesta a los efectos negativos producidos por el manejo
convencional de los cultivos de papa y la expansión de áreas de cultivo en la zona de
amortiguamiento del P.N.N. Sumapaz, Ortiz (2017) busca con su proyecto “Sustentabilidad
agrícola del cultivo orgánico intensivo de papa (Solanum sp), en suelos paramunos en descanso
de cultivo convencional” (tesis de maestría en Desarrollo Sustentable y Gestión Ambiental)
determinar si los tiempos de descanso de 2 o 7 años son suficientes para reiniciar procesos de
labranza en suelos paramunos y si la implementación del cultivo (manejo) orgánico de papa en
comparación con el cultivo convencional trae mejores beneficios de esta práctica productiva que
se reflejen en mejores condiciones de sustentabilidad para el biosistema implicado (ecosistema
paramuno, agricultores, producción de papa). El presente proyecto ofrece una línea base de
trabajo en la medida que informa sobre las características (físico-químicas y microbiológicas) del
suelo post-descanso de actividad agrícola y durante la actividad agrícola convencional y orgánica
del cultivo de papa (Solanum tuberosum) lo anterior bajo un diseño experimental de bloques
completos aleatorizados (DBCA).
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3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Determinar diferencias en las características físico-químicas y microbiológicas en
suelos del Páramo de Sumapaz cultivados con papa (sistemas convencional y
orgánico) luego de dos y siete años de descanso productivo, insumo para la
determinación de la sustentabilidad agrícola del cultivo orgánico intensivo de papa
(Solanum tuberosum).
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
3.2.1 Caracterizar los suelos de los cultivos experimentales de papa (Solanum
tuberosum), antes, durante la actividad agrícola, y post cosecha, mediante
Analisis físicos, químicos y microbiológicos seleccionados.
3.2.2 Determinar diferencias estadísticamente significativas entre los suelos con
distintos tiempos de descanso (2 y 7 años) de los cultivos experimentales
mediante parámetros físicos, químicos y microbiológicos.
3.2.3 Establecer una diferenciacion estadísticamente significativa entre los suelos
sometidos a cultivos experimentales bajo técnica convencional y orgánica,
mediante Analisis físicos, químicos y microbiológicos.
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4. MARCO TEORICO
Dentro de las discusiones semánticas que se desarrollan frente a la definición de los
ecosistemas de alta montaña como las jalcas o las punas, un concepto tal vez igual de complejo
cobra una importancia fundamental: “el páramo”. Su valor reside no solo en la enorme variedad
de bienes y servicios ecosistémicos que ofrece sino la singular relación económica, social y
cultural que sostiene con las comunidades que habitan cerca de él (Hofstede et al., 2003).
Ecosistema, bioma, paisaje, área geográfica o espacio de producción son algunas de las
definiciones que rodean al páramo, sin embargo la complejidad de su dilucidación radica en su
ubicación geográfica y por supuesto los actores sociales interesados en él. Es esta misma
complejidad de visiones la que refleja la importancia del páramo y por consiguiente la amenaza
en la que se encuentra (Betancourt & Varón, 2006).
Colombia como país con la mayor extensión de páramos en términos globales presenta una
problemática en cuanto a la delimitación de estos ecosistemas de alta montaña, esta dificultad en
su delimitación está directamente relacionada con el tipo, la frecuencia y la intensidad con que se
presente la intervención humana (Cuesta et al., 2009). Ya sea por agricultura, ganadería o
minería, el inminente deterioro de estos entornos representa una responsabilidad de grandes
proporciones para el país en cuanto a su conservación, sin embargo, es necesario empezar por
definirlo y entender las principales problemáticas que enfrenta para poder empezar a proyectar
una posible solución.
4.1 Generalidades de los páramos
4.1.1 Definición:
Los páramos son ecosistemas tropicales húmedos que se encuentran entre el límite superior del
bosque de niebla y la aparición de nieves perpetuas (desde ~3000 hasta los 4000 o 5000 msnm),
sin embargo Medina & Mena (2001) establecen que en países como Ecuador y Perú debido a las
condiciones geológicas, climáticas y antrópicas este límite puede variar mucho, razón por la cual
6
se encuentran a veces páramos desde los 2.800 msnm. Ahora bien, una definición internacional
incluye a todos los ecosistemas de alta montaña que se encuentran entre los 8° latitud norte y los
11° sur incluyendo ecosistemas similares a los páramos como las punas húmedas de Bolivia y las
jalcas peruanas (Smith & Young, 1987).
4.1.2 Características:
Los páramos se caracterizan por ser unidades ecológicas de gran importancia para la
regulación de los flujos de agua, debido a que por su constitución son capaces de retener en sus
suelos grandes volúmenes de ésta dando lugar a la formación de lagunas y turberas. Los páramos
se caracterizan por presentar bajas temperaturas nocturnas y fuertes oscilaciones climáticas
diurnas, además por las condiciones geográficas en las que se encuentran predominan las bajas
presiones atmosféricas y los suelos con tendencias ácidas (Ospina, 2003).
Si bien las duras condiciones climáticas de este ecosistema hacen que la diversidad en
comparación con otros ecosistemas sea reducida, los páramos muestran un increíble grado de
endemismo, es decir, presenta cifras considerables de especies propias de estos ecosistemas
(Rangel, 2000).
4.1.3 Vegetación:
La vegetación característica de los páramos puede clasificarse según Marín & Parra (2015) en
relación a su forma de crecimiento y la distribución altitudinal de estas formas de crecimiento
con respecto a su ecosistema
La región del Sumapaz es considerada como uno de los grandes centros de diversidad de plantas
en el mundo (Rosselli & Betancur, 1999). En esta se encuentran representadas 148 familias, 380
géneros y 897 especies, de las cuales se encuentran alrededor de 25 géneros de flora endémica,
8% del total nacional (Rangel, 2000).
7
Dentro de los atributos florísticos del páramo se encuentran comunidades cerradas con
matorrales de Asteraceae y bosques achaparrados con Polylepis, formaciones abiertas con
Espeletia y pajonales con Calamagrostis. Adicionalmente pastizales, prados, turberas, chuscales
y tremedales (Rangel, 2000).
4.1.4 Distribución y Extensión:
Los páramos suramericanos se encuentran distribuidos a lo largo del continente desde la
Cordillera de Mérida en Venezuela hasta la depresión de Huancabamba en Perú en pequeñas
zonas o “islas paramunas” como lo especifican Llambí et al., (2012). Dichas islas se encuentran
restringidas a las zonas más altas de las cordilleras y se encuentran separadas entre sí por
diferentes ecosistemas de transición como bosques de niebla. En Colombia, los páramos se
distribuyen en la Sierra nevada de Santa Marta y en las Cordilleras Oriental y Central, con unas
islas muy pequeñas en la Cordillera Occidental, ocupando alrededor de 1.443.425 Ha, área
correspondiente al 1,3% de la superficie total del país (Morales et al., 2007).
En términos generales el país con mayor número de páramos con respecto a su tamaño es
Ecuador con una área de 1.250.000 hectáreas que corresponde al 6% del área total del país y al
41,27% del área total de páramos en Suramérica (Medina & Mena, 2001). Sin embargo el país
con mayor área ecosistemica de páramo en Suramérica es Colombia ocupando un 47,65% del
área total de páramos en Suramérica (Llambí et al., 2012). El porcentaje restante pertenece a los
páramos ubicados en Perú y Venezuela (tabla 1).
Tabla 1: Distribución de los páramos en Suramérica
País Superficie de páramos
(hectáreas)
Porcentaje con respecto a
Suramérica
Colombia 1.443.425 47,65
Ecuador 1.250.000 41,27
Perú 95.346 3,14
Venezuela 239.854 7,91
Total 3.028.625 100
Fuente: Cuesta et al., 2008
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4.1.5 Clasificación:
De acuerdo con Rangel (2000b) se distinguen 3 franjas altitudinales para las “islas
paramunas” del territorio colombiano:
Páramo bajo (sub-páramo): desde los 3200 msnm y los 3600 msnm. Su temperatura oscila entre
los 6 y los 10° C y su vegetación se caracteriza por zonas de ecotonía o transición entre bosque
alto andino y páramo, predominando principalmente arbustos y matorrales. Las condiciones
bioclimáticas menos severas en el páramo bajo son propicias para incrementar los procesos de
alteración y producir suelos de mayor grado evolutivo como los histosoles y los inceptisoles.
Páramo: desde los 3600 msnm y los 4100 msnm. Su temperatura oscila entre los 3 y los 6° C y
en su vegetación predominan los frailejones, los pajonales y los chuscales. Dominan los suelos
humiferos desaturados de la clase de los Andisoles sobre material volcánico. Algunos histosoles
se presentan en los páramos altos del país en áreas más puntuales que extensas (USDA, 2015).
Superpáramo: desde los 4100 msnm hasta el límite inferior de las nieves perpetúas. Su
temperatura oscila entre los 0 y 3° C. Su vegetación es discontinua y se puede apreciar el suelo
desnudo. Dominan los suelos muy poco evolucionados pobres en nutrientes, de diferenciación
nula o muy débil, debido a condiciones climáticas periglaciales. Donde no existe cubierta de
cenizas se diferencian rankers (suelo intrazonal de escasa evolución en donde el horizonte A es
seguido inmediatamente por el C y se desarrollan sobre rocas silíceas) de erosión establecidos
sobre laderas de fuerte pendiente y rankers climáticos en la montaña. Sobre las cenizas se
encuentran los vitrisoles.
4.1.6 Bienes y Servicios Ambientales:
Los páramos por sus características ecosistémicas especiales pueden brindar múltiples
servicios ambientales a las comunidades que los rodean, sin embargo la constante presencia de
grupos poblacionales en estas áreas con el tiempo ha ido perturbando las dinámicas naturales de
los páramos. Dos de los principales servicios ambientales que ofrecen los páramos son el
9
almacenamiento de carbono atmosférico y el constante flujo y almacenamiento del recurso
hídrico (Hofstede, 2003).
Es sabido que en la alta montaña colombiana todos los sistemas que hacen uso del recurso
hídrico (agricultura, recreación o producción de energía), requieren en gran medida de los
servicios ambientales que brindan los páramos para controlar y hacer buen uso de este elemento,
elemento que si bien no producen, si almacenan y regulan gracias a pequeñas vesículas que se
forman de la combinación de la materia orgánica con las cenizas volcánicas que dan origen a los
suelos paramunos (Malagón & Pulido, 2000).
En cuanto al almacenamiento de carbono ya sea atmosférico o no, los páramos actúan como
recolectores que mantienen e impiden la descomposición de la materia orgánica en CO2, gas que
siendo liberado en grandes proporciones provoca la progresiva elevación de la temperatura
global, el incremento del nivel del mar, el desplazamiento de especies hacia altitudes o latitudes
más frías y el aumento en la frecuencia e intensidad de los fenómenos meteorológicos extremos
(IPCC, 2005). A este almacenamiento es posible sumarle la capacidad de su vegetación como los
Polylepis de capturar dioxido de carbono y la función cumplida por las turberas como sumideros
de este compuesto (Fehse et al., 2002). Estudios realizados por Hofstede (2003) en los que
contrasta la fijación del carbono por parte de la vegetación de páramo con la selva tropical,
permiten evidenciar la ventaja comparativa de la vegetación presente en los ecosistemas de alta
montaña en cuanto a la absorción de CO2 atmosférico que es acumulado. Los estudios resaltan
una acumulación de este compuesto tanto en la vegetación como en los suelos. Mientras que los
ecosistemas selváticos acumulan más CO2 en su vegetación que en sus suelos (300 Ton C/ha),
los ecosistemas de páramo poseen una mayor acumulación de carbono en sus suelos producto de
las bajas temperaturas que favorecen una lenta pero continua adsorción neta de CO2 atmosférico
(1700 Ton C/ha) (Hofstede, 2003).
10
4.1.7 Aspectos sociales y económicos:
El 70% de la población colombiana reside en zonas montañosas, sin embargo en regiones
paramunas la vida resulta ser más compleja, no solo por las evidentes condiciones climáticas
adversas que implica vivir en uno de los ambientes más fríos y húmedos del planeta, sino porque
las personas que habitan estos ecosistemas deben afrontar dificultades económicas. Es así que las
únicas formas de sustento posibles se han visto limitadas al uso de su entorno para la agricultura
y la ganadería extensiva (Ospina, 2003).
El limitado uso potencial de la tierra, aunado a las severas condiciones climáticas, resulta en
que los cultivos generalmente utilizados para explotación económica no prosperen. El cultivo
más recurrente (la papa) toma más tiempo para su desarrollo que el que tomaría si estuviera en la
sabana (Rodríguez, 2003). Lo anterior ha obligado a los agricultores a rotar la tierra y no los
cultivos. Esta limitante agrícola da lugar a una de las principales problemáticas que enfrentan los
ecosistemas paramunos relacionada con el uso de la tierra debido a que el ciclo cultivo-descanso
se realiza con un periodo de 8 años, siendo el primero el de la siembra y siete de descanso al
final de los cuales los terrenos son arados y quemados para comenzar nuevamente el cultivo de
papa (DANE, 2015).
El cuadro negativo que describen Ospina (2003) y Sarmiento et al. (2013) de las comunidades
que habitan los páramos tiene como principal causante el abandono por parte del estado en
términos de carreteras y vías de comunicación. Tal situación se refleja en un 85% de esta
población que vive bajo un nivel de pobreza extrema y que tiene que aprovechar hasta el último
recurso que se encuentra a su alcance para solventar sus necesidades sin importar los impactos
que puedan generar dentro de este ecosistema.
11
4.2 Suelos paramunos
4.2.1 Génesis de los suelos paramunos:
Según el IGAC (2011) los Andes colombianos pertenecen a un cordón volcánico que dio origen
a piedras metamórficas pertenecientes al Mesozoico y que posteriormente en el Cuaternario
tardío fueron cubiertas por ceniza volcánica, hecho que más tarde daría origen a lo que hoy
conocemos como páramos. La formación de los suelos en áreas volcánicas dependió de un factor
tan importante para su formación como sus componentes: el clima. Los suelos de origen
volcánico sometidos a climas húmedos y superhúmedos adoptaron características y propiedades
especiales gracias a la presencia de minerales arcillo-amorfos, dichas particularidades como su
alto grado de materia orgánica, su baja densidad aparente y su estabilidad relativamente alta
hacen a estos suelos únicos (IGAC, 2011).
4.2.2 Clasificación taxonómica de los suelos paramunos:
La relativa homogenización en los procesos de formación que dan origen a los suelos paramunos
del territorio colombiano, hacen que las clases, subclases y grupos taxonómicos presentes tengan
características comunes a lo largo de todo el conjunto altitudinal. Teniendo en cuenta las franjas
altitudinales para las “islas Paramunas” del territorio colombiano y las clasificaciones
taxonómicas compiladas por Malagón & Pulido (2000), es posible clasificar taxonómicamente
los suelos de la siguiente manera:
• Vitrisoles y rankers climáticos:
Características: poseen suelos rocosos y poco profundos con un alto porcentaje de arena,
poca materia orgánica y muy baja retención de agua; son extremadamente infértiles.
• Andisoles e Histosoles
Características: son relativamente húmedos, negros o cafés y ácidos, con una gran capacidad
de retención de agua. Son suelos jóvenes, volcánicos, con horizontes orgánicos de hasta 3 m
de profundidad y presencia de alófanas (asociaciones de materia orgánica y arcillas)
(Malagón & Pulido, 2000).
• Entisoles, inceptisoles e histosoles
12
Características: presentan suelos muy oscuros, una acidez moderada, bajos niveles de calcio,
alto contenido de agua, potasio y nitrógeno total. Son suelos jóvenes, no volcánicos, con poca
profundidad (hasta 50 cm) (Malagón & Pulido, 2000).
4.2.3 Características de los suelos paramunos:
Sturm & Rangel (1985) establecieron una caracterización fisicoquímica y microbiológica para
varias localidades del macizo colombiano en donde exponen numerosas características de estos
suelos de alta montaña en condiciones “inalteradas”. Como se puede ver en la tabla 2, el estudio
realizado recoge información del PNN Sumapaz y evidencia sus principales características.
Tabla 2: Características fisicoquímicas y microbiológicas de los suelos pertenecientes al macizo
colombiano, se resaltan la información relacionada con el páramo de Sumapaz
Localidad (Altitud m.s.n.m.) Horizonte /color Profundidad pH C% P
(mg/100g)
La Cumbal (3520) B /negro
C negro-gris
0-10
70-80
5,1
5,4
18,6
6,7
15
1
La Chiles (3970) A / negro-gris
C/ negro-pardo
0-10
20-30
4,9
4,8
12,5
24,0
8
6
Huila (3700) A / negro
A / pardo oscuro
0-10
40-50
4,1
4,5
29,2
12,0
20
9
Ruiz 1 (3800)
A / Pardo
C / negro-pardo
A /negro-gris
0-10
40-60
60-90
5,4
6,1
6,1
9,1
0,2
3,0
12
37
8
Ruiz 2 (4300)
A / Pardo oscuro
B / negro-pardo
C /pardo
0-10
30-40
40-50
5,4
5,4
5,3
4,9
2,9
2,6
15
5
7
Sumapaz (3645) A / negro-gris
C / pardo
0-10
40-50
4,4
4,7
15,4
1,3
9
2
Bogotá (3650) A / negro 0-10 3,9 33,7 9
Cocuy 1 (4000) A / negro-gris 0-10 4,4 8,2 4
Cocuy 2 (4000) A / negro
C/ Pardo-gris
0-10
10-16
4,3
4,2
25,0
2,9
15
3
Cocuy 3 (4100) A / pardo-gris
A/ pardo
0-10
20-30
4,1
5,0
10,9
3,8
7
10
Merida (3550) A / pardo oscuro 0-10 4,5 7,9 3
Santa Marta (3560) A / negro
C/ amarillo
0-10
40-50
5,1
4,5
5,5
0,5
5
4
Fuente: Sturm & Rangel (1985)
13
4.2.3.1 Características químicas:
4.2.3.1.1 pH de los suelos paramunos (Fisico-quimico)
El pH de los suelos paramunos se encuentra, por lo general, en términos químicos en el rango
debilmente ácido (pH entre 4.6 y 5), sin embargo, en términos edafológicos o agricolas
representa un comportamiento fuertemente acido a causa de la presencia de cenizas volcánicas
con alto contenido de Aluminio (USDA, 2015). El pH ácido de estos suelos afecta el desarrollo
de las plantas, debido a que prácticamente la disponibilidad de todos los nutrientes que participan
en el desarrollo de las mismas está controlada por el pH (Jaramillo, 2002). En la tabla 3 se
muestra el pH óptimo para la solubilización de algunos de los elementos que componen los
suelos.
Tabla 3: Efecto del pH sobre la solubilidad de algunos elementos que pueden afectar el
desarrollo de la planta
Fuente: Jaramillo, 2002
La presencia de Aluminio en estos suelos da lugar a que se presenten toxicidades en
concentraciones que pueden ir de 10 - 100 µM, e incluso, la concentración de Aluminio soluble puede
alcanzar valores cercanos a 1.000 µM (Posada y Avendaño, 2007). Éste es uno de los principales
14
problemas que se presentan en este tipo de suelos debido a que esta toxicidad genera reducción
del crecimiento radicular en longitud, disminuyendo considerablemente el volumen de la raíz
(Ownby y Popham, 1989; Ryan et al., 1992). Con el fin de resolver esta toxicidad la regulación
del pH ácido mediante prácticas de encalamiento (elevación del pH) resulta en otros beneficios:
se reduce la toxicidad del Aluminio, se aumenta la disponibilidad del Fósforo y del Molibdeno,
se mejora el suministro de Ca y/o de Mg, así como de N y se mejora la actividad microbiológica
en el suelo, especialmente de las bacterias (Jaramillo, 2002).
4.2.3.1.2 Carbono orgánico Total
En condiciones naturales, específicamente en ecosistemas paramunos, hay un equilibrio entre la
acumulación (almacenamiento) y la mineralización (descomposición por parte de
microorganismos) de la materia orgánica aportada al suelo, ya que permanece su contenido
constante a través del tiempo, dentro de un rango específico de valores dependiendo el horizonte
del suelo (Montenegro & Malagón, 1990).
Los suelos que presentan mayor contenido de materia orgánica son los Andisoles de los pisos
climáticos fríos debido a que en los Andisoles la materia orgánica forma complejos muy estables
con materiales inorgánicos no cristalinos que dificultan enormemente su degradación, como es el
caso de los complejos humus-Al, favoreciendo que su acumulacion; lo que explica la mayor
parte de las diferencias existentes entre los contenidos de materia orgánica de los Andisoles y los
otros suelos que se encuentran a su alrededor (ICA, 1992; Jaramillo et al., 1994).
Con el fin de establecer una comparación entre los contenidos de materia orgánica de los suelos
colombianos, el Instituto Colombiano Agropecuario (ICA, 1992) ha propuesto los rangos críticos
de esta variable para climas fríos como los paramunos. Dichos rangos clasifican los contenidos
de materia orgánica según su porcentaje en niveles bajos (< 5 %), medios (5 - 10 %) y altos (> 10
%).
15
4.2.3.1.3 Nitrógeno total
La descomposición lenta de la materia orgánica característica de los suelos paramunos ocasiona
una baja disponibilidad de nitrógeno mineral en el suelo. Sin embargo las actividades mecánicas
de arado y la aplicación de fertilizantes realizadas en estos suelos aumentan los procesos de
mineralización del elemento y, por tanto, la disposición de nutrientes para el crecimiento de
microorganismos (Cortázar et al., 2012).
Los microorganismos que fijan el nitrógeno, son frecuentes en todo tipo de suelo y se
encuentran, principalmente en la rizosfera de las plantas superiores. Orozco (1999) expone
ampliamente los factores bióticos y abióticos que controlan las poblaciones de las bacterias
fijadoras de nitrógeno, en los diferentes sistemas de fijación; de dicha discusión se destaca:
La presencia de oxígeno es requerida en organismos aeróbicos pero es contraproducente
en los anaeróbicos; sin embargo, el oxígeno tiene un efecto nocivo sobre la nitrogenasa
que impediría la fijación de este elemento.
Según lo planteado por Brock & Madigan (1991) y Orozco (1999), las condiciones de
acidez o de alcalinidad son muy variables para los diferentes organismos. Beijerinckia,
Derxia, Acetobacter, Rhizobium tropici y Azomonas se desarrollan mejor en suelos
ácidos (pH < 6), mientras que bacterias como Azotobacter y Azospirillum prefieren
suelos con pH > 6.
La falta o exceso de oxigeno representa una limitante para el desarrollo de las bacterias,
para la formación de nódulos e inhiben el funcionamiento de la nitrogenasa (Andrade et
al., 2001).
16
4.2.3.1.4 Fósforo
El fósforo presente en los suelos puede presentarse formando parte de diferentes minerales tales
como fosforita, apatito, etc. También en compuestos orgánicos, asociado a la materia orgánica y
como parte de los microorganismos. Además, existen formas iónicas libres en la solución del
suelo y fijadas al complejo arcillo-húmico (Fernandez, 2005). Sin embargo, para el caso de los
suelos en cuestión, el fósforo se encuentra presente en fosfatos orgánicos e inorgánicos que
tienen baja solubilidad y se lavan fácilmente, razón por la cual, su disponibilidad puede ser
mínima y solamente una pequeña cantidad del fósforo total se encuentra disponible para las
plantas. Además las condiciones de pH que predominan en estos suelos, determinan en gran
medida las formas en las que se encuentra presente el fosforo (orgánico e inorgánico), esto
sumado al tipo y cantidad de nutrientes que los suelos puedan presentar (Espinosa, 2015).
Uno de los mecanismos de fijación (inmovilización) de fósforo en los Andisoles es la formación
de complejos humus-Aluminio. La fracción de materia orgánica presente en los Andisoles forma
fácilmente complejos con metales como el Aluminio presente en las cenizas volcánicas. El
carbono (C) atrapado en estos complejos es inactivo. Por otro lado, los grupos hidroxilo
combinados con él Aluminio (Al) acomplejado entran en reacciones de intercambio de enlaces
con iones como HPO4-2 y H2PO4
-, fijando fuertemente el P aplicado (Sollins, 1991). La
acumulación de humus es mayor en suelos volcánicos localizados a mayor altitud (> 2500 m
sobre el nivel del mar), por esta razón la fijación de fosforo está estrechamente relacionada con
el contenido de Carbono en el suelo (Espinoza, 1987).
4.2.3.2 Características físicas:
4.2.3.2.1 Compactación e infiltración
En los páramos, estas características relacionadas directamente con la capacidad de
almacenamiento y regulación del recurso hídrico pueden manifestarse en dos escenarios
distintos: el páramo en condiciones naturales y el páramo bajo sistemas agrícolas y ganaderos.
17
En el primero, las propiedades físicas permiten que de manera óptima la función como regulador
hídrico se mantenga, mientras que en el segundo caso, el cambio de uso del suelo por un cultivo
o ganadería permanente causa una seria alteración en la capacidad total de almacenamiento
hídrico, reduciéndola drásticamente a un 47% aproximadamente como lo muestran los estudios
realizados en los páramos de Las Ánimas y Piedra de León, ubicados en los municipios de Silvia
y Sotará, departamento del Cauca (Díaz et al., 2002)
Los suelos del páramo tienen una conductividad hidráulica alta y una capacidad de retención de
agua muy alta. Cuando están saturados, los contenidos de agua pueden exceder los 0.95 g/cm3,
disminuyendo hasta cerca de 0.3 g/cm3 Esta retención de agua extremadamente alta de los
Andisoles ha sido descrita por varios autores y es mayormente atribuida a la presencia de
minerales como alófana e imogolita (Nanzyo et al., 1993; Rousseaux & Warkentin, 1976; Shoji
& Fujiwara, 1984). Sin embargo, en muchos suelos del páramo, en particular en suelos altamente
meteorizados en regiones húmedas, estos minerales de rango corto están ausentes, ya que el Al y
Fe que son liberados por la destrucción de la ceniza volcánica están completamente ligados a la
materia orgánica (Poulenard, 2000; Buytaert, 2007).
La alta retención de agua indica un predominio de los micro poros en el suelo y a la presencia de
un gran reservorio de agua inactiva, que no contribuye significativamente al ciclo hidrológico en
el páramo (Buytaert, 2004).
4.2.4 Limitaciones de los suelos paramunos:
Tanto las condiciones del suelo (alta susceptibilidad al deterioro, bajos niveles de fertilidad,
fuerte acidez, temperatura edáfica baja, pedregosidad, muy alta retención de humedad, escaso
desarrollo genético, evolución muy lenta), como las del ambiente exterior (relieve muy quebrado
a escarpado en amplios sectores, procesos erosivos, vientos fuertes, temperaturas inferiores a
10ºC, días muy fríos, heladas frecuentes, lloviznas periódicas, alta nubosidad, niebla densa y
poca luminosidad) sugerirían que la mayor parte de las tierras de la región paramuna no tienen
vocación agropecuaria, sin embargo, las condiciones económicas, sociales y culturales de las
18
poblaciones asentadas en estas zonas han obligado a sus habitantes a modificar dichas limitantes
con el fin de solventar sus necesidades básicas (Rangel, 2000).
Son estos conflictos sobre el uso de los suelos los que progresivamente influyen sobre la calidad
del mismo, generando un desequilibrio ecosistémico con impactos ambientales negativos y
modificación de patrones culturales que se traducen en serias dudas sobre el beneficio
económico que sus prácticas pueden generar (García, 2004).
4.3 Agricultura en los páramos
De acuerdo con lo presentado por Crissman (2001) el uso agrícola de los territorios reconocidos
como páramos ha existido incluso desde la época prehispánica, sin embargo los impactos
negativos que esta actividad antrópica genera solo se han evidenciado en los últimos 50 años;
impactos ligados a procesos de integración a un sistema capitalista que busca la explotación del
suelo y el aumento de los ingresos.
Fruto de estos cambios productivos, el avance de la frontera agrícola hacia las zonas altas de los
páramos ha sido inminente a pesar de los riesgos que implican este tipo de prácticas, no solo por
las condiciones climáticas adversas sino por la poca sustentabilidad ecológica, agrícola y
económica que representan (Hofstede, 1995). El uso actual de la tierra es un fenómeno que
involucra innumerables avances tecnológicos que representan una fase de transición en la que los
agricultores hacen uso constante de fertilizantes inorgánicos, biosidas y vehículos de tracción
mecánica, que si bien incrementan la productividad de los suelos, también dan lugar a una
afectación ecosistémica y ambiental de grandes proporciones. Este manejo agrícola tecnificado
compite contra un sistema tradicional que a razón de un acelerado crecimiento demográfico y la
relativa falta de sustentabilidad que representa, se ha visto obligado a buscar un cambio que
conlleve a una mayor productividad (Hofstede, 2003). Es por esta razón que el reto de la
investigación y desarrollo de sistemas agrícolas sostenibles como los propuestos por Moreno &
Altieri (2003) está en igualar los beneficios producidos por los sistemas tecnificados sin afectar
de manera significativa el entorno en donde se desarrollan.
19
4.3.1 Disturbios por agricultura en los páramos:
El cultivo de papa es la principal causa de deterioro asociada a la agricultura en los páramos de
Venezuela, Colombia y Ecuador. Su intensificación implica la utilización de maquinaria que
genera una alteración profunda del suelo, mientras que su extensión y demanda de insumos
requiere de enormes cantidades de agua para riego, y genera grandes cantidades de
contaminantes al suelo y al agua (Morales et al., 2007). Este tipo de agricultura está asociada a
períodos largos de descanso (10 a 30 años) alternando con periodos cortos de cultivo (1 a 4
años). Sin embargo y como lo menciona Jaimes (2000), la duración de los descansos depende en
gran medida de limitaciones del suelo y del clima como la altitud, la posición topográfica, la
pendiente y la exposición; al ser estas condiciones poco óptimas en los páramos, las parcelas
utilizadas para estos cultivos requieren de ciclos con períodos de tiempo mucho más largos,
seguramente comprometiendo la recuperación potencial de los suelos.
Generalmente se presenta una sobredosificación de nutrientes, desbalance catiónico, pérdidas por
lavado, modificación de la composición microbiana del suelo y contaminación de los recursos de
agua. Una problemática económica derivada es la inversión de grandes cantidades de dinero en
la corrección de la acidez y en la adición de fertilizantes ricos en N, P, K y elementos menores
que solventen la pobreza de los suelos (Malagón & Pulido 2000).
4.3.2 Sistemas de manejo agrícola Orgánico (Agroecología):
Con el fin de conseguir modelos agrícolas capaces de hacer un uso eficiente de la energía y los
recursos, ser económicamente viables, socialmente aceptables y técnicamente apropiados
Moreno & Altieri (2003) formularon un sistema agrícola alternativo basado en conceptos de
sostenibilidad que integran las técnicas actuales con los conocimientos y prácticas agrícolas
tradicionales. El agro-sistema planteado incluye se sustenta en cuatro indicadores fundamentales:
la sustentabilidad, la equidad, la estabilidad y la productividad.
4.3.2.1 Objetivos de la agroecología:
20
El sistema de manejo agrícola orgánico establece objetivos que reflejan la complejidad de su
desarrollo, sin embargo también vislumbran una variedad significativa de beneficios a largo
plazo (Moya, 1994).
a. Producción suficiente de alimentos con un correcto equilibrio de elementos minerales y
orgánicos que los constituyen y sin residuos de sustancias químicas ajenas a los procesos
naturales de producción.
b. Conservación de los recursos entendidos como suelos, aguas continentales, combustibles
fósiles, minerales, flora y fauna.
c. No utilización de productos tóxicos o contaminantes como plaguicidas y abonos
químicos o de síntesis, aditivos alimentarios no naturales, etc.
d. Utilización óptima y equilibrada de los recursos locales a través de un reciclado de la
materia orgánica, nutrientes y utilización de energías renovables.
e. Empleo de técnicas que cooperen con la naturaleza, que sean económicas y al alcance de
todos.
f. Reducción de transportes y periodos de almacenamiento que garanticen productos frescos
y de buena calidad.
4.3.3 Sistemas de manejo agrícola convencional:
4.3.3.1 Prácticas convencionales:
Los sistemas de manejo agrícola convencional basan su desarrollo en dos objetivos principales:
maximización de la producción y maximización de las ganancias. Es bajo estos criterios que este
sistema de manejo desarrolla seis prácticas básicas (Figura 1) que constituyen la base de la
agricultura moderna: Labranza intensiva, monocultivo, irrigación, aplicación de fertilizantes
inorgánicos, control químico de plagas y manipulación genética de los cultivos (Gliessman,
1998).
21
Figura 1: Prácticas básicas de la agricultura convencional
Fuente: Gliessman (1998)
4.4 Dinámicas de descanso agrícola
Producto de la sobreexplotación de los suelos para sus diferentes usos como la ganadería y la
agricultura, la pérdida de las características físicas y químicas de esta matriz no se ha dado a
esperar, por esta razón la recuperación de estas propiedades ha estado determinada por dinámicas
de descanso agrícola que buscan recuperar los nutrientes perdidos en los diferentes procesos de
producción y disminuir la afectación de los agroquímicos utilizados anteriormente (Tacurí,
2003).
Labranza intensiva: Penetra en el suelo y voltea la tierra, aflojando lascapas superficiales del suelo promoviendo un mejor drenaje y un óptimocrecimiento de las raices. La labranza tradicional puede perjudicar al suelo sise practica continuamente.
Monocultivo: El monocultivo se refiere a la plantaciones de granextensión con el cultivo de una sola especie, con los mismos patrones, seutiliza los mismos métodos de cultivo para toda la plantación.
Irrigación: se refiere al aporte artificial de agua para establecer oreestablecer en el suelo la humedad necesaria para lavegetación. Infortunadamente, la agricultura con riego consume tal cantidadde agua que en aquellas áreas donde existe irrigación se ha notado un efectonegativo significativo en la hidrología regional.
Fertilizantes inorgánicos: los incremento en el rendimiento de cultivos seexplican por el uso amplio e intensivo, de fertilizantes químicos sintéticos.Usualmente causan efectos ecológicos dramáticos en las zonas río abajo.
Transgénicos: Las variedades híbridas son más productivas que susvariedades similares no híbridas, sin embargo, las variedades híbridas amenudo requieren condiciones óptimas para alcanzar todo su potencial, estoimplica la aplicación intensiva de fertilizantes inorgánicos y de plaguicidas.
Control químico de plagas: Los plaguicidas pueden bajar dramáticamentelas poblaciones de plagas a corto plazo, pero debido a que también eliminan asus enemigos naturales, las plagas rápidamente incrementan sus poblaciones aniveles incluso mayores a los que tenía antes de aplicar estos químicos.
22
Si bien las prácticas de descanso aplicadas a los suelos dedicados a cultivo son conocidas y
utilizadas en todos los sistemas de manejo agrícola, también están condicionadas por diferentes
factores que pueden influir en la eficiencia que pueden tener. Dichos factores son los siguientes:
Disponibilidad de áreas dedicadas al cultivo.
Disponibilidad de insumos.
Cercanía de los cultivos a centros urbanos de comercialización.
Índice de recuperación del suelo por la acción de los microorganismos.
Tipo de cultivo.
La ausencia de prácticas de descanso agrícola puede repercutir negativamente en cuanto al
deterioro en la potencialidad productiva de los suelos, además puede agravarse debido a la poca
disponibilidad de materia orgánica que la constante aplicación de monocultivos genera (Tacurí et
al., 2002).
4.5 Cultivo de papa en páramos
Los cultivos de papa se encuentran diseminados en climas fríos con temperaturas medias anuales
de 13º C y alturas que van desde los 2.000 m.s.n.m., hasta alcanzar zonas de páramo con alturas
cercanas a los 3.500 m.s.n.m. Geográficamente, los principales cultivos en Colombia están
distribuidos en las regiones frías de la Zona Andina, bajo una variada gama de condiciones
biofísicas, sociales y económicas (Espinal et al., 2006). Actualmente se presenta un progresivo
avance de la frontera agrícola que está transformado extensas áreas de páramo, y su
intensificación implica utilización de maquinaria agrícola y de insumos químicos para
fertilización, y pesticidas para el control de plagas (Sarmiento et al., 2013).
4.5.1 Variedades y semillas:
La papa es una especie vegetal del género Solanum con más de 2.000 especies, perteneciente a la
familia botánica Solanáceae. Según FEDEPAPA (2015) en Colombia existen aproximadamente
30 variedades de papa, las más utilizadas se caracterizan en la Tabla 4:
23
Tabla 4: Caracterización general de las variedades de papa cultivadas en Colombia
Variedad Características
“ICA Nariño”
Su mejor adaptación se encuentra entre los 2.500 y 3.200 msnm. Tiene un
Su ciclo de vida es de 4,5 a 5 meses, según la altitud.
Bajo condiciones normales de lluvia tiene un rendimiento de 28 ton/ha.
Tiene un período de reposo de aproximadamente 2,5 meses.
“Parda Pastusa”
Se adapta bien en alturas comprendidas entre 2.700 y 3.500 msnm.
Requiere de una precipitación pluvial adecuada, suelos fértiles no muy trabajados y altas dosis de
fertilizantes.
Tiene un ciclo de vida de 6 a 7 meses, de acuerdo con la altitud.
Bajo condiciones favorables de cultivo, produce aproximadamente 30 ton/ha.
Tiene un período de reposo de tres meses.
“ICA Morasurco”
• Se adapta bien en altitudes comprendidas entre 2.300 y 3.200 msnm,
• Tiene un ciclo de vida de 5 a 5,5 meses, según la altitud.
• El rendimiento promedio está alrededor de 25 ton/ha.
• Tiene un período de reposo de dos meses
“DIACOL
Capiro” (R-12).
Se adapta bien en altitudes comprendidas entre 2.500 y 3.200 msnm.
Tiene un ciclo de vida entre cinco y seis meses.
Requiere de alta precipitación.
Bajo condiciones adecuadas de precipitación, produce alrededor de 25 ton/ha.
Tiene un período de reposo de tres a cuatro meses.
“criolla” o
“yema de huevo”
Se adapta a alturas comprendidas entre 2.500 y 3.000 msnm,
Es muy precoz, tiene un ciclo de vida de 120 días.
Los rendimientos oscilan entre 15 y 18 ton/ha.
No tiene período de reposo.
Su tiempo de conservación es de dos semanas e inicia la germinación.
Fuente: (Espinal et al., 2006)
4.5.2 Selección y clasificación de la semilla:
Durante el proceso de selección y clasificación de la semilla, ésta es separada de acuerdo a los
factores establecidos por Corpoica (2003) para la selección de tubérculos-semilla de buena
calidad (Tabla 5).
24
Tabla 5: Factores y características tenidas en cuenta para la selección de tubérculos-semilla de
buena calidad en Colombia
Factores Características
Pureza de la semilla Sin mezcla de tubérculos de otras variedades. Tubérculos con el
color y la forma característica de cada variedad.
Semilla sana Libre de plagas como gusano blanco, polillas y enfermedades
causadas por hongos, bacterias, virus y nematodos.
Buenas condiciones físicas Uniformidad en forma y tamaño, sin daños mecánicos; tubérculos
turgentes con brotes múltiples, fuertes, sanos y verdeados.
Fuente: Corpoica (2003)
Una vez seleccionada la semilla de acuerdo a los criterios de calidad Corpoica (2003)
recomienda que sea almacenada bajo condiciones adecuadas para mantener su calidad (se debe
contar con un sitio seco y poca entrada de luz); esto con el fin de favorecer el verdeamiento y la
generación de brotes cortos, vigorosos y resistentes al ataque de insectos y hongos del suelo al
momento de la siembra. El periodo de almacenamiento tiene una duración de 45 a 60 días
después de cosechada la semilla; terminado este tiempo la semilla estará lista para la nueva
siembra.
25
4.5.3 Establecimiento del cultivo:
El establecimiento del cultivo según lo documentado por FEDEPAPA (2003) comprende 3 fases
o momentos: selección del lote, preparación del terreno y realización de la siembra (Figura 2).
Figura 2: Fases de establecimiento del cultivo de papa
Fuente: FEDEPAPA (2003)
4.5.3 Desarrollo del cultivo:
En el crecimiento de la planta de papa se pueden diferenciar tres etapas: 1) emergencia, 2)
crecimiento vegetativo y reproductivo (desarrollo de tallos, hojas, inicio de tuberización,
floración y fructificación), y 3) madurez, las cuales a su vez determinan las diferentes prácticas
de manejo del cultivo, como por ejemplo: la deshierba, aporque y requerimientos de nutrientes y
agua, de cuya oportuna y apropiada realización depende la mayor o menor producción y calidad
del cultivo (Corpoica, 2003)
Otra labor que se debe implementar es el aporque, que consiste en agregar suelo alrededor de la
planta y levantar la altura del surco; se busca brindar mejores condiciones como: facilitar la
• Se recomiendan suelos de textura liviana (francos o franco arenosos), profundos, con buena disponibilidad de materia orgánica (10%), sueltos y aireados, ligeramente ácidos y con buena capacidad de retención de agua.
• suelos compactos, pedregosos y con niveles altos de humedad no permiten el buen desarrollo de raíces, raicillas, estolones y tubérculos
• no se recomiendan los suelos muy pesados (arcillosos) ni lotes en terrenos muy pendientes.
Selección del lote
• establece las condiciones físicas adecuadas que faciliten las abores del cultivo como la surcada y el tapado de la semilla.
• favorece la adecuada disponibilidad de humedad en época seca y permite el drenaje del exceso de agua en época de lluvia.
• se realiza con el fin de eliminar terrones, piedras, etc., para asegurar una buena aireación, un buen crecimiento y desarrollo de las raíces.
Preparación del terreno
• La siembra de los tubérculos-semilla se realiza de manera manual teniendo la precaución de no lastimar los brotes, depositando una semilla por cada uno de los sitios de siembra.
• la profundidad debe ser de 15 centímetros si el suelo se encuentra seco o 10 centímetros si la humedad disponible en el suelo es suficiente.
Realización de la siembra
26
aireación del suelo, mantener la humedad cerca a las raíces, proporcionar soporte a la planta para
evitar el volcamiento y mejorar el drenaje del agua que se presente en exceso, evitando el
encharcamiento (Corpoica, 2003).
Por otro lado, los elementos nutricionales que requiere la planta de papa para su buen desarrollo
y producción son en su orden de importancia: Nitrógeno (N), Fósforo (P), Potasio (K), Calcio
(Ca) y Magnesio (Mg); y los oligoelementos: Zinc (Zn), Boro (B) y Cobre (Cu) (FEDEPAPA,
2003).
4.5.4 Sanidad del cultivo:
Las plagas de la papa son numerosas y para cada una de ellas existe un límite o nivel de daño
económico. Esto quiere decir que un organismo parásito se constituye en problema solamente, si
su acción disminuye los rendimientos del cultivo (Corpoica, 2003).
Dentro de las prácticas para el control de las plagas y enfermedades en el cultivo de la papa,
FEDEPAPA (2015) recomienda: el uso de semilla certificada o de origen con insecticidas
biológicos o químicos; preparación del suelo con labranza mínima, destrucción de terrones y
tiempo suficiente previo a la siembra que permita la exposición al sol y el consumo por parte de
las plagas; aporque elevado a manera de barreras físicas; regulación de la humedad del suelo
bien sea favoreciendo un buen drenaje o proporcionando riego suplementario; rotación con
cultivos no hospedantes de las plagas (maíz, repollo, pastos, lechuga y cebolla); fertilización
balanceada sin exceder aplicaciones de fertilizantes nitrogenados o de materia orgánica, y control
biológico, entre otras.
4.5.5 Cosecha y post-cosecha:
Para lograr una cosecha de papa de buena calidad, es necesario que en primer lugar el cultivo
haya llegado a su estado de madurez, el cual se reconoce en campo por la presencia de tallos
totalmente secos y dispuestos sobre el suelo, indicando que los tubérculos están totalmente
desarrollados y listos para su consumo. La cosecha en lo posible se debe adelantar
preferiblemente en tiempo seco, y en condiciones similares debe estar el suelo; esto garantiza
27
contar finalmente con tubérculos limpios, sanos y con humedad adecuada para su
comercialización (Corpoica, 2003).
El método para la cosecha más comúnmente utilizado en Colombia es el manual, utilizando
azadón. Después de extraída la papa del suelo, los productores adelantan la tarea de seleccionar
la semilla teniendo en cuenta ciertos factores (Tabla 5) para la nueva siembra. También, de
manera inmediata, adelantan la clasificación de la papa para comercializar como producto fresco.
Una vez clasificadas, se seleccionan con el fin de obtener un producto de buenas condiciones y
de calidad uniforme; para esto retiran las papas que presentan deformidades o ataque de plagas.
4.6 ANOVA:
El objetivo de emplear un análisis Anova es determinar si dos o más grupos son iguales, si
dos o más cursos de acción arrojan resultados similares o si dos o más conjuntos de
observaciones son semejantes. El ANOVA permite así comprobar o validar las hipótesis
planteadas inicialmente. Dichas hipótesis permitieron establecer de manera clara si los (factores)
implementados en la investigación reflejan un impacto significativo dentro de las variables
analizadas. Montgomery (2004) indica que si el nivel crítico (sig.) es menor o igual a 0,05 se
debe rechazar la hipótesis de igualdad de varianzas, es decir, que existen diferencias
significativas de la variable con respecto al factor seleccionado. Por otro lado, si es mayor, se
debe aceptar la hipótesis de igualdad de varianzas, por tanto no existe una variación relevante de
las variables con respecto al factor seleccionado.
Una vez definido el análisis de las varianzas es necesario aclarar algunos conceptos que son
utilizados para ejecutar dicha prueba.
4.6.1 Suma de cuadrados (sum of squares):
Según lo establecido por Montgomery (2004) La suma de cuadrados representa una medida
de variación o desviación con respecto a la media, es decir, es el valor que ayuda a expresar la
variación total que se puede atribuir a diferentes factores (errores). En este orden de idea entre
mayor sea la suma de los cuadrados, mayor será el error.
28
4.6.2 Grados de libretad/degrees of freedom (df)
En el ámbito investigativo que describe Dawson (2005), los grados de libertad se refieren al
número de veces que es utilizada la información de la muestra, en otras palabras la libertad que
se tiene para escoger un número determinado de vlaores.
4.6.3 Error cuadrático medio (mean squares)
Wackerly et al., (2008) definen el error cuadrático medio como un estimador que mide
el promedio de los errores al cuadrado, es decir, la diferencia entre el estimador y lo que se
estima, con el fin de reducir los errores ya sea por defecto o por exceso.
29
5. MATERIALES Y METODOS
El proyecto fue desarrollado en terrenos de la Finca “Los Pulido”, vereda El Curubital,
perteneciente a la localidad 20 del Distrito Capital (figura 3), ubicada en la zona de
amortiguamiento del P.N.N. Sumapaz, asociada a la cuenca alta del río Tunjuelo, tributario del
río Bogotá (CAR, 2006).
Figura 3: Ubicación geográfica del área de estudio: Distrito capital – localidad 20 (Sumapaz)
Escala. 1: 500.000. Fuente: CAR 2006.
La finca se ubica en una altitud entre 3412 y 3532 m.s.n.m., caracterizada por presentar mono
cultivos de papa bajo labranza convencional, algunos relictos de vegetación de páramo, y zonas
de descanso agrícola empleadas para el pastoreo de ganado. Presenta nivel freático menor a 150
cm, relieve ondulado, pendiente aproximada a 9.8%, clima ambiental frío – húmedo, temperatura
ambiental promedio 14°C, temperatura edáfica promedio de 9.8 °C. (Ortiz, 2017).
30
DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA EMPLEADA.
Para la caracterización de los suelos paramunos en descanso agrícola, se emplearon dos tipos de
predios (bloques) con diferente tiempo de descanso de cultivo de papa convencional: dos años
(4°20’18.6” N y 74°8’11.3” W), y siete años (4°20’15.7” N y 74°8’5.2” W) (Figura 4).
Figura 4: Zona de estudio: predios de la finca “Los Pulido” vereda el Curubital, localidad
Sumapaz (Bogotá). Izquierda, suelos con siete años de descanso agrícola; derecha, suelos con
dos años en descanso agrícola.
Fuente: Autor.
Con el fin de determinar variaciones significativas entre las características físicas, químicas y
microbiológicas de los suelos descansados sometidos a cultivos experimentales de papa
(Solanum tuberosum var. pastusa), y a su vez contribuir mediante dichos análisis con la fase
inicial para la determinación de la sustentabilidad de un sistema de manejo agrícola orgánico, se
siguieron las siguientes fases:
5.1. FASE UNO: DISEÑO EXPERIMENTAL
A partir de enero de 2016 se inició con el cultivo experimental, en espera de las
precipitaciones propias del régimen bimodal del área de estudio (febrero – abril). El diseño
experimental propuesto corresponde a un Diseño de Bloques Completos Aleatorizados DBCA
(Montgomery, 2004), donde los bloques corresponden a los suelos con distinto tiempo de
descanso agrícola (2 y 7 años), y los tratamientos son las técnicas de agricultura orgánica y
31
convencional y los controles (testigos sin ningún tipo de técnica), para así poder determinar si
hay diferencias representativas entre los tratamientos descritos y los bloques. Las características
del diseño experimental se resumen en la tabla 6:
Tabla 6. Características del diseño experimental
Tratamiento (sistema
de cultivo)
Bloque (tiempo de
descanso del suelo pre
cultivo)
Repeticiones # de unidades
experimentales
Orgánico 7 años (7) 3 (A,B,C) 3
2 años (2) 3 (A,B,C) 3
Convencional 7 años (7) 3 (A,B,C) 3
2 años (2) 3 (A,B,C) 3
Control
7 años (7) 3 (A,B,C) 3
2 años (2) 3 (A,B,C) 3
Fuente: Autor
Cada unidad experimental cubrió 16 m2, distanciadas entre sí por dos metros, en todos sus
lados, con el fin de evitar el intercambio de los insumos empleados en cada tratamiento. La
separación aproximada entre semillas fue de 30 cm lineales. Se realizaron 3 surcos en cada
unidad experimental, en la que se sembraron 21 semillas previamente germinadas (bretones) de
papa (Solanum tuberosum var. pastusa) obtenidas bajo la técnica orgánica (Figura 5 y 6). La
anterior densidad extrapolada de los cultivos convencionales intensivos de papa con el fin de
generar similares presiones en las matrices naturales suelo, nutrientes y agua (Rosero, 2011).
Tomando como base que el tiempo promedio para la obtención de papa en el área de estudio
es de 4 a 6 meses, se utilizó este mismo tiempo para la implementación y seguimiento de las
unidades experimentales.
32
Figura 5: Unidades experimentales correspondientes al bloque con 7 años de descanso
agrícola
Figura 6: Unidad experimental correspondiente al bloque con 2 años de descanso agrícola
Fuente: Autor
Fuente: Autor
33
DESCRIPCIÓN DE LOS TRATAMIENTOS
Con el fin de determinar la ocurrencia de una diferencia significativa en las características de los
suelos entre los sistemas de manejo agrícola convencional y los sistemas de manejo orgánicos y
a su vez contribuir con la determinación de la sustentabilidad de un cultivo de papa orgánico a
partir de análisis físicos químicos y microbiológicos, se propusieron 3 tratamientos dos
correspondientes a los sistemas de manejo agrícola y un testigo o control respectivamente:
CULTIVO ORGÁNICO:
1. Leve acondicionamiento del suelo previo a la siembra de la semilla consistente en la
mínima remoción del suelo (labranza mínima) y apertura manual de orificios para la
introducción de la semilla en el suelo.
2. Previa a la siembra de la semilla adición del fertilizante biológico AgroPlux®
(Nitrobacter sp, Lactobacillus sp, hongos y levaduras)*
3. No se adicionan insumos en el momento de la siembra de la semilla.
4. Aplicación del producto biológico Agrogreen® (Azotobacter sp, Pseudomonas sp,
Bacillus sp)* en el momento del brote de la plántula para promover el desarrollo
vegetativo y la generación de rebrotes.
5. No hay aplicación de insumos herbicidas para eliminar otras especies vegetales.
6. Si hay aparición de insectos plaga se hace la aplicación de Agrocid® (extractos
vegetales antibióticos o alelopáticos)*
CULTIVO CONVENCIONAL:
1. Adecuación del lote. Se realizan obras tales como remoción de vegetación con
maquinaria tipo tractor, zanjas de drenaje para evitar encharcamientos y construcción
de cercas.
2. Siembra de semilla certificada, reglamentada por la Resolución ICA No. 2501 de
septiembre de 2003.
*Estos productos son fabricados y comercializados por FUNDASES Fundación de asesorías
para el sector rural, extensión de la Fundación Minuto de Dios.
34
3. El tratamiento con fungicida (Amistar TOP, BRAVONIL ®720) e insecticida
(ACTARA ® 25) para la semilla certificada de papa es obligatorio. Aplicación de
fertilizante para el desarrollo de las plantas (Isabión®).
4. Arado de disco en número de dos a tres pases. Los tractoristas no tienen en cuenta la
humedad y propiedades del suelo en la preparación del lote.
5. Surcada a favor de la pendiente con el fin de favorecer labores de recolección.
6. Desyerba con tractor. Inmediatamente antes de la desyerba se aplica por segunda
oportunidad fertilizante, labor conocida como “reabone” (Isabión®).
7. Uso de productos que están fuera de las recomendaciones autorizadas por el ICA, en
mezclas inadecuadas y altos volúmenes de agua (PARAQUAT 200 SL).
TESTIGO:
Con el fin de contrastar los resultados obtenidos por la implementación del tratamiento
agricultura orgánica y convencional se establecieron bajo las mismas condiciones de diseño
(área, densidad poblacional, tipo de suelo de descanso) unidades experimentales en las que no se
aplicó ningún tipo de insumo agrícola, ni se hizo ningún tipo de acondicionamiento físico
durante el periodo de crecimiento de las plantas.
5.2 FASE DOS: CARACTERIZACIÓN DE LOS SUELOS
Para la determinación de las variaciones en las condiciones físicas, químicas y microbiológicas
de los suelos paramunos con distintos tiempos de descanso de actividad agrícola, y a su vez
contribuir mediante dichos análisis con la determinación de la sustentabilidad del retorno de la
actividad agrícola, se seleccionaron variables concernientes a la calidad edáfica de los suelos con
sus respectivas técnicas analíticas (tabla 7). Dichos análisis fueron realizados ex-situ a partir las
muestras tomadas en campo desde el inicio del cultivo (ver tabla 7). Se tomo una muestra
mensualmente (durante 7 meses) por cada tratamiento aplicado (organico, testigo y
convencional) en ambos bloques, es decir, 6 muestras las cuales tuvieron a su vez dos
repeticiones para un total de 18 muestras analizadas mensualmente. Los análisis se efectuaron
35
en las instalaciones del Tecno-parqué nodo Bogotá (SENA) bajo la línea de biotecnología y en
los laboratorios del Centro de Gestión Industrial (SENA).
Tabla 7. Variables físicas, químicas y microbiológicas empleadas para la caracterización de los
suelos en estudio
Variables Físicas, Químicas y Microbiologicas
Químicas
Variable ID Unidades Tecnica analitica
Carbono Orgánico Total COT % Metodo Walkley-Blck (modificado, determinacion por
espectofotometria)
Fosforo Total P % Extraccion con molibdato (Bray II), determinacion por
espectofotometria)
Nitrogeno Total N % Extraccion de nitrogeno amoniacal por metodo Kjeldahl,
determinacion por titulacion)
Materia Organica Mo % Calculo a partir del metodo Wakley-Black
Físicas
Variable ID Observaciones
Compactacion e infiltración
(Altieri & Nicholls, 2002) Inf
Compacto o se anega
filtracion lenta
suelo no compacto, el agua se infiltra facilmente
Humedad Hum Medida en porcentaje
Actividad Biologica Ab
Abundante
Moderada
Nula
Color Col
Suelo palido
suelo pardo claro o rojizo
suelo entre negro y pardo oscuro
Físico-químicas
Variable ID Unidades Tecnica analitica
Potencial de hidrogeno PH unidades pH Potenciometro, NTC 5264
Microbiologicas
Variable ID Tecnica analitica
Respiracion microbiana
(Alvarez, S. Anzuelo, M. 2003) Res
Medicion de consumo de oxigeno a traves de porduccion
de CO2
Fuente: Autor
36
Se realizó un primer muestreo el cual fue tomado como línea base para determinar las
características físico-químicas y microbiológicas de los dos bloques previos a la actividad
agrícola, es decir, previo a la aplicación de los tratamientos. Los porcentajes de arenas, limos y
arcillas al igual que la textura y humedad se determinaron gracias a los resultados de una muestra
enviada al laboratorio de suelos del instituto geográfico Agustin Codazzi (IGAC). A partir de
esto se tomaron muestras mensuales a partir del primer brote de las plántulas siguiendo la
metodología propuesta por la corporación colombiana de investigación agropecuaria (Corpoica)
para la toma de muestras (ver Anexo 11).
Las fechas correspondientes a los muestreos corresponden las diferentes etapas del cultivo y
simultáneamente a la aplicación de los insumos propios de los tratamientos convencionales y
orgánicos respectivamente como se muestra en la tabla 8.
Tabla 8: Fechas de muestreos, etapas del cultivo y aplicación de insumos
Mes Año Muestreo Fecha Aplicación de insumos y oservaciones
Diciembre 2015 0 5 diciembre 2015 muestreo para determinación línea base
Enero 2016 16 de enero siembra de bretones (2 meses de
enraizamiento previo)
Febrero 2016 10 febrero primeros brotes de plántulas
Marzo 2016 1 17 de marzo crecimiento estacionado por escases
lluvia
Abril 2016 2 14 de abril Aplicación de insumo contra insectos,
fertilizante orgánico, Aporque y plateo
del suelo.
Mayo 2016 3 15 de mayo Aplicación fertilizantes y plaguicidas
convencionales
Junio 2016 4 14 de junio Aplicación de biológico contra
insectos. Aporque y plateo del suelo.
Aplicación herbicida cultivo
convencional
Julio 2016 5 16 de julio Aporque y plateo del suelo.
Agosto 2016 6 10 de agosto Cosecha
septiembre 2016 7 7 de septiembre Post cosecha
Fuente: Autor
37
Con el fin de determinar los análisis mencionados en la tabla 7, pertinentes a la etapa de
seguimiento y caracterización de los cultivos, se llevaron a cabo los siguientes métodos
analíticos.
5.2.1 ANÁLISIS QUÍMICOS
Previo a la determinación de las variables químicas referidas en la tabla 7, las muestras
tomadas en campo fueron sometidas a un pretratamiento establecido por la Norma Técnica
Colombiana NTC-ISO 11464 (ICONTEC, 2002) que consistió en un secado, tamizado y
posterior pesado para los diferentes análisis a realizar.
5.2.1.1 Determinación de carbono orgánico Total (COT) y materia orgánica (MO)
Método de combustión húmeda (Walkley and Black, 1934) modificado por Ortiz, 2017
Procedimiento:
Pesar 0,5 g de muestra pre-tratada con apariencia orgánica.
Agregar la muestra en frasco ámbar
Agregar con dispensador 5 ml de la solución de dicromato de potasio (K2Cr2O7) 1N y se
agitó lentamente antes de agregar el ácido
Agregar rápidamente 10 ml de ácido sulfúrico H2SO4 (98%) y se agitó inmediatamente
durante 10 segundos (se realizó dicha operación bajo campana de extracción de gases)
dejar en reposo durante 30 minutos
Después de este periodo agregar 50 ml de agua y se mezcló
dejar en reposo durante 24 horas
Finalmente introducir el sobrenadante en las celdas de cuarzo y leer en el
Espectofotómetro (Spectronic 20) a una longitud de onda de 650 nm
Cálculos:
El carbono medido en gramos se calcula siguiendo la ecuación # 1:
Ecuacion #1: C g = (A-B)/3,7945
Fuente: (Walkley and Black, 1934)
38
Donde:
A: absorbancia de la muestra
B: absorbancia arrojada por el blanco
El porcentaje de materia orgánica se calcula siguiendo la ecuación # 2:
Ecuación # 2: % MO = ((A-B)*1,33*1,724*100)/ (3,7945*0,25*3)
Fuente: (Walkley and Black, 1934)
Donde:
A: absorbancia de la muestra
B: absorbancia arrojada por el blanco
El porcentaje de carbono se calcula siguiendo la ecuación # 3:
Ecuación # 3: % C = (C*D)/0,25
Fuente: (Walkley and Black, 1934)
Donde:
C: % MO
D: C g
5.2.1.2 Determinación de Fósforo Total (P)
Método Bray II
Procedimiento:
Pesar 1,425 g de muestra pre-tratada con apariencia orgánica.
Agregar la muestra en un vaso de precipitado de 50 ml.
Agregar con dispensador 1 ml de la solución de molibdato de amonio (NH4)6Mo7O24 y
H2SO4 5M. posteriormente agitar con ayuda de los agitadores magnéticos durante 40
segundos.
Filtrar inmediatamente a través del papel filtro con ayuda de la bomba de vacío.
Tomar 1 ml del extracto.
Agregar 9 ml de la solución reductora (ácido ascórbico C6H8O6) hasta que la muestra se
tornó de color azul.
Dejar en reposo durante 15 minutos.
39
Finalmente introducir el sobrenadante en las celdas de cuarzo Se leyó en el
Espectofotometro a una longitud de onda de 660 nm.
El fósforo en ppm se calcula siguiendo la ecuación # 4:
Ecuacion # 4: ppm fósforo (P) = (A+2,2655)/0,4215
Fuente: (Galvis, 2006)
Donde:
A: absorbancia de la muestra
P*FD (ppm real) = (P* 2, 59909032)
Donde:
P= fósforo ppm
El porcentaje de fósforo se calcula siguiendo la ecuación # 5:
Ecuacion # 5: % P = (ppm real*0, 0001)
Fuente: (Galvis, 2006)
5.2.1.3 Determinación de Nitrógeno Total (N)
Método kjeldahl
Procedimiento:
Pesar 0,25g de muestra pre-tratada con apariencia orgánica.
Agregar la muestra en un tubo de digestión kjeldahl.
Agregar con dispensador 5 ml de H2SO4 concentrado (98%).
Agregar 1 pastilla de mezcla de catalizadores (sulfato de cobre CuSO4) y sulfato de sodio
(Na2SO4).
Colocar el tubo en el digestor previamente caliente y se elevar su temperatura
gradualmente hasta alcanzar los 415°C (es necesario evitar el escape de los vapores con
la campana del digestor).
Una vez alcanzada la temperatura deseada esperar 1 hora y luego dejar enfriar.
Colocar el tubo en la unidad de destilación con 10 ml de la solución receptora y 5 gotas
del indicador Tashiro.
Finalmente titular la muestra con ácido sulfúrico hasta que la muestra vire de un color
verde marino a un tono azul rey.
40
Cálculos:
El porcentaje de nitrógeno se calcula siguiendo la ecuación # 5.
Ecuacion # 6: % N = (ceq * (V - VBL) * M * 100 %) / E
Fuente: (Kjeldahl, 1883)
Donde:
Ceq: Concentración equivalente de la disolución valorante [mol/L]
V: Consumo disolución valorante muestra [L]
VBL: Consumo disolución valorante con valor del blanco [L]
M: Peso molecular nitrógeno [g/mol]
E: Peso de la muestra [g]
5.2.1.4 Determinación del potencial de Hidrógeno (pH)
Método Potenciómetro NTC-ISO 5264
Procedimiento:
Pesar 1 g de muestra pre-tratada con apariencia orgánica.
Agregar la muestra en un vaso de precipitado de 50 ml.
Agregar con dispensador 1 ml de agua desionizada y se agitó con ayuda de los
mezcladores magnéticos durante 15 minutos.
Introducir el electrodo en la muestra y leer el resultado.
5.2.2 ANÁLISIS FÍSICOS
Los análisis físicos fueron realizados in-situ, por esta razón el pre-tratamiento de las muestras
no fue necesario y los análisis se basaron en percepciones organolépticas con asignación de
valores cuantitativos como lo establece la metodología de Altieri & Nicholls (2002) para la
evaluación de la calidad en los suelos (ver tabla 9).
41
Tabla 9: Asignación cuantitativa de valores correspondientes a las variables físicas según Altieri
& Nicholls (2002)
Variable Observación Valor
Compactación e
infiltración
Compacto, se anega
Presencia de capa compacta delgada, el agua se infiltra lentamente
Suelo no compacto, el agua se infiltra fácilmente
1
5
10
Actividad Biologica Nula
Moderada
Abundante
1
5
10
Color, olor y
materia orgánica
Suelo pálido, con mal olor o químico, y no se observa la presencia de
materia orgánica o humus
Suelo pardo claro o rojizo, con poco olor y con algún grado de materia
orgánica o humus
Suelo de negro o pardo oscuro, con olor a tierra fresca, se nota
presencia abundante de materia orgánica y humus
1
5
10
Fuente: Altieri & Nicholls (2002)
Las variables de compactación e infiltración se realizaron siguiendo la siguiente metodología:
5.2.2.1 Compactación e infiltración (Inf):
Método Porchet
Procedimiento:
Realizar una excavación de 30x30 x 60 de profundidad (ver figura 7).
Ubicar la regla metálica en un extremo de la excavación.
Vertir agua destilada en la excavación hasta saturar el área.
Una vez saturada el área se llenar con agua hasta el tope.
Finalmente medir el nivel del agua en un determinado tiempo.
42
Figura 7: Método Porchet para la determinación de compactación e infiltración en suelos
Fuente: Autor
5.2.3 ANÁLISIS MICROBIOLOGICOS
Los análisis microbiológicos se determinaron apartir del cuarto muestreo, razón por la cual no se
graficaron los resultados “mes a mes”.
Al igual que para los análisis físicos, el manejo de las muestras tomadas en campo no requirió su
posterior pretratamiento sin embargo su conservación debió ser más estricta y los análisis se
realizaron en el menor tiempo posible siguiendo las siguientes metodologías.
5.2.3.1 Respiración microbiana (res):
Metodología descrita por Anderson (1982)
Procedimiento:
*Antes de iniciar con el procedimiento garantizar la esterilidad de todos los materiales
utilizados.
Colocar 15 g de suelo sin pretratamiento en un frasco ámbar.
Colocar dentro de un tubo de ensayo 5 ml de hidróxido de sodio (NaOH) 1N y se
introdujo una tira de papel filtro dentro del tubo.
43
Situar el tubo de ensayo con NaOH dentro del frasco ámbar con suelo y tapar
asegurándose que no existen fugas.
Incubar durante 15 días.
Al pasar este periodo destapar el frasco y sacar el tubo de ensayo.
Agregar 3 ml de cloruro de bario (BaCl2) 2% dentro del tubo y esperar la formación de
un precipitado de color blanco.
Retirar el sobrenadante de NaOH y agregar 2 gotas de fenolftaleína
Finalmente titular con ácido clorhídrico HCl 0,1 N
Cálculos:
La cantidad de gas producido por respiración se calculó mediante la siguiente fórmula:
R = (B-M) NE (1)
Donde:
R = respiración microbiana en mg CO2
B = volumen de ácido necesario para titular el NaOH del promedio de los blancos (en ml)
M = cantidad de ácido necesaria para titular el NaOH de la muestra (en ml)
N = normalidad del ácido
E = peso equivalente del CO2
Subsiguientemente se realizó un último muestreo post actividad agrícola en el que se analizaron
las anteriores variables con el fin de determinar las variaciones en la caracterización durante las
diferentes etapas del cultivo.
5.3 FASE TRES: ANALISIS ESTADISTICO
Partiendo de lo planteado por Montgomery (2004), se utilizó un técnica conocida como
formación de bloques completos aleatorizados con el fin de determinar sí existen diferencias
representativas en las características físico, químicas y microbiológicas entre los tratamientos
aplicados y los bloques formados.
El análisis estadístico realizado se desarrolló en función de la confirmación de hipótesis
relacionadas con dos factores de variación, para este caso, dichos factores resultaron ser los
44
bloques y los tratamientos aplicados. En este orden de ideas este análisis permite demostrar la
veracidad de una hipótesis alternativa o una hipótesis nula, para fines de están investigación
fueron planteadas las siguientes:
Con respecto a los bloques:
• Hipótesis alternativa: Existen diferencias significativas en las características físico-
químicas y microbiológicas entre los suelos con 7 años de descanso agrícola y los suelos
con dos años de descanso.
• Hipótesis nula: Las variaciones en las características físico-químicas y microbiológicas
entre los suelos con 7 años de descanso agrícola y los suelos con dos años de descanso
NO son substanciales.
Con respecto a los tratamientos:
• Hipótesis alternativa: La caracterización fisicoquímica y microbiológica en los suelos de
los cultivos sometidos a un manejo agrícola orgánico presenta variaciones representativas con
respecto a los suelos de los cultivos sometidos a un manejo agrícola convencional.
• Hipótesis nula: La diferencia entre las características físico-químicas y microbiológicas
de los suelos de los cultivos sometidos a un manejo agrícola orgánico y los suelos de los cultivos
sometidos a un manejo agrícola convencional NO es significativa
Finalmente la prueba realizada para validar las hipótesis antes mencionadas fue el análisis de las
varianzas (ANOVA). El análisis de la varianza permitió contrastar la hipótesis nula de que las
medias de las variables contempladas, en este caso el supuesto de que las características físicas,
químicas y microbiológicas de los suelos analizados fueran iguales, frente a la hipótesis
alternativa de que por lo menos una de las variables difiriera significativamente de las demás en
cuanto a su valor esperado, es decir, permitió establecer si existían diferencias relevantes en las
variables analizadas con respecto tanto a los bloques como a los tratamientos. Dicho análisis fue
ejecutado con la ayuda de los paquetes estadísticos SPSS y R Studio.
45
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
6.1 Análisis físicos:
Los suelos analizados pertenecientes tanto al bloque con dos años de descanso como al bloque
con siete años de descanso, siguiendo lo establecido por el Instituto Nacional de vías (INVIAS)
(2016) presentan rasgos similares en cuanto al color (pardo o gris oscuros a negros), estructura
(bloques subangulares finos medianos, moderados), consistencia (friable, ligeramente plástica,
ligeramente pegajosa) y porosidad (media / alta).
Los análisis de laboratorio realizados en los suelos correspondientes tanto a los tratamientos
como a los bloques con diferente tiempo de descanso (tabla 10) permiten establecer que las
características morfológicas dominantes son las franco-arenosas. De igual manera, se encuentra
que la retención de humedad varía de media a alta (INVIAS, 2016).
Tabla 10: Características físicas correspondientes a los suelos sometidos a 3 tipos de sistema de
cultivo de papa en el PNN Sumapaz
Parámetros Unidad BLOQUES
DOS (1)* SIETE (2)*
Humedad % 47,45 33,07
Infiltración /
compactación
Infiltra Infiltra
Color suelo Pardo Pardo
Actividad biológica Nula Nula
Arena % 63,88 71,41
Arcilla % 6,53 18,28
Limo % 19,59 20,31
Textura franca arenosa franca arenosa
Nota:
*1 : Bloque con dos años de descanso de actividad agricola
*2: Bloque con siete años de descanso de actividad agricola.
Fuente: Autor
46
De acuerdo con los rasgos morfológicos de los suelos del P.N.N. Sumapaz establecidos por
Sturm & Rangel (1985), y en comparación con estudios similares hechos por estos mismos
autores en suelos no intervenidos de la Sierra Nevada de Santa Marta y el Nevado del Cocuy se
establece un paralelo con los resultados presentados anteriormente en donde se resalta la
uniformidad encontrada en características como la consistencia (rangos que van desde no
pegajosa hasta ligeramente pegajosa y de no plástica hasta ligeramente plástica), el color
(pardo/rojizo y negro) y los niveles altos de porosidad e infiltración en todos los lugares
analizados. Esta similitud lleva a presumir un cambio insignificante en estas características tras
una actividad agrícola. Sin embargo es importante resaltar características que sí representan una
diferencia significativa como lo es su textura (arenas, limos y arcillas), en especial el porcentaje
de arcillas cuyo nivel es inferior al 10% en suelos intervenidos (ver tabla 10). Los porcentajes de
arcilla presentes en el bloque con dos años de descanso reflejarían el resultado del lavado
asociado con la “reciente” práctica agrícola realizada, mientras los porcentajes de arcilla
encontrados en el bloque con siete años de descanso sugerirían una evidente recuperación en
términos de composición mineralógica.
6.2 Análisis Químicos:
6.2.1 pH (físico-quimico):
El pH de los suelos analizados (figura 8), muestra en general una tendencia hacia la acidez (pH
entre 4 y 6) a lo largo de todo el proceso de cultivo y sin importar si son suelos descansados de
dos o siete años; indicando que la característica ácida de estos suelos (Garavito 1977, Jenny et al.
1980 y Sturm 1981) no cambia con la actividad agrícola.
47
Figura 8: Comportamiento del pH en los suelos del PNN Sumapaz sometidos a agricultura a
través del tiempo
Fuente: Autor
El pH en la etapa previa a la siembra es similar para los tres tratamientos (pH ~5), sin embargo,
una vez desarrollado el cultivo, éste desciende ligeramente (de 4,8 a 4,2 en el bloque con dos
años de descanso y de 5,2 a 4,2 en el bloque con 7 años de descanso) en los tres primeros meses
posteriores al brote de las plántulas; tiempo que corresponde a la aplicación de los fertilizantes
orgánicos y convencionales respectivamente y al progreso del cultivo en términos de
crecimiento. Como quiera se advierte un ligero incremento en el pH en ambos bloques durante la
etapa de cosecha y post-cosecha en especial en el tratamiento convencional (de 4,4 a 5,7).
El caracter ácido predominante en los suelos favorece la formación de complejos de humus-Al;
complejos que predominan en el horizonte A de la mayoría de los páramos colombianos y
ecuatorianos de origen volcánico (Buytaert et al., 2007; Buytaert et al., 2005, Poulenard et al.,
2003, Zehetner et al., 2003).
48
6.2.2 Carbono Orgánico total/Materia orgánica:
Los contenidos de carbono orgánico total analizados en las muestras, presentan niveles mayores
al 10% (figura 9), niveles característicos de los Andisoles y de otros suelos presentes en los
ecosistemas de páramo (Malagón & Pulido, 2000). Si bien dichos niveles son menores en la
etapa previa a la siembra, evidencian un incremento considerable en los meses correspondientes
al cultivo en desarrollo (abril, mayo, junio y julio), salvo la recaída en el mes de mayo que se
explica con la aplicación de plaguicidas que tuvo lugar durante este mes. Esta disminución se
relaciona con interaccion existente entre las fracciones coloidales del suelo que están influidas
principalmente por factores como la humedad, temperatura, pH, y contenido de minerales
(caolinita, haloisita, montmorillonita, vermiculita); para promover la inactivacion de algunos
plaguicidas, los cuales pueden promover cambios químicos en la materia orgánica después de
que éstos son adsorbidos catalizando la degradación de esta (Sánchez, 1994).
Finalmente la notoria caída en los niveles de carbono durante la etapa de cosecha y post-cosecha
representa un comportamiento común en los suelos sujetos a procesos productivos agrícolas,
situaciones ya documentadas por Páscale et al. (2009) y Rozas et al. (2011), donde las
disminuciones fluctúan entre un 50 y 60% en los suelos producto de la remoción de la cubierta
vegetal.
49
Figura 9: Comportamiento de la materia orgánica en suelos de PNN Sumapaz sometidos a 2
sistemas de cultivo de papa a través del tiempo.
Fuente: Autor
Se observa claramente una preeminencia de los niveles de materia orgánica en los suelos
sometidos a un tratamiento convencional frente a los otros tratamientos y una diferencia en los
niveles de este parámetro para los dos bloques formados siendo ligeramente más elevada en el
suelo descansado con dos años. Los contrastes presentes en los niveles de materia orgánica de los
bloques formados, representan un comportamiento que esta más influenciado por el sistema de
manejo agrícola aplicado que por el tiempo de descanso agrícola.
Como puede evidenciarse en la figura 10 (parte A), un tiempo de descanso comprendido entre
los 7 u 8 años como el que se emplea a este tipo de cultivos no conlleva a un incremento o
disminución significativo en la materia orgánica; comportamiento identificado por Bottner et al.
(2006) en los que concluyen que la edad del descanso solo afecta débilmente a las velocidades de
mineralización del Carbono (C). Por otro lado, el suelo con dos años de descanso que
corresponde al periodo de resiembra en los cultivos tradicionales, presenta niveles más altos de
50
este parámetro; hecho que lleva a suponer que estos niveles ligeramente más altos de materia
orgánica corresponderían a materia orgánica acumulada que aún no se ha procesado tras
anteriores periodos de siembra, como lo han expuesto Avellaneda et al. (2005). Sin embargo, al
igual que lo expuesto por Hervé et al. (1994) para Patacamaya (Bolivia) y Abadin et al. (2002)
para Gavidia (El Salvador), la fluctuación del carbono es considerable, pero no permite detectar
una variación en función del tiempo de descanso y si hay una variación vinculada al tiempo, es
relativamente muy pequeña.
Figura 10: Porcentajes promedio de materia organica en suelos de PNN Sumapaz sometidos a 2
sistemas de cultivo de papa.
Fuente: Autor
Como quiera, la diferencia en los niveles de materia orgánica en los suelos caracterizados, resulta
ser más significativa con respecto a los tratamientos (figura 10, parte B), específicamente en los
suelos sometidos a un manejo agrícola convencional ya que presentan niveles elevados en
comparación con los tratamientos orgánicos y los controles; respondiendo a la aplicación de
fertilizantes aplicados en el mes de mayo (ver figura 9). Por otro lado el tratamiento orgánico
también respondió ante la aplicación de fertilizantes orgánicos que influenciaron el incremento
51
de estos niveles en el mes de abril, mes en el que fueron aplicados dichos fertilizantes (ver tabla
8); en este orden de ideas las fluctuaciones en los niveles de este elemento en los suelos en
cuestión pueden estar ligadas a las prácticas de los tratamientos y no a alguna respuesta propia
del desarrollo del suelo asociado con tiempo de descanso.
La variabilidad de las cantidades de carbón orgánico total en los suelos mencionados puede
explicarse, principalmente, por el grado de asociación entre las sustancias orgánicas y los
coloides inorgánicos. Malagón & Pulido (2000) relacionan los niveles de carbono orgánico con
la presencia de minerales como la alófana y la caolinita (minerales hidrotermales arcillosos que
frecuentemente se encuentran asociados a otros y que incrementan la acumulación de COT) y los
suelos orgánicos, siendo estos niveles más estables en los orgánicos (cercanos al 10%) que en los
suelos con formación mineral (2-8 % para la alófana y la caolinita y > 10% en los suelos de
origen volcánico). De esta manera, los suelos donde predominan los complejos humus-Aluminio
como es el caso de los presentes en el PNN Sumapaz, el contenido acumulado depende, en gran
medida de la formación del complejo órgano-mineral y del pH, ya que tienen influencia decisiva
en la acumulación de materia orgánica (Malagón & Pulido, 2000)
6.2.3 Fósforo:
Los suelos analizados del PNN Sumapaz correspondientes tanto a los tratamientos como a los
bloques presentan cantidades muy bajas de fósforo disponible en comparación con los niveles de
fósforo de los suelos de este mismo páramo en condiciones naturales, 90 ppm a 10 cm de
profundidad (ver tabla 2), (Sturm & Rangel, 1985). Dichos niveles son inferiores al valor de 30
ppm como se puede observar en las figuras 11 y 12 y son considerados niveles críticos de este
elemento en relación con cultivos, es decir, niveles deficiarios en la disponibilidad de este
elemento que se traduce en la mayoría de los casos en efectos negativos para las plantas como
coloración inusual, retraso de crecimiento, daños en las hojas y defoliación. (Ortega, 1997).
La explicación del bajo contenido de fósforo disponible, es decir, de la fracción del fósforo
orgánica que es solubilizada en los suelos y que puede ser aprovechada por las plantas, esta
relacionada con la presencia, en cantidad alta de materiales fijadores (inmovilizadores) del
52
elemento como la materia orgánica y el aluminio (características propias de los paramos),
principalmente, que retienen en su superficie la fracción inorgánica del elemento haciendo de
esta fracción insoluble y por ende inexequible (Fassbender & Bornemisza, 1987).
Investigaciones realizadas por el IGAC (1988) al respecto en suelos de los páramos de Sumapaz,
Neusa y Chingaza en Cundinamarca, exponen del mismo modo el escenario en que a medida que
se incrementa la capacidad de fijación de los suelos, disminuye la cantidad de fósforo disponible
y señalan que el aluminio activo y los minerales arcillosos como la alofána, son los factores de
mayor implicación en tal proceso.
Figura 11: Comportamiento del Fósforo en suelos de PNN Sumapaz sometidos a 2 sistemas de
cultivo de papa a través del tiempo
Fuente: Autor
Esta baja disponibilidad de fósforo es ayudada por las condiciones de acidez que precipitan este
elemento en forma de compuestos insolubles de hierro o aluminio los cuales debido a su
abundante presencia en estos suelos ya sea formando parte de la solución del suelo o como iones
intercambiables facilitan e incrementan la fijación de Fósforo formando fosfatos ácidos de hierro
53
y aluminio (Soto, 1991). Por otro lado Swenson (1981) estableció el rango máximo de
precipitación de fosfato de aluminio entre pH de 4 a 6 el cual corresponde al pH predominante en
el páramo de Sumapaz el cual debido a su origen volcánico presenta altos niveles de aluminio.
Figura 12: Niveles promedio de fosforo (ppm) en suelos de PNN Sumapaz sometidos a 2
sistemas de cultivo de papa
Fuente: Autor
Por otra parte, al igual que lo ocurrido con la materia orgánica, el fósforo presente en los suelos
caracterizados no presentan una variacion significativa con respecto al tiempo de descanso de los
suelos. En la figura 12, se observa que la baja disponibilidad de este elemento es similar, y
estaría relacionados con el carácter ácido que predomina en ambos suelos, y que inhibe la
disponibilidad del fósforo (Soto, 1991).
Al ser el fósforo un elemento deficiente en la mayoría de suelos naturales o agrícolas debido a
que su fijación limita su disponibilidad (FAO, 2002), es común la aplicación de fertilizantes
inorgánicos que aportan nutrientes primarios como el nitrógeno, el fósforo y el potasio. Por esta
razón los niveles de fósforo son más altos en los tratamientos convencionales como se aprecia en
la figura 12 (parte B), mientras que por otro lado la aplicación y efecto de insumos orgánicos en
54
el tratamiento “orgánico” no se ve reflejado debido a que no se aporta el elemento de forma
directa.
En el tratamiento “convencional” la aplicación de fertilizantes convencionales significó un
incremento transitorio en los niveles de este elemento a partir de mayo hasta septiembre, mes que
se caracterizó por presentar una caída que podría explicarse a que la aplicación totalizada del
fertilizante se fija en dos tiempos distintos. El primero de forma instantánea se traduce en un
incremento parcial (ver figuras 11) y el segundo a largo plazo que hace que la disponibilidad
efectiva del fósforo se reduzca significativamente debido a la reacción progresiva del fósforo con
la matriz del suelo, la cual con el tiempo va haciéndose menos reversible hasta quedar el fósforo
absorbido en forma no lábil o disponible (Pinochet, 1996). Por su parte los tratamientos
“orgánicos” no presentan este comportamiento debido a que la movilización de este elemento no
se dio gracias a la aplicación de productos químicos sino que se llevó a cabo gracias a la
habilidad de algunos microorganismos capaces de solubilizar los fosfatos presentes en el suelo
(Rodríguez, 2002). Dicha aplicación de fósforo en los tratamientos orgánicos se realizó con el
fertilizante biológico AgroPlux® (Nitrobacter sp, Lactobacillus sp, hongos y levaduras), el cual
ha sido relacionado con el incremento en la disponibilidad de fósforo en el suelo (FUNDASES,
2002).
6.2.4 Nitrógeno total:
De acuerdo con Cortázar et al. (2012) los suelos analizados poseen un alto contenido de materia
orgánica, y son relativamente pobres en nitrógeno (N) asimilable con valores que fluctúan entre
0,1 y 2,50 % (figura 13). Los valores de nitrógeno, sin embargo muy superiores a los
encontrados por Luna (1975), valores entre 0,1 y 0,46 %, en suelos con características similares
del Cauca. Podría sugerirse que los suelos analizados del PNN Sumapaz (Figura 13) poseen
valores más altos debido a la baja mineralización de la materia orgánica nativa del suelo
producto de factores como el clima y el pH, tal como lo establecieron Muñoz & Wieczoreck
(1977).
55
Figura 13: Comportamiento del Nitrógeno en suelos de PNN Sumapaz sometidos a 2 sistemas de
cultivo de papa a través del tiempo
Fuente: Autor
En general, el comportamiento de este elemento con respecto tanto a los bloques formados como
a los tratamientos, presenta un incremento a través del tiempo. Sin embargo el patrón exhibido
por los tratamientos “orgánicos” y “testigos” es constante a diferencia del tratamiento
convencional que tuvo caídas significativas en el mes de julio para los suelos con dos años de
descanso agrícola y en los meses de julio y agosto para los suelos con siete años de descanso.
Dichos meses corresponden a las actividades agrícolas de aporque, plateo y cosecha de los
cultivos.
Al igual que el Fósforo, el hecho de que el tratamiento convencional presente un ligero
incremento de los niveles de nitrógeno en comparación con los restantes (ver Figura 14 parte A),
se relaciona con la fertilización aplicada en la labranza. Para el caso de los tratamientos
“orgánicos” de ambos bloques, la aplicación de nitrógeno se agregó como insumo orgánico
compuesto por bacterias fijadoras de este elemento y para el caso de los tratamientos
convencionales la aplicación del nitrógeno se realizó por medio de productos compuestos de
síntesis química. Los niveles de este elemento encontrados en el PNN. Sumapaz coinciden con lo
56
hallado por Estupiñan et al. (2009) en suelos intervenidos con agricultura e inalterados del
páramo El Granizo (Cundinamarca - Colombia). Los estudios realizados en el páramo El Granizo
al igual que los presentados en esta investigación resaltan la prominencia de los niveles de
nitrógeno en suelos sometidos a cultivos convencionales con valores de N total cercanos al 0,86
% para suelos inalterados y niveles cercanos al 2% para los suelos cultivados. No obstante como
se explicó anteriormente y como lo expone Guerrero (1998), la disponibilidad de este elemento
en los suelos de páramo es pobre, particularmente por la baja mineralización de la materia
orgánica nativa del suelo. Ademas, se establece una correlación directa entre elementos como el
fósforo y el potasio y la importancia que conlleva su aplicación de forma conjunta en cuanto a la
eficiencia de los cultivos.
Figura 14: Porcentajes promedio de Nitrógeno en suelos de PNN Sumapaz sometidos a 2
sistemas de cultivo de papa
Fuente: Autor
Por otro lado en relación al tiempo de descanso agrícola, los valores de nitrógeno para los suelos
con 7 años de descanso son ligeramente más elevados que los suelos con dos años de descanso
(figura 14). Comparando los resultados caracterizados el páramo de Sumapaz después de un
descanso comprendido entre 3 y 7 años con lo presentado por Pestalozzi (2000), quien estudió la
recuperación de la fertilidad del suelo (Japo, provincia Tapacari, Cochabamba), es posible
57
establecer que las diferencias en el contenido de nitrógeno encontradas son inferiores al 50%,
escenario que suscita a suponer que la edad de los suelos en estudio es relativamente corta en
términos de tiempo de recuperación agrícola.
6.3 Análisis Microbiológicos:
6.3.1 Respiración microbiana:
En los resultados del análisis de respiración microbiana, expresados en mg de CaCO3/L de
microorganismos para los dos bloques con diferente tiempo de descanso. Puede observarse que
las poblaciones de microorganismos fueron afectadas significativamente por el tiempo de
descanso agrícola (figura 15) Los valores promedio son elevados en los periodos de descanso
cortos (dos años) mientras que progresivamente al aumentar el tiempo en estas dinámicas (siete
años) estos niveles disminuyen proporcionalmente. El tiempo de descanso sólo afecta
significativamente a ciertas poblaciones microbianas haciendo que se disminuya su presencia
considerablemente porque se encuentran relacionadas con las condiciones químicas del suelo que
evolucionan también con el descanso, como se muestra en la figura 15 (Parte A) (Cary &
Angulo, 2006).
Figura 15: Niveles promedio de respiración microbiana en suelos de PNN Sumapaz sometidos a
2 sistemas de cultivo de papa
Fuente: Autor
58
La variable de respiración evaluada para los tres tratamientos (orgánico, testigo y convencional)
también represento una diferencia significativa entre sí (figura 15 Parte B), fruto de la
intervención agrícola del suelo a través del manejo que este recibe. Las prácticas como la
labranza, el cultivo y la fertilización generan alteraciones en la composición y función de la
biota (Jackson et al., 2003; Yin et al., 2010). Estas alteraciones pueden verse reflejadas en los
valores promedio arrojados para esta variable, valores en los cuales se ve seriamente
comprometida la composición de la microbiota de los suelos sometidos a manejo agrícola
convencional (Figura 15 Parte B).
Mientras tanto, el comportamiento del tratamiento orgánico y su influencia en la microbiota del
suelo se manifiesta con los valores más altos en la gráfica producto de la adición de
microorganismos como productos biológicos. Por otro lado el tratamiento testigo también
representa una diferencia entre los sistemas de manejo utilizados y la capacidad de auto
recuperación de los suelos.
59
6.4 ANOVA
Los ANOVA realizados con respecto a los dos factores (tratamientos y bloques) pueden
resumirse en las tablas 11 y 12.
6.4.1 tratamientos: Orgánico, Testigo y convencional
Tabla 11: Resultados del ANOVA con respecto a la influencia de los tratamientos (cultivo
orgánico, testigo y convencional) sobre las caracterisiticas de los suelos estudiandos
Sum of squares Df Mean square F Sig*
pH ,001 1 ,001 ,009 ,925
Materia
orgánica/ COT
319,406 1 319,406 17,657 ,000
% Nitrógeno ,005 1 ,005 ,010 ,920
Fosforo 116,825 2 58,413 3,170 ,046
Respiración
microbiana 792,221 1 792,221 4,518 ,036
*Nivel crítico (Sig)
Si es menor o igual a 0.05 se rechaza la hipótesis de homogeneidad de las varianzas
Si es mayor a 0,05 se acepta la igualdad de las varianzas, es decir, no existen diferencias significativas
entre los grupos.
Fuente: Autor
El primer ANOVA aplicado a los tratamientos permite destacar lo siguiente (Tabla 11):
a) La diferencia entre las puntuaciones medias de los suelos bajo el sistema de manejo agrícola
orgánico y los suelos sometidos a un manejo convencional con su respectivo control no es
estadísticamente significativa, con respecto a las variables de pH (Anexo 1) y Nitrógeno
(Anexo 7). En otras palabras, los tratamientos aplicados (orgánico y convencional) no tienen
un efecto relevante sobre dichas variables en los suelos estudiados.
60
b) La diferencia entre las puntuaciones medias del resto de las variables, es decir, Carbono
orgánico total (Anexo 4), Fósforo (Anexo 6) y respiración microbiana (Anexo 10), si es
estadísticamente significativa. En este orden de ideas puede establecerse que el tipo de
cultivo empleado si influencia la presencia de dichas variables en los suelos tartados.
6.4.2 Bloques: suelo con dos años de descanso y suelo con siete años de descanso (Tabla 12)
Tabla 12: ANOVA con respecto a los Bloques (Dos años y Siete años)
Sum of squares Df Mean square F Sig*
pH ,016 2 ,008 ,058 ,943
Materia
orgánica/ COT 219,361 2 109,680 5,721 ,004
% Nitrógeno ,239 2 ,119 ,266 ,767
Fosforo 11,644 1 11,644 ,606 ,438
Respiración
microbiana 792,221 1 792,221 4,518 ,036
*Nivel crítico (Sig)
Si es menor o igual a 0.05 se rechaza la hipótesis de homogeneidad de las varianzas
Si es mayor a 0,05 se acepta la igualdad de las varianzas, es decir, no existen diferencias significativas
entre los grupos.
Fuente: Autor
Con respecto al tiempo de descanso aplicado a los suelos, el segundo ANOVA permite resaltar lo
siguiente:
a) La diferencia entre las puntuaciones medias de los suelos con 2 años de descanso y los suelos
con 7 años de descanso agrícola no es estadísticamente significativa para el pH (Anexo 2),
Fósforo (Anexo 5) y Nitrógeno (Anexo 8). En otras palabras, el tiempo de descanso agrícola
(2 y 7 años) no tienen un efecto relevante sobre dichas variables.
61
b) La diferencia entre las puntuaciones medias del resto de las variables, es decir, Carbono
orgánico total (Anexo 3) y respiración microbiana (Anexo 10), si es estadísticamente
significativa. En este orden de ideas puede establecerse que el tiempo de descanso si tiene
una influencia representativa con respecto a estas variables
7. CONCLUSIONES
El seguimiento de las variables físicas, químicas y microbiológicas en suelos con 2 y 7 años
de descanso de actividad agrícola y diferentes tipos de práctica agrícola permite llegar a las
siguientes conclusiones:
Los suelos del paramo sometidos al manejo agrícola convencional, presentan los niveles
más altos con respecto a todas las variables físicas y químicas evaluadas. Este incremento
generalizado de dichas variables entre los tratamientos, se entiende por la aplicación de
insumos en el curso del trabajo sumados a los remanentes agrícolas empleados en los
procesos productivos anteriores.
La variación en los resultados del tratamiento orgánico, si bien resulta ser significativa,
no presenta una ventaja reveladora con respecto al manejo agrícola convencional en
términos de las características físicas y químicas de los suelos, al menos durante los dos
tiempos de descanso estudiados.
El tiempo de descanso agrícola moderado (siete años) al que fueron sometidos los suelos
del P.N.N. Sumapaz parece no ser suficiente para una restauración natural de las
propiedades físicas y químicas de estos, sin embargo los resultados de la caracterización
microbiológica muestran una ventaja comparativa en términos de recuperación de la
microbiota presente en los suelos.
62
Los suelos sometidos a procesos agrícolas no son alterados considerablemente en sus
características físico-químicas en particular su acides, su pobre disponibilidad de Fosforo
(P) y su alto contenido de materia orgánica (MO). Como quiera su estructura cambian al
ser más franco arenosa.
8. ANEXOS
Anexo 1: ANOVA pH con respecto a los tratamientos (Orgánico, testigo y convencional)
Sum of Squares Df Mean Square F Sig.
Between Groups ,001 1 ,001 ,009 ,925
Within Groups 14,619 110 ,133
Total 14,621 111
Fuente: Autor
Anexo 2: ANOVA pH con respecto a los bloques (suelo 2 años y 7 años)
Sum of Squares Df Mean Square F Sig.
Between Groups ,016 2 ,008 ,058 ,943
Within Groups 14,605 109 ,134
Total 14,621 111
Fuente: Autor
Anexo 3: ANOVA Porcentaje materia orgánica con respecto a los bloques (suelo 2 años y 7 años)
Sum of Squares Df Mean Square F Sig.
Between Groups 219,361 2 109,680 5,721 ,004
Within Groups 2089,876 109 19,173
Total 2309,237 111
63
Fuente: Autor
Anexo 4: ANOVA Porcentaje materia orgánica con respecto a los tratamientos (Orgánico, testigo y
convencional)
Sum of Squares Df Mean Square F Sig.
Between Groups 319,406 1 319,406 17,657 ,000
Within Groups 1989,831 110 18,089
Total 2309,237 111
Fuente: Autor
Anexo 5: ANOVA Fósforo real (ppm) con respecto a los bloques (suelo 2 años y 7 años)
Sum of Squares Df Mean Square F Sig.
Between Groups 11,644 1 11,644 ,606 ,438
Within Groups 2113,590 110 19,214
Total 2125,234 111
Fuente: Autor
Anexo 6: ANOVA Fósforo real (ppm) con respecto a los tratamientos (Orgánico, testigo y
convencional)
Sum of Squares Df Mean Square F Sig.
Between Groups 116,825 2 58,413 3,170 ,046
Within Groups 2008,408 109 18,426
Total 2125,234 111
Fuente: Autor
Anexo 7: ANOVA Porcentaje Nitrógeno con respecto a los tratamientos (Orgánico, testigo y
convencional)
Sum of Squares Df Mean Square F Sig.
Between Groups ,005 1 ,005 ,010 ,920
Within Groups 49,040 110 ,446
Total 49,045 111
Fuente: Autor
64
Anexo 8: ANOVA Porcentaje Nitrógeno con respecto a los bloques (suelo 2 años y 7 años)
Sum of Squares Df Mean Square F Sig.
Between Groups ,239 2 ,119 ,266 ,767
Within Groups 48,806 109 ,448
Total 49,045 111
Fuente: Autor
Anexo 10: ANOVA Respiración microbiana con respecto a los tratamientos (Orgánico, testigo y
convencional)
Sum of Squares Df Mean Square F Sig.
Between Groups 1649,075 2 824,537 4,876 ,009
Within Groups 18432,671 109 169,107
Total 20081,746 111
Fuente: Autor
Fuente: Autor
Anexo 9: ANOVA Respiración microbiana con respecto a los bloques (suelo 2 años y 7 años)
Sum of Squares Df Mean Square F Sig.
Between
Groups 792,221 1 792,221 4,518 ,036
Within
Groups 19289,525 110 175,359
Total 20081,746 111
65
Fuente: Corpoica (2003)
Anexo 11: metodologia para toma de muestras en suelos
66
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