RELACIÓN ENTRE EL USO DE LA TIERRA Y SU FERTILIDAD EN LAS LADERAS DE LA SIERRA NORTE DE OAXACA, MÉXICO RELATIONSHIP BETWEEN LAND USE AND SOIL FERTILITY ON THE HILLSIDES OF THE SIERRA NORTE OF OAXACA, MÉXICO

RELACIÓN ENTRE EL USO DE LA TIERRA Y SU FERTILIDAD EN LAS LADERAS DE LA SIERRA NORTE DE OAXACA, MÉXICO RELATIONSHIP BETWEEN LAND USE AND SOIL FERTILITY ON THE HILLSIDES OF THE SIERRA NORTE OF OAXACA, MÉXICO Miguel A. Vergara-Sánchez1 y Jorge D. Etchevers-Barra2 1

Departamento de Suelos. Universidad Autónoma Chapingo. 56230. Chapingo, Estado de México. ([email protected]). 2Edafología. Campus Montecillo. Colegio de Postgraduados. 56230. Montecillo. Estado de México. ([email protected])

RESUMEN

ABSTRACT

El manejo del suelo en condiciones de ladera requiere cuidados especiales por los riesgos de erosión y degradación. En esos terrenos el uso de la tierra varía desde bosques primarios a intensivo agrícola y son frecuentes los cambios de uso. Las tierras de ladera de la Sierra Norte de Oaxaca han tenido un cambio intenso de uso, pero no se ha estudiado su efecto en las propiedades químicas del suelo, en particular las relacionadas con su fertilidad. Diagnosticar oportunamente los cambios en los suelos de esas laderas puede ser útil para manejarlas adecuadamente y mitigar el impacto de su explotación. En este trabajo se evaluaron: pH, materia y carbono orgánicos (MO y C org), nitrógeno (N), fósforo extraíble Olsen (Pols), calcio, potasio, magnesio y sodio intercambiables (Cai, Ki, Mgi y Nai), acidez intercambiable (AI), suma de bases (SB), y capacidad de intercambio catiónico (CIC), propiedades químicas relacionadas con la fertilidad de los suelos de ladera, en tres microcuencas representativas de regiones étnicas con alto grado de marginalidad (Mazateca, Cuicateca, Mixe) de la Sierra Norte de Oaxaca. Dentro de cada microcuenca el sistema de uso de la tierra afecta las propiedades químicas del suelo. Como ejemplo, el pH de los sistemas con uso forestal, dentro de cada microcuenca, fue más bajo que el de aquellos con uso agrícola, mientras que el porcentaje de MO del suelo de los sistemas agrícolas anuales fue similar o mayor que el de algunos sistemas forestales. Independientemente de la microcuenca, los sistemas de uso de la tierra relacionados con la agricultura: café, labranza tradicional, labranza de conservación y maíz intercalado con frutales, mostraron los mayores contenidos de Pols y MO; por tanto estos sistemas pueden ser una alternativa para el uso de suelos en áreas de ladera.

Soil management under hillside conditions requires special care

Palabras clave: Cultivos en áreas de ladera, fertilidad del suelo, uso del suelo.

Key words: Crops in hillside areas, soil fertility, land use.

because of the risks of erosion and degradation. In these terrains, land use varies from primary forests to intensive agriculture, and changes in use are frequent. Hillside lands of the Sierra Norte of Oaxaca have suffered an intense change of use, but its effect on chemical soil properties, particularly those related to fertility, has not been studied. Diagnosing the changes in these hillside soils at due time can be useful for their adequate management and for relieving the impact of their exploitation. In this paper, pH, organic matter and organic carbon (MO and Corg), nitrogen (N), extractable Olsen phosphorus (Pols), exchangeable calcium, potassium, magnesium, and sodium (Cai, Ki, Mgi, and Nai), exchangeable acidity (Ai), exchangeable bases (SB), and cationic exchange capacity (CIC) -chemical properties related to hillside soil fertility –were evaluated in three microwatersheds, representative of ethnic regions with high degree of marginalization (Mazateca, Cuicateca, and Mixe) of the Sierra Norte of Oaxaca. Within each micro-watershed, the land use system affects chemical soil properties. For example, pH of the systems with forestry use within each micro-watershed was lower than the one of those with agricultural use, whereas the MO percentage in the soil of systems with annual agricultural use was similar or higher than that of some forestry systems. Independently of the micro-watershed, the land use systems related to agriculture: coffee, traditional tilling, conservation tillage, and maize intercropped with fruit trees, presented the highest contents of Pols and MO; therefore, these systems may be an alternative for land use in hillside areas.

INTRODUCTION

INTRODUCCIÓN

L

T

he hillsides of the Northern Sierra of Oaxaca, México, are characterized by steep slopes (20 to 50%). In the 20th century, land use changed from forestry to agricultural use due to population policy and lack of arable land. Today, several systems of use are prevailing, mainly, primary and secondary forestry,

as laderas de la Sierra Norte de Oaxaca, México, se caracterizan por pendientes pronunciadas (20 a 50%). En el siglo XX, el uso de la

Recibido: Abril, 2005. Aprobado: Junio, 2006. Publicado como ARTÍCULO en Agrociencia 40: 557-567. 2006.

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AGROCIENCIA, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2006

tierra cambió de forestal a agrícola, debido a una política poblacional y a la escasez de tierras cultivables. Ahora predominan diversos sistemas de uso, principalmente forestales primarios y secundarios, agrícolas permanentes (café, praderas aisladas y pocos frutales), cultivos anuales (milpa) y anuales combinados con árboles frutales (mixto). La roza-tumba-quema (RTQ) ha sido el manejo tradicional en la zona para establecer café y milpa. ((http://www.colpos.mx/proy_rel/laderas/index.htm). Aunque la tierra representa un recurso estratégico para sus habitantes, poco se sabe de la relación entre su uso y la fertilidad de los suelos. El cambio de uso del suelo modifica las características originales del sustrato (Soane, 1990). Las labores agrícolas para desmontar, preparar y proporcionar condiciones del suelo para los cultivos, son responsables de dichas modificaciones (Buol y Stokes, 1997) que, con frecuencia, pueden causar degradación y disminuir la productividad. Varios sistemas de uso de la tierra en una misma condición ecosistémica permiten analizar las modificaciones de las propiedades del suelo que pueden ocurrir y seleccionar los menos agresivos. Las prácticas agrícolas deben conservar el agua, el aire, el suelo, los recursos bióticos vegetales y animales; no degradar el ambiente, y ser económicamente viables y socialmente aceptables (American Society of Agronomy, 1989). La persistencia de un sistema se relaciona con las características de sus componentes (Buol, 1995). Puesto que el suelo es el componente central de todo sistema agrícola, es necesario estudiar su estado para diseñar prácticas adecuadas. El análisis del estado de un suelo después de un manejo específico y el contraste de los resultados con la condición de otro tipo de manejo seleccionado como referente, permite entender los cambios o el efecto de una práctica. Así es posible determinar si sus propiedades se mejoran o deterioran, o entender mejor los procesos. El objetivo de esta investigación fue evaluar y contrastar algunas propiedades químicas relacionadas con la fertilidad de los suelos sometidos a sistemas dominantes de uso de la tierra en las laderas de la Sierra Norte de Oaxaca, México. La hipótesis fue que los sistemas de uso del suelo afectan su fertilidad.

MATERIALES

Y

MÉTODOS

El estudio se ubicó en tres regiones étnicas de la Sierra Norte del Estado de Oaxaca, México: microcuencas representativas en las regiones Mazateca (18° 08’ 57” a 18° 10’ 13” N y 96° 53’ 30” a 96° 54’ 43” O), Cuicateca (17° 50’ 20” a 17° 51’ 25” N y 96° 51’ 55” a 96° 52’ 35” O) y Mixe (17° 00’ 45” a 17° 01’ 16” N y 95° 53’ 53” a 95° 54’ 10” O). Fueron las mismas donde se trabajó el PMSL (Proyecto Manejo Sustentable de Laderas, (http://

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VOLUMEN 40, NÚMERO 5

permanent agriculture (coffee, isolated pastures and few fruit trees), annual crops (milpas), and annual crops combined with fruit trees (mixed). Slash and burn cultivation (RTQ) has been the traditional management in the zone in order to establish coffee and traditional cornfields (milpa). (http://www.colpos.mx/proy_rel/ laderas/index.htm). Although land represents a strategic resource for its inhabitants, there is little known about the relationship between its use and soil fertility. The change of land use modifies the original characteristics of the substrate (Soane, 1990). Agricultural labor for land clearing, preparing, and providing soil conditions for the crops are responsible of said modifications (Buol and Stokes, 1997),which often can cause degradation and diminish productivity. Various systems of land use under the same ecosystem conditions permit to analyze the modifications of soil properties which may occur, and to select the least aggressive ones. The agricultural practices must conserve water, air, soil, the biotic vegetal and animal resources, not degrade the environment and be economically viable and socially acceptable (American Society of Agronomy, 1989). The persistence of a system is related to the characteristics of its components (Buol,1995). Since soil is the central component of every agricultural system, it is necessary to study its state in order to design adequate practices. The analysis of the soil state after specific management and contrasting the results with the condition of another type of management, selected as reference, allows to understand the changes or the effect of a practice. Thus, it is possible to determine if its properties are improving or deteriorating, or to better understand the process. The objective of this research was to evaluate and contrast some chemical properties related to fertility of soils subjected to prevailing systems of land use on hillsides of the Sierra Norte of Oaxaca, México. The hypothesis was that the systems of land use affect its fertility.

MATERIALS

AND

METHODS

The study was located in three ethnic regions of the Sierra Norte of the State of Oaxaca, México: micro-watersheds representative in the regions Mazateca (18° 08’ 57” to 18° 10’ 13” N and 96° 53’ 30” to 96° 54’ 43” W), Cuicateca (17° 50’ 20” to 17° 51’ 25” N and 96° 51’ 55” to 96° 52’ 35” W), and Mixe (17° 00’ 45” to 17° 01’ 16” N and 95° 53’ 53” to 95° 54’ 10” W). They were the same, where the PMSL (Sustainable Hillside Management Project, (http:/ /www.colpos.mx/proyrel/laderas/index.htm) was carried out. The predominant soil types in these zones are Luvisoles, Rendzinas, and Cambisoles (INEGI, 1997), in hillside physiography. The landscape is dominated by scarce primary forests, secondary forest, and cultivated areas with slopes from 20% to more than 50%. Agriculture

RELACIÓN ENTRE EL USO DE LAS TIERRAS Y SU FERTILIDAD EN LAS LADERAS DE LA SIERRA NORTE DE OAXACA

www.colpos.mx/proyrel/laderas/index.htm). Los suelos dominantes en esas zonas son Luvisoles, Rendzinas y Cambisoles (INEGI, 1997); la fisiografía es de laderas. El paisaje está dominado por bosques primarios escasos, bosque secundario y áreas cultivadas con pendientes de 20% a más de 50%. La agricultura en esas laderas es de tipo tradicional, de subsistencia y con escaso uso de insumos. Los productores son mayoritariamente indígenas y su situación es de pobreza extrema. Las características de las regiones y microcuencas y los sistemas de uso de la tierra fueron descritas por Etchevers et al. (2005). Los sitios seleccionados tenían los siguientes usos de suelo: a) bosque secundario y acahual; el bosque primario fue eliminado y hoy está en un estado avanzado de regeneración con especies forestales diferentes a las originales, como aile (Alnus acuminata) y liquidámbar (Liquidambar staryflua), o en el inicio de la sucesión vegetal con especies herbáceas y arbustivas que crecen en áreas sometidas anteriormente a RTQ o acahual; b) agrícola permanente, donde predomina café (Coffea arabiga) con sombra y praderas de gramíneas nativas no identificadas; c) agrícola con cultivos anuales o milpa, caracterizado por la labranza tradicional (siembra con espeque o uso limitado de arado, recolección de residuos a la cosecha y escasa fertilización) con predominancia de maíz criollo (Zea mays) intercalado con fríjol (Phaseolus vulgaris) y ocasionalmente calabaza (Cucurbita pepo) y arvenses, dos a tres años de siembra después de la RTQ, y una práctica recientemente introducida como la labranza de conservación; d) agrícola mixto o maíz intercalado con árboles frutales (MIAF), un agrosistema alternativo propuesto por el PMSL para la región, donde el frutal es durazno (Prunus persica) o café, según la altitud, pero pueden emplearse otros frutales. Los sistemas de uso de la tierra de cada microcuenca estaban ubicados en el mismo tipo de suelo o muy similares. En los sistemas forestales y agrícolas permanentes se obtuvieron muestras de tres parcelas (4 m ancho por 25 m largo cada una). En cada parcela se tomaron 26 muestras simples, cada 2 m, sobre dos líneas paralelas imaginarias de 22 m de longitud y separadas 4 m entre si, trazadas a lo largo de la parcela; también se tomaron muestras sobre dos líneas perpendiculares a las anteriores ubicadas a 7 m de los extremos de cada parcela. Las muestras se tomaron a profundidades de 0-20 y 20-40 cm, y se analizaron individualmente. En los sistemas labranza tradicional, acahual, RTQ y MIAF las muestras se tomaron a las mismas profundidades pero con un esquema distinto: el tamaño de las parcelas experimentales trazadas por el PMSL por razones operativas era más pequeño (10 m largo por 4 a 8 m de ancho según el tratamiento); en cada una de las tres parcelas de estos tratamientos se recolectaron tres muestras compuestas, conformadas por cinco a siete submuestras cada una, y cada muestra compuesta se analizó por separado. Los sistemas de uso de la tierra muestreados en cada microcuenca se indican en los Cuadros 1, 2 y 3 junto con los resultados. Las muestras se secaron al aire y tamizaron a 2 mm antes de medir: pH, materia orgánica (MO), carbono orgánico (C org), nitrógeno (N), fósforo extraíble Olsen (Pols), calcio, potasio, magnesio y sodio intercambiables (Cai, Ki, Mgi y Nai) y acidez intercambiable (AI), según la Norma Oficial Mexicana (SEMARNAT, 2002).

on these hillsides is of the traditional type, of subsistence and with scarce use of inputs. The producers are mainly natives and live under conditions of extreme poverty. The characteristics of the regions and micro-watersheds and the land use systems were described by Etchevers et al. (2005). The selected sites had the following land use: a) secondary forest and acahual; primary forest had been eliminated and today it is in an advanced state of regeneration with forest species different from the original ones, such as aile (Alnus acuminate) and liquidambar (Liquidambar staryflua), or at the beginning of vegetal succession, with herbaceous and shrub species, which grow in areas formerly subjected to RTQ or acahual; b) permanent agricultural use, where coffee (Coffea arabiga) is predominant, with shade and pastures of unidentified native grass; c) agricultural use with annual crops or milpa, characterized by traditional tillage (sowing with espeque or limited plow use, gathering of residues at harvesting, and little fertilization), prevailing native maize (Zea mays) mixed with bean (Phaseolus vulgaris) and occasionally, squash (Cucurbita pepa) and arvenses, two to three years of sowing after RTQ, and a recently introduced practice like conservation tillage; d) mixed agriculture or maize intercropped with fruit trees (MIAF), an alternate agro-system, proposed by PMSL for the region, where peach (Prunus persica) or coffee is the fruit tree, according to altitude, but other fruit trees may be employed as well. The systems of land use in each microwatershed were located in the same or very similar type of soil. In the permanent forestry or agricultural systems, samples of three plots (4 m width per 25 m length, each) were obtained. In each plot 26 simple samples were taken at every 2 m, on two 22-m-long imaginary parallel lines, separated 4 m from each other, drawn along the plot; besides, samples on two lines, perpendicular to the previous ones, were taken, located at 7 m from the ends of each plot. The samples were taken at 0-20 and 20-40 cm depth and analyzed individually. In the traditional tillage system, acahual, RTQ, and MIAF, the samples were taken at the same depth, but in a different way; the size of the experimental plots, drawn by PMSL for operative reasons, was smaller (10 m long by 4 to 8 m wide, according to the treatment); in each of the three plots of these treatments, three compound samples were collected, made up of five to seven subsamples each, and each compound sample was analyzed separately. The land use systems of each sampled micro-watershed are shown in Tables 1, 2, and 3, together with the results. The samples were air-dried and sieved at 2 mm before measuring: pH, organic matter (MO), organic carbon (Corg), nitrogen (N), extractable Olsen phosphorus (Pols), exchangeable calcium, potassium, magnesium, and sodium(Cai, Ki, Mgi, and Nai), and exchangeable acidity(AI), according to Mexican Official Norm (SEMARNAT, 2002). Exchangeable bases was calculated (SB) and with it plus AI, the cation exchange capacity determined. The base saturation percentage (PSB) was calculated with the relation (SB×100)/(CIC). The results were interpreted according to Benton Jones et al. (1991) and Castellanos et al. (2000), and based on the experience of the authors. For each variable, the mean, variance, standard deviation, minimum and maximum value in the soil sample, corresponding to

VERGARA-SÁNCHEZ y ETCHEVERS BARRA

559

AGROCIENCIA, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2006

Cuadro 1. Medias de las propiedades determinadas por sistema de uso de tierra y por profundidad (0-20 y 20 40 cm) en la microcuenca Mazateca de la Sierra Norte de Oaxaca, México. Table 1. Means of the properties determined by the system of land use and by depth (0-20 cm and 20-40 cm) in the Mazateca microwatershed of the Northern Sierra of Oaxaca, México. Sistemas†

pH

MO

C org %

N

Pols mg kg−1

AI

Cai

Ki

Mgi Nai cmolc kg−1

SB

CIC

PSB %

3.2 c 4.0 c

5.6 c 6.2 bc

55.0 d 60.6 cd

Profundidad 0-20 cm¶ Sistemas forestales secundarios BA BL

5.0 de 4.8 e

9.0 abc 8.9 abc

5.4 abc 5.4 abc

0.45 abc 10.2 a 0.44 abc 4.6 de

2.4 ab 2.2 abc

2.4 d 2.7 d

0.13 f 0.19 f

0.6 c 1.1 abc

0.09 c 0.02 c

0.21 ef 0.14 f

1.6 a 0.6 c

0.03 c 12.4 0.05 c 3.6 c

0.71 b 0.44 cd

0.7 bc 1.0 abc

0.22 c 0.04 c

6.9 bc 4.8 c

7.5 bc 7.0 bc

91.1 ab 64.4 cd

0.58 bc 0.94 a 0.30 def 0.43 cd 0.39 de 0.29 def 0.17

0.7 bc 1.1 abc 0.7 bc 1.1 abc 1.3 ab 0.6 c 0.69

0.09 0.14 1.07 1.84 1.81 1.25 0.56

c c b a a b

9.8 ab 9.3 ab 4.1 c 6.5 bc 9.1 ab 3.9 c 4.29

9.9 ab 9.5 ab 7.4 bc 8.2 bc 9.9 ab 6.6 bc 3.82

98.9 a 98.0 a 53.7 d 81.2 abc 91.7 a 56.1 cd 25.52

0.09 def 0.06 f

0.3 b 0.3 b

0.16 c 0.02 c

2.1 cd 0.7 d

4.3 b 4.3 b

46.7cde 16.8 f

11.8 a 4.6 b

95.0 a 29.0 ef

Sistemas agrícolas permanentes Café Pradera

5.7 abc 5.0 de

8.3 abcd 6.4 bcd

5.0 abcd 0.41 abcd 9.9 ab 3.9 bcd 0.32 bcd 4.9 de

0.4 de 10.5 a 1.7 bcd 2.8 d

12.8 a 5.4 c

95.8 a 66.1 bcd

Sistemas agrícolas mixtos (MIAF) MVDUR MVCAFE

5.5 abcd 5.0 de

4.6 d 8.3 abcd

2.8 d 0.22 d 3.9 e 5.0 abcd 0.41 abcd 7.2 abcde

0.6 ed 2.2 ab

5.2 bcd 3.3 cd

Sistemas agrícolas anuales L C >30 L T >30 L C 30 L C 30=slope of terrain in percentage; RTQ=slash and burn cultivation. ¶ Letras diferentes indican diferencias estadísticas significativas entre sistemas (p≤0.05) ❖ Different letters indicate statistically significant differences among systems (p≤0.05). § DMS=Diferencia mínima significativa ❖ Minimum significant difference.

560

VOLUMEN 40, NÚMERO 5

RELACIÓN ENTRE EL USO DE LAS TIERRAS Y SU FERTILIDAD EN LAS LADERAS DE LA SIERRA NORTE DE OAXACA

Cuadro 2. Medias de las propiedades determinadas por sistema de uso de tierra y por profundidad (0-20 y 20-40 cm) en la microcuenca Cuicateca de la Sierra Norte de Oaxaca, México. Table 2. Means of the properties determined by systems of land use and by depth (0-20 cm and 20-40 cm) in the Cuicateca microwatershed of the Northern Sierra of Oaxaca, México Sistemas†

pH

MO

C org %

N

Pols mg kg−1

AI

Cai

Ki

Mgi Nai cmolc kg−1

SB

CIC

PSB %

Profundidad 0-20 cm¶ Sistemas agrícolas permanentes

Pradera

5.9 a

3.2 ab

2.0 ab

0.15 ab

3.3 b

0.05 b

10.8 abc

1.14 a

13.8 a

Trazas 25.8 a

25.8 a

99.2 a

0.45 ab 0.20 b

0.9 b 3.3 b

Trazas 8.1 b Trazas 19.6 a

8.7 b 19.6 ab

92.6 a 99.9 a

0.75 ab 0.43 ab 0.45 ab 0.2 b 0.86

1.3 b 1.3 b 2.6 b 3.5 b 5.58

Trazas 10.3 b Trazas 9.9 b Trazas 11.8 b Trazas 19.1 ab 12.15

10.8 b 10.1 b 11.8 b 19.1 ab 12.03

92.9 97.6 99.9 99.6 9.6

1.30 a

19.9 a

Trazas 34.1 a

34.3 a

99.3 a

0.26 a 0.21 a

0.6 b 3.0 b

Trazas 6.0 b Trazas 15.9 b

7.1 b 15.9 b

84.2 b 99.8 a

0.31

0.8 b

Trazas

7.1 b

8.5 b

81.9 b

0.40 a 0.13 a 1.64

0.9 b 3.5 b 9.82

Trazas

8.1 b Trazas 17.1 b 15.78

8.8 b 17.1 b 15.76

92.3 ab 99.8 a 14.80

Sistemas agrícolas mixtos (MIAF) MVDUR (Y) 5.0 d MVDUR (C) 5.8 ab

3.4 ab 3.7 ab

2.1 ab 2.3 ab

0.16 ab 0.18 ab

8.7 ab 4.2 b

0.61 a 0.02 b

6.7 c 16.0 a

Sistemas agrícolas anuales LC (Y) LT (Y) LC (C) LT (C) DMS§

5.3 cd 5.4 bc 6.0 a 5.9 a 0.43

4.4 a 2.7 b 3.9 ab 3.4 ab 1.19

2.7 a 1.8 b 2.4 ab 2.2 ab 0.70

0.21 0.14 0.19 0.17 0.06

a 11.5 a b 5.0 b ab 7.9 ab ab 3.7 b 5.36

0.50 0.23 0.01 0.06 0.53

ab 8.4 bc ab 8.1 bc b 8.7 abc b 15.4 ab 7.62

a a a a

Profundidad 20-40 cm¶ Sistemas. agrícolas permanentes Pradera

5.85 a

1.4 b

0.9 b

0.06 b

1.2 c

0.23 bc 12.5 a

Sistemas agrícolas mixtos (MIAF) MVDUR (Y) 4.78 c MVDUR (C) 5.68 a

2.5 a 2.8 a

1.6 a 1.8 a

0.12 a 0.14 a

8.5 a 2.0 c

1.10 ab 5.1 b 0.03 c 12.6 a

Sistemas agrícolas anuales LC (Y)

5.08 bc

LT (Y) LC (C) LT (C) DMS§

5.06 bc 5.53 ab 0.48

2.6 a 1.7 a 3.0 a 2.6 a 0.97

1.9 a 1.7 a 0.59

0.13 a

7.0 ab

1.37 a

6.0 b

0.14 a 0.13 a 0.05

5.0 abc 3.7 bc 4.72

0.66 abc 6.8 b 0.03 c 13.4 a 1.02 5.84

†

MVDUR=muro vivo de durazno intercalado con maíz; LT y LC=labranza tradicional y de conservación; Y y C=sitio Yacuay y Las Coloradas ❖ MVDUR=peach intercropped with maize; LT and LC=traditional and conservation tillage; Y and C=sites Yacuay and Las Coloradas. ¶ Letras diferentes indican diferencias estadísticas significativas entre sistemas (p≤0.05) ❖ Different letters indicate statistically significant differences among systems (p≤0.05). § DMS=Diferencia mínima significativa ❖ Minimum significant difference.

Se calculó la suma de bases (SB), y con ésta más la AI se calculó la capacidad de intercambio catiónico (CIC). El porcentaje de saturación de bases (PSB) se calculó con la relación (SB×100)/(CIC)). Los resultados se interpretaron de acuerdo con Benton Jones et al. (1991) y Castellanos et al. (2000), y con la experiencia de los autores. Para cada variable se calculó la media, varianza, desviación estándar, valor mínimo y valor máximo en las muestras de suelo correspondientes a los diferentes sistemas de uso de la tierra y profundidades, en cada microcuenca. La comparación estadística de una variable se hizo entre los sistemas de uso dentro de cada microcuenca. No se calculó la probable interacción entre sistema de uso del suelo por microcuenca, porque carece de valor agronómico.

the different systems of land use and depths in each micro-watershed, were calculated. The statistical comparison of a variable was made among the systems of use within each micro-watershed. The probable interaction among the land use systems per micro-watershed was not calculated, because it lacks agricultural value. Also the means of systems and sampling depths were compared using the Tukey test (p≤0.05; SAS, 1985).

RESULTS

AND

DISCUSSION

In Tables 1 to 3 the means of the chemical properties related to soil fertility for each micro-watershed and

VERGARA-SÁNCHEZ y ETCHEVERS BARRA

561

AGROCIENCIA, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2006

Cuadro 3. Medias de las propiedades determinadas por sistema de uso de tierra y por profundidad (0-20 y 20-40 cm) en la microcuenca Mixe de la Sierra Norte de Oaxaca, México. Table 3. Means of the properties determined by systems of land use and by depth (0-20 cm and 20-40 cm) in the Mixe micro-watershed of the Northern Sierra of Oaxaca, México. Sistemas†

pH

MO

C org %

N

Pols mg kg−1

AI

Cai

Ki

Mgi Nai cmolc kg−1

SB

CIC

PSB %

8.7 b 12.3 a

44.6 bc 97.8 a

Profundidad 0-20 cm¶ Sistemas forestales secundarios BP Acahual (2)

4.9 b 5.7 a

7.9 c 7.3 c

4.7 c 4.4 c

0.39 c 0.36 c

3.8 b 3.1 b

4.7 ab 0.3 c

2.6 b 9.6 a

0.30 b 0.55 a

1.0 b 1.8 a

0.08 a 4.0 b 0.04 a 12.1 a

0.23 b

0.7 b

0.05 a

2.8 b

6.4 c

43.9 bc

0.36 ab

0.7 b

0.02 a

2.4 b

8.3 bc

28.3 c

0.31 b 0.27 b 0.20

1.0 b 0.14 a 1.3 ab 0.05 a 0.70 0.26

3.9 b 4.7 b 2.78

8.5 bc 8.3 bc 2.17

41.8 bc 56.0 b 19.49

0.10 b 0.21 a

0.2 b 1.0 a

0.03 a 0.01 a

1.0 b 6.5 a

6.5 ab 7.2 a

16.3 b 88.2 a

0.12 ab

0.2 b

0.05 a

1.3 b

5.1 b

22.0 b

0.17 ab

0.3 b

0.02 a

1.0 b

6.2 ab

15.7 b

0.12 ab 0.10 b 0.09

0.3 b 0.4 b 0.29

0.04 a 0.02 a 0.05

1.0 b 1.3 b 1.67

5.7 ab 5.3 b 1.72

18.0 b 24.4 b 15

Sistemas agrícolas permanentes Café

4.8 b

7.6 c

4.6 c

0.38 c

4.5 b

3.5 b

1.9 b

Sistemas agrícolas mixtos (MIAF) MFVCAFE

4.5 c

11.7 b

6.6 b

0.62 b

4.9 b

6.0 a

1.3 b

Sistemas agrícolas anuales LC LT DMS§

4.8 bc 4.9 b 0.24

13.2 b 15.8 a 2.30

7.9 a 9.4 a 1.35

0.65 ab 9.2 a 0.79 a 10.0 a 0.14 2.94

4.7 ab 3.6 b 1.44

2.4 b 3.1 b 2.30

Profundidad 20-40 cm¶ Sistemas forestales secundarios BP Acahual (2)

4.9 b 5.6 a

3.4 b 3.2 b

2.1 b 2.0 b

0.17 b 0.16 b

1.5 c 2.9 c

5.4 a 0.7 c

0.7 b 5.3 a

Sistemas agrícolas permanentes Café

4.9 b

2.8 b

1.8 b

0.14 b

3.4 bc

3.8 b

0.9 b

Sistemas agrícolas mixtos (MIAF) MVCAFE

4.5 c

6.9 a

4.2 a

0.34 a

5.8 a

5.2 a

0.5 b

Sistemas agrícolas anuales LC LT DMS§

4.5 c 4.9 b 0.2

6.2 a 6.5 a 2.27

3.8 a 4.0 a 1.33

0.31 a 0.32 a 0.11

4.9 ab 6.0 a 1.92

4.6 ab 4.0 b 1.05

0.6 b 0.8 b 1.42

†

BP=bosque de pino; MVCAFE=muro vivo de café intercalado con maíz o con fríjol; LT y LC= labranza tradicional y de conservación; Acahual (2)=acahual de dos años de edad ❖ BP=pine forest; MVCAFE=coffee intercropped with maize or with bean; LT and LC=traditional conservation tillage; Acahual (2)=2-year-old acahual. ¶ Letras diferentes indican diferencias estadísticas significativas entre sistemas (p≤0.05) ❖ Different letters indicate statistically significant differences among systems (p≤0.05). § DMS= Diferencia mínima significativa ❖ DMSH=Minimum significant difference.

También se compararon las medias de los sistemas y las profundidades de muestreo usando la prueba de Tukey (p≤0.05; SAS, 1985).

RESULTADOS

Y

DISCUSIÓN

En los Cuadros 1 a 3 se presentan las medias de las propiedades químicas relacionadas con la fertilidad del suelo, para cada microcuenca y por uso de la tierra. Vergara et al. (2005) compararon esas propiedades

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VOLUMEN 40, NÚMERO 5

per land use are shown. Vergara et al. (2005) compared these properties among the different watersheds without considering the system of land use; those results were considered in the present discussion and are not repeated here. The chemical soil properties of the plots with different land use and management were significantly different within each micro-watershed. These differences were the same in the two depths, therefore only the

RELACIÓN ENTRE EL USO DE LAS TIERRAS Y SU FERTILIDAD EN LAS LADERAS DE LA SIERRA NORTE DE OAXACA

entre las diferentes cuencas sin considerar el sistema de uso de la tierra; esos resultados se consideraron en la presente discusión y no se repiten aquí. Las propiedades químicas del suelo de las parcelas con distinto uso de la tierra y manejo fueron significativamente diferentes dentro de cada microcuenca. Estas diferencias fueron las mismas en las dos profundidades, por lo que sólo se discuten los resultados de la profundidad 0 a 20 cm. Sin embargo, debido a que las características químicas de los suelos de las tres regiones son poco conocidas, se presentan los resultados de la profundidad 20 a 40 cm, entendiendo que los comentarios hechos para la primera profundidad se aplican a la segunda. El pH del suelo (0 a 20 cm) en los sistemas forestales secundarios fue muy ácido: pH 4.8, 4.9 y 5.0 en los bosque de liquidámbar, pino y aile de la Mazateca y Mixe. Ésto puede deberse a la composición del material vegetal depositado. Los bosques mesófilos poseen pH ácido (Bruijnzeel y Proctor, 1995), y se espera que en el caso de las coníferas sea aún más ácido porque sus acículas aportan menores cantidades de calcio, potasio y magnesio que las hojas de especies deciduas. La acidez es consecuencia de un aumento de la concentración de aluminio responsable del desplazamiento de los cationes, lo cual favorece su lixiviación (Noble et al., 2000). Los sistemas con uso agrícola y cultivos anuales presentaron pH menos ácidos que los bosques, como LC>30 en la Mazateca y LC(C) en la Cuicateca (ambos con pH 6.0). La transformación de los residuos que anualmente se incorporan al suelo mejora su densidad aparente y espacio poroso, aumentando la capacidad de retención de agua (Singer y Munns, 1999) y reduciendo la lixiviación. En las parcelas con RTQ y LC de la Mazateca el pH del suelo fue 5.2, mayor que en las parcelas con LT (pH de 4.9), lo cual se explica por las cenizas que aporta periódicamente la quema de la biomasa en RTQ. Todos los sistemas de uso de la tierra en la región Mixe presentaron reacciones de suelo muy ácidas; el de menor acidez fue el Acahual(2) con pH 5.7. La AI en la profundidad 0 a 20 cm, independientemente de la microcuenca, se relacionó inversamente con el pH (r=−0.85; p≤0.05). En aquellos sistemas donde el pH fue 5 o mayor la AI fue menor a 1 cmol kg−1, pero fue mayor a 1 cmol kg−1 si el pH del suelo fue menor a 5. El mayor valor para AI fue 4.7 cmol kg−1 en el BP de la Mixe. Robson (1989) indica que una AI mayor a 0.2 cmol kg−1 suele ser restrictiva para el crecimiento de la mayoría de los cultivos agrícolas. La acidez en la mayoría de los sistemas boscosos es parcialmente neutralizada por los óxidos de los metales básicos generados al quemar la vegetación. Esta

results of 0-20 cm depth are discussed. However, since the chemical soil characteristics of the three regions are little known, the results of 20-40 cm depth are shown, understanding that the comments made for the first depth are applied to the second one. Soil pH (0-20 cm) in the secondary forest systems was very acid: (pH 4.8, 4.9, and 5.0 in liquidambar, pine, and aile forests of the Mazateca and Mixe region. This may be due to the composition of the vegetal matter deposited. Mountain cloud forests have acid pH (Bruijnzeel and Proctor, 1995), and it is expected to be even more acid in the case of conifer forests, because their aciculae contribute lower quantities of calcium, potassium, and magnesium than the leaves of deciduous species. Acidity is a consequence of an increase in aluminum concentration, responsible of cation displacement, which favors its lixiviation (Noble et al., 2000). The systems with agricultural use and annual crops have less acid pH than the forests such as LC>30 in the Mazateca, and LC(C) in the Cuicateca region (both with 6.0 pH). The transformation of the residues that yearly are added to the soil improves its apparent density and porous space, increasing water retention capacity (Singer and Munns, 1999) and reducing lixiviation. In the Mazateca plots with RTQ and LC, soil pH was 5.2, higher than in the plots with LT (pH of 4.9), which is explained by the ashes, periodically spread by the burning of biomass through RTQ. All the systems of land use in the Mixe region had very acid soil reactions, the one with the least acidity was Acahual (2) with pH 5.7. Exchangeable acidity at 0-20 cm depth, independently of the micro-watershed, was reversely related to pH (r=−0.85; p=0.05). In those systems where pH was 5 or higher, AI was lower than 1 cmol kg−1, but it was higher than 1 cmol kg−1 if soil pH was lower than 5. The highest value for AI was 4.7 cmol kg−1 in the BP of the Mixe area. Robson (1989) indicates that AI higher than 0.2 cmol kg−1 uses to be restrictive for the growth of most of the agricultural crops. Acidity in most of the forest systems is partially neutralized by the oxides of the basic metals, generated at burning vegetation. This practice, not considered sustainable, permitted to cultivate the lands under forests in the past, but once the effect of ashes diluted, they were abandoned to give way to the accumulation of new biomass of species tolerant to high acidity levels. The percentage of organic matter in the surface layer (0-20cm) varied with the system of land use. The agricultural systems cultivated with annual species had similar or even higher percentages of MO than the secondary forest and permanent agricultural systems. Such was the case of the Mazateca RTQ systems and

VERGARA-SÁNCHEZ y ETCHEVERS BARRA

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AGROCIENCIA, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2006

práctica, considerada no sostenible, permitió cultivar las tierras bajo bosques en el pasado, pero cuando el efecto de las cenizas se diluía, se abandonaban para dar paso la acumulación de nueva biomasa de especies tolerantes a los altos niveles de acidez. El porcentaje de MO en la capa superficial (0 a 20 cm) varió con el sistema de uso de la tierra. Los sistemas agrícolas cultivados con especies anuales presentaron porcentajes similares o incluso mayores de MO que los sistemas forestales secundarios y los agrícolas permanentes. Tal fue el caso de los sistemas RTQ de la Mazateca y de LT y LC en esta región y la Mixe. En la región Mazateca el porcentaje de MO (0 a 20 cm) de RTQ con LC (10.9%), RTQ con LT (9.0%), LC