indices de calidad de suelo

Pastos y ForrajesISSN: [email protected] Experimental de Pastos y Forrajes"Indio Hatuey"Cuba

Garca, Y.; Ramrez, Wendy; Snchez, SarayIndicadores de la calidad de los suelos: una nueva manera de evaluar este recurso

Pastos y Forrajes, vol. 35, nm. 2, abril-junio, 2012, pp. 125-137Estacin Experimental de Pastos y Forrajes "Indio Hatuey"

Matanzas, Cuba

Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=269125071001

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125Pastos y Forrajes, Vol. 35, No. 2, abril-junio, 125-138, 2012

Indicadores de la calidad de los suelos: una nueva manerade evaluar este recurso

Soil quality indicators: A new way to evaluate this resourceY. Garca, Wendy Ramrez y Saray Snchez

Estacin Experimental de Pastos y Forrajes Indio HatueyCentral Espaa Republicana, CP 44280, Matanzas, Cuba

E-mail: [email protected]

Resumen

El suelo es un recurso indispensable para la vida que permite el desarrollo de las plantas, los animales y elhombre. Sin embargo, an no se reconocen todas las funciones que realiza, por lo que el concepto general desuelo frtil se refiere ms bien a sus propiedades qumicas, especficamente a la disponibilidad de losmacroelementos primarios (nitrgeno, fsforo y potasio). En los ltimos aos se han propuesto nuevas defini-ciones que integran las propiedades fsicas, qumicas y biolgicas de los suelos, as como su capacidad de sersostenibles, producir alimentos sanos y mitigar la polucin medioambiental. No obstante, an no existencriterios universales para evaluar los cambios en la calidad del suelo, y para ello se utilizan indicadores que sonatributos edficos sensibles al manejo y a las condiciones edafoclimticas, entre otras caractersticas, quepermiten valorar su estado. En este artculo se pretende, de forma general, contribuir al conocimiento de lanueva concepcin de la calidad del suelo, a partir de sus funciones; definir los indicadores biolgicos, fsicosy qumicos y la relacin entre ellos; as como describir algunos estudios que se han realizado en Cuba sobre eltema de los indicadores de la calidad, como una herramienta para la toma de decisiones en el manejo.

Palabras clave: Calidad, organismos indicadores, suelo

Abstract

Soil is an essential resource for life, which allows the development of plants, animals and men. However, all thefunctions it performs are not acknowledged yet, for which the general concept of fertile soil rather refers to itschemical properties, specifically to the availability of primary macroelements (nitrogen, phosphorus andpotassium). In recent years new definitions have been proposed integrating the physical, chemical and biologicalproperties of soils, as well as their capacity of being sustainable, producing healthy food and mitigatingenvironmental pollution. However, there are no universal criteria yet to evaluate the changes in soil quality, andfor such purpose indicators are used, sensitive to management and the edaphoclimatic conditions, amongother characteristics, which allow appraising its status. This paper intends, in general, to contribute to theknowledge of the new conception of soil quality, from its functions; define the biological, physical and chemicalindicators and the relation among them; as well as to describe some studies which have been conducted inCuba about the topic of quality indicators, as a tool for decision-making in management.

Key words: Quality, indicator organisms, soil

126 Pastos y Forrajes, Vol. 35, No. 2, abril-junio, 125-138, 2012

Introduccin

El suelo constituye uno de los recursos msimportantes para la vida en el planeta, ya que esla base fundamental para la explotacinagropecuaria y forestal. La produccin de ali-mentos depende en un alto porcentaje del usoque se les d a los suelos (Martin y Adad, 2006).

Segn el concepto de Atlas y Bartha (2002)y Nannipieri et al. (2003), el suelo es unsistema estructurado, heterogneo y discontinuo,fundamental e irreemplazable, desarrollado apartir de una mezcla de materia orgnica,minerales y nutrientes capaces de soste-ner el crecimiento de los organismos y losmicroorganismos.

Su formacin es un proceso complejo queinvolucra cambios fsicos, qumicos y biolgicosde la roca originaria. Los fsicos implican la re-duccin del tamao de las partculas sin ningunaalteracin en su composicin, y son causados porciclos de hielo-deshielo, lluvia y otros efectosambientales. Los qumicos son originados por laseparacin de las partculas minerales de las ro-cas; su alteracin o destruccin y la resntesis acompuestos slidos estables se deben, principal-mente, a la accin del agua, el oxgeno, el dixidode carbono y los compuestos orgnicos (Budhu,2007).

Por su parte, los cambios biolgicos son rea-lizados por la comunidad que habita en el suelo:flora (plantas), macrofauna (invertebrados),mesofauna (artrpodos, anlidos, nemtodos ymoluscos), microfauna (protozoos yalgunos nemtodos) y microbiota (bacterias,actinomicetes, hongos y algas), y el 80-90% delos procesos son reacciones mediadas por lamicrobiota (Nannipieri et al., 2003; Porta et al.,2003). Estos cambios biolgicos son: la degrada-cin y el aporte de materia orgnica, laproduccin de CO2 en la respiracin, la inter-vencin en la movilidad de los ciclosbiogeoqumicos de los elementos y los efectosmecnicos de los animales y las plantas, as comoel fraccionamiento de las rocas por las races,entre otros (Porta et al., 2003).

Para la evaluacin de la sustentabilidad de lossistemas de produccin es necesario disponer de

Introduction

Soil constitutes one of the most importantresources for life in the planet, because it is thefundamental basis for agricultural and forestryexploitation. Food production depends in a highpercentage on the use soils are put into (Martinand Adad, 2006).

According to the concept proposed by Atlasand Bartha (2002) and Nannipieri et al. (2003),the soil is a structured, heterogeneous anddiscontinuous, fundamental and irreplaceablesystem, developed from a mixture of organicmatter, minerals and nutrients capable ofsupporting the growth of organisms andmicroorganisms.

Its formation is a complex process whichinvolves physical, chemical and biological changesof the parent rock.

The physical changes imply the reduction ofparticle size of without any alteration in particlecomposition, and are caused by cycles offrosting-defrosting, rainfall and otherenvironmental effects. The chemical changes areoriginated by the separation of mineral particlesfrom the rocks; their alteration or destruction andthe resynthesis to stable solid compounds are due,mainly, to the action of water, oxygen, carbondioxide and organic compounds (Budhu, 2007).

On the other hand, the biological changes areperformed by the community that inhabits the soil:flora (plants), macrofauna (invertebrates),mesofauna (arthropods, annelids, nematodes andmollusks), microfauna (protozoa and somenematodes) and microbiota (bacteria,actinomycetes, fungi and algae), and 80-90% ofthe processes are reactions mediated by themicrobiota (Nannipieri et al., 2003; Porta et al.,2003). These biological changes are: degradationand contribution of organic matter, CO2production in respiration, intervention in themobility of biogeochemical cycles of the elementsand mechanical effects of animals and plants, aswell as fractioning of the rocks by roots, amongothers (Porta et al., 2003).

For the evaluation of the sustainability ofproduction systems, it is necessary to haveindicators that allow determining the long term


indicadores que permitan determinar la calidadambiental, a largo plazo, que provocar el mane-jo (Doran y Parkin, 1994). En este sentido, elobjetivo de este artculo es contribuir al conoci-miento de nuevos conceptos de la calidad delsuelo, y de los indicadores que la determinan.

Un concepto nuevo de fertilidad del suelo

Se han propuesto muchos conceptos paradefinir la fertilidad del suelo; suelo frtil se hausado convencional y tradicionalmente para com-prender y conocer el estado y el comportamientode los suelos en los contextos agropecuario yforestal (Brady, 1990; Havlin et al., 1999). Ladefinicin comn de suelo frtil plantea que esaquel que tiene la capacidad de suministrar losnutrientes suficientes al cultivo, asegurando sucrecimiento y su desarrollo (Brady, 1990; Havlinet al., 1999).

Esta definicin se ajustaba bien a la agricul-tura industrial, hasta que esta comenz a mostrarsus efectos (Soto, 2006). Riechman y Sempere(2003) plantearon que dicha agricultura ha teni-do un impacto negativo en el suelo, manifestadoen la degradacin del 40% de la superficie agr-cola en los ltimos 50 aos, la desertificacin delplaneta (seis millones de hectreas por ao) y lavelocidad de la degradacin irreversible delmedio edfico (que subi de un 10% por ao en1980 a 16% en 1990).

El suelo ya no es un recurso renovable y,adems de producir, debe descomponer la mate-ria orgnica y al hacer esto reciclar nutrientes,renovndose a s mismo (Soto, 2006).

La definicin anterior excluye otras propie-dades que influyen, en gran medida, en elcrecimiento y desarrollo de las plantas, por lo quemuchos autores la consideran incompleta o limi-tada; por ejemplo Pieri (1989) y Etchevers (1999)plantearon que la fertilidad del suelo es un con-cepto mucho ms abarcador, que debe integrarlos atributos fsicos, qumicos y biolgicos.

Los tres atributos tienen una estrecharelacin entre s y participan de maneraactiva en la produccin y la estabilidad de losagroecosistemas. Por ejemplo, los macroinverte-brados del suelo intervienen en los procesos de

environmental quality that management will cause(Doran and Parkin, 1994). In this sense, theobjective of this paper is to contribute to theknowledge of new concepts of soil quality, andof the indicators that determine it.

A new concept of soil fertility

Many concepts have been proposed to defi-ne soil fertility; fertile soil has beenconventionally and traditionally used tounderstand and know the status and behavior ofsoils in the agricultural and forestry contexts(Brady, 1990; Havlin et al., 1999). The commondefinition of fertile soil states that it is the onewhich has the capacity to supply enough nutrientsto the crop, ensuring its growth and development(Brady, 1990; Havlin et al., 1999).

This definition was well adjusted to industrialagriculture, until it began to show its effects (Soto,2006). Riechman y Sempere (2003) stated thatsuch agriculture has had a negative impact onthe soil, shown in the degradation of 40% of theagricultural soil in the last 50 years, thedesertification of the planet (six million hectaresper year) and the degradation rate irreversible-of the edaphic medium (which increased from10% per year in 1980 to 16% in 1990).

The soil is not a renewable resource anymoreand, besides producing, it must decompose theorganic matter and by doing this, recycle nutrients,renewing itself (Soto, 2006).

The previous definition excludes all otherproperties that influence, to a large extent, plantgrowth and development, for which many authorsconsider it incomplete or limited; for example Pieri(1989) and Etchevers (1999) stated that soilfertility is a much more comprehensive concept,which should integrate physical, chemical andbiological attributes.

The three attributes are closely related amongthemselves and participate actively in theproduction and stability of agroecosystems. Forexample, soil macroinvertebrates participate inthe processes of infiltration, aeration andincorporation of organic matter in the soil (Huer-ta et al., 2008); and microorganisms, such asbacteria, fungi and protozoa, which can be called


infiltracin, aireacin e incorporacin de la ma-teria orgnica en el suelo (Huerta et al, 2008); ylos microorganismos, como las bacterias, los hon-gos y los protozoos, los cuales puedendenominarse ingenieros qumicos del suelo, sonlos responsables de la descomposicin de la ma-teria orgnica y de hacer disponibles losnutrientes para las plantas, los animales y loshumanos; adems tienen gran importancia en laformacin del humus (Turb et al., 2010). Eneste sentido, Cairo y Herrera (1994) plantearonque el incremento de la materia orgnica en 1%incrementa en 2 cmol.kg-1 la capacidad de inter-cambio catinico (CIC).

Por tanto, las propiedades biolgicas tienenuna estrecha relacin con las fsicas, como laagregacin, y con las qumicas, como la capaci-dad de intercambio inico y la disponibilidad denutrientes, lo cual determina que un suelo frtilsea el que conserve las propiedades fsicas, qu-micas y biolgicas deseables, mientras suministraadecuadamente el agua y los nutrientes, y pro-vee de sostn mecnico a las plantas (Etchevers,1999).

Surgimiento de los indicadores de la calidaddel suelo

El trmino calidad del suelo se comenz ausar al reconocer las funciones de este (Doran yParkin, 1994; Karlen et al., 1997), las cuales sonlas siguientes:1. Promover la productividad del sistema sin

perder sus propiedades fsicas, qumicas ybiolgicas (productividad biolgica sosteni-ble).

2. Atenuar los contaminantes ambientales y lospatgenos (calidad ambiental).

3. Favorecer la salud de las plantas, los anima-les y los humanos.

Para el desarrollo de este concepto tambinse tuvo en cuenta que el suelo es el sustrato b-sico para las plantas; este capta, retiene y emiteagua, y es, adems, un filtro ambiental efectivo(Larson y Pierce, 1991). De esta manera, refle-ja la capacidad para funcionar dentro de loslmites del ecosistema del que forma parte y conel cual interacta (Parr et al., 1992).

chemical engineers of the soil, are responsiblefor organic matter decomposition and for makingnutrients available for plants, animals and humans;in addition, they are highly important in humusformation (Turb et al., 2010). In this sense,Cairo and Herrera (1994) stated that the increaseof organic matter in 1% increases the cationexchange capacity (CEC) in 2 cmol.kg-1.

Thus, biological properties have a closerelation to the physical ones, such as aggregation,and to the chemical ones, such as ion exchangecapacity and nutrient availability, which determi-nes that a fertile soil is the one that preserves thedesirable physical, chemical and biologicalproperties, while adequately supplying water andnutrients and providing mechanical support to theplants (Etchevers, 1999).

Emergence of soil quality indicatorsThe term soil quality began to be used when

the soil functions were acknowledged (Doran andParkin, 1994; Karlen et al., 1997), which are thefollowing:1. To promote the system productivity without

losing its physical, chemical and biologicalproperties (sustainable biologicalproductivity).

2. To attenuate the environmental contaminantsand pathogens (environmental quality).

3. To favor plant, animal and human health.For the development of this concept, it was

also taken into account that the soil is the basicsubstratum for plants; it absorbs, retains andemits water, and is, besides, an effectiveenvironmental filter (Larson and Pierce, 1991).This way, it reflects the capacity to functionwithin the limits of the ecosystem, of which it ispart and with which it interacts (Parr et al., 1992).

Soil quality is considered a measure of itscapacity to function adequately with regards toa specific use (Gregorich et al., 1994). However,Arshad and Coen (1992) ascribed a moreecological link to this concept, by defining it asits capacity to accept, store and recycle water,minerals and energy for crop production, and, inturn, to preserve a healthy environment.

The most contemporary definitions of soilquality are based on several of its functions and


La calidad del suelo se considera como unamedida de su capacidad para funcionar adecua-damente en relacin con un uso especfico(Gregorich et al., 1994). Sin embargo, Arshad yCoen (1992) le adjudicaron a este concepto unvnculo ms ecolgico, al definirlo como su ca-pacidad para aceptar, almacenar y reciclar agua,minerales y energa para la produccin de culti-vos, y a la vez preservar un ambiente sano.

Las definiciones ms contemporneas decalidad del suelo se basan en varias de sus fun-ciones y no solo en un uso especfico, aunqueeste concepto contina evolucionando (Singer yEwing, 2000). El Comit para la Salud del Suelode la Soil Science Society of America sintetizesta definicin como la capacidad del suelo parafuncionar dentro de los lmites de un ecosistemanatural o manejado, sostener la productividad delas plantas y los animales, mantener o mejorar lacalidad del aire y del agua, y sostener la saludhumana y el hbitat.

Para que este concepto sea funcional es ne-cesario contar con variables que puedan servirpara evaluar la condicin del suelo. As surgenlos indicadores, pues las variables representanuna condicin y conllevan informacin sobre loscambios o tendencias (Dumanski et al., 1998).

Los indicadores de la calidad de suelo se con-ciben como una herramienta de medicin quedebe ofecer informacin sobre las propiedades,los procesos y las caractersticas. Estos se mi-den para dar seguimiento a los efectos del manejosobre el funcionamiento del suelo en un periododado (Astier et al., 2002).

Adriaanse (1993) refiri que los indicadoresson instrumentos de anlisis que permiten sim-plificar, cuantificar y comunicar fenmenoscomplejos, y son usados en muchas esferas delconocimiento (economa, salud, recursos natu-rales, etc.). Los indicadores de la calidad del suelopueden ser las propiedades fsicas, qumicas ybiolgicas, o los procesos que ocurren en l (SQI,1996). Segn Hnnemeyer et al. (1997), losindicadores deberan permitir:1. Analizar la situacin actual e identificar los

puntos crticos con respecto al desarrollo sos-tenible.

not only on a specific use, although this conceptcontinues to evolve (Singer and Ewing, 2000).The Soil Health Committee of the Soil ScienceSociety of America synthesized this definition asthe soil capacity to function within the limits of anatural or managed ecosystem, support plant andanimal productivity, maintain or improve air andwater quality, and sustain human health andhabitat.

For this concept to be functional, it isnecessary to have variables which can serve toevaluate the soil status. Thus the indicatorsemerge, because the variables represent a sta-tus and carry information about the changes ortrends (Dumansky et al., 1998).

Soil quality indicators are conceived as ameasurement tool which should provideinformation about the properties, processes andcharacteristics. They are measured to follow upthe effects of management on soil functioning ina given period (Astier et al., 2002).

Adriaanse (1993) referred that indicators areanalysis instruments that allow simplifying,quantifying and communicating complexphenomena, and are used in many areas ofknowledge (economics, health, natural resources,etc.). Soil quality indicators can be the physical,chemical and biological properties or theprocesses that occur in it (SQI, 1996). Accordingto Hnnemeyer et al. (1997), the indicators shouldallow:1. Analyzing the current situation and identifying

the critical points with regards to sustainabledevelopment.

2. Analyzing the possible impacts before anintervention.

3. Monitoring the impact of anthropicinterventions.

4. Helping to determine whether the use of theresource is sustainable.

Conditions that soil quality indicators shouldfulfill

For the physical, chemical and biologicalproperties of the soil to be considered qualityindicators they should fulfill the followingconditions (Masera et al., 1999):


2. Analizar los posibles impactos antes de unaintervencin.

3. Monitorear el impacto de las intervencionesantrpicas.

4. Ayudar a determinar si el uso del recurso essostenible.

Condiciones que deben cumplir losindicadores de la calidad del suelo

Para que las propiedades fsicas, qumicas ybiolgicas del suelo sean consideradas indicadoresde la calidad deben cubrir las siguientes condi-ciones (Masera et al., 1999): Ser integradores. Ser fciles de medir, basados en informacin

objetiva y fcil de reconocer. Ser adecuados al nivel de anlisis y al siste-

ma estudiado. Ser preferentemente aplicables a un rango de

ecosistemas y condiciones. Reflejar el atributo de sosteniblidad que se

quiere evaluar. Ser fciles de entender. Permitir cambios y diferencias entre los sis-

temas. Centrarse en aspectos prcticos y claros.

Adems de las condiciones anteriores, den-tro de los atributos seleccionados comoindicadores de la calidad de los suelos, Ramrez(2004) seal que: Deben ser sensibles a los cambios que sufre

el suelo, tanto en los procesos de degrada-cin como en los de recuperacin.

Debe haber una alta correlacin con los pro-cesos del ecosistema.

Deben integrar los procesos fsicos, qumicosy biolgicos del suelo.

Deben ser relativamente fciles de medir encondiciones de campo, tanto por los produc-tores como por los especialistas.Teniendo en cuenta que el suelo es un

ecosistema donde interactan mltiples factoresy que no es posible que un solo indicador proveauna informacin completa, es necesario basarseen indicadores fsicos, qumicos, biolgicos, pro-ductivos y sociales para determinar la calidad

Be integrative. Easy to measure, based on objective, easy-to-

recognize information. Adequate to the level of analysis and the studied

system. Preferably applicable to a range of ecosystems

and conditions. Reflect the sustainability feature that is to be

evaluated. Easy to understand. Allow for changes and differences among

ecosystems. Focus on practical and clear aspects.

In addition to the above-mentioned conditions,within the attributes selected as soil qualityindicators, Ramrez (2004) stated that: They should be sensitive to the changes

undergone by the soil, in the degradation aswell as the recovery processes.

There should be a high correlation to theecosystem processes.

The soil physical, chemical and biologicalprocesses should be integrated.

They should be relatively easy to measureunder field conditions, by farmers as well asby specialists.Taking into consideration that the soil is an

ecosystem where many factors interact and thatit is not possible for a single indicator to providecomplete information, it is necessary to rely onphysical, chemical, biological, productive and so-cial indicators in order to determine the soil qualityand/or health (Doran and Parkin, 1994; Ramrez,2004).

Larson and Pierce (1991), Doran and Parkin(1994) and Seybold et al. (1997) established aminimum group of soil properties to be used asindicators, because there were many and not allof them had enough accuracy and importance;among them are the physical, chemical andbiological indicators.

Physical indicators

The soil physical characteristics are anecessary part in evaluating the quality of thisresource, because they cannot be easily


y/o la salud del suelo (Doran y Parkin, 1994;Ramrez, 2004).

Larson y Pierce (1991), Doran y Parkin (1994)y Seybold et al. (1997) establecieron un grupomnimo de propiedades del suelo para ser utiliza-das como indicadores, ya que existan muchas yno todas tenan la suficiente precisin e impor-tancia; entre ellas se encuentran los indicadoresfsicos, los qumicos y los biolgicos.

Indicadores fsicos

Las caractersticas fsicas del suelo son unaparte necesaria en la evaluacin de la calidad deeste recurso, ya que no se pueden mejorar fcil-mente (Singer y Ewing, 2000). La calidad fsicadel suelo se asocia con el uso eficiente del agua,los nutrientes y los pesticidas, lo cual reduce elefecto invernadero (Navarro et al., 2008), y con-lleva un incremento de la produccin agrcola(Lal, 1998). Esta calidad no se puede medir di-rectamente, pero se infiere a travs de losindicadores de la calidad (estticos o dinmicos)y de la medicin de los atributos que estninfluenciados por el uso y las prcticas de mane-jo (Carter, 2002; Snchez-Maranon et al., 2002;Dexter, 2004). La estructura, la densidad apa-rente, la estabilidad de los agregados, lainfiltracin, la profundidad del suelo superficial,la capacidad de almacenamiento del agua y laconductividad hidrulica saturada son las carac-tersticas fsicas del suelo que se han propuestocomo indicadores de su calidad.

Indicadores qumicos

Los indicadores qumicos se refieren a lascondiciones de este tipo que afectan las relacio-nes suelo-planta, la calidad del agua, la capacidadamortiguadora del suelo, y la disponibilidad deagua y nutrimentos para las plantas y losmicroorganismos (SQI, 1996). Entre ellos se en-cuentran la disponibilidad de nutrimentos, elcarbono orgnico total, el carbono orgnico lbil,el pH, la conductividad elctrica, la capacidadde absorcin de fosfatos, la capacidad de inter-cambio de cationes, los cambios en la materiaorgnica, el nitrgeno total y el nitrgenomineralizable.

improved (Singer and Ewing, 2000). The soilphysical quality is associated to the efficient useof water, nutrients and pesticides, which redu-ces the greenhouse effect (Navarro et al., 2008),and leads to an increase of agricultural production(Lal, 1998). This quality cannot be directlymeasured, but it is inferred through qualityindicators (static or dynamic) and by measuringthe attributes that are influenced by the use andmanagement practices (Carter, 2002; Snchez-Maranon et al., 2002; Dexter, 2004). Thestructure, apparent density, aggregate stability,infiltration, topsoil depth, water storage capacityand saturated water conductivity are the soilphysical characteristics which have beenproposed as indicators of its quality.

Chemical indicators

Chemical indicators refer to the conditions ofthis type that affect the soil-plant relations, waterquality, soil buffering capacity and water andnutrient availability for plants and microorganisms(SQI, 1996). Among them are nutrient availability,total organic carbon, labile organic carbon, pH,electrical conductivity, phosphate adsorptioncapacity, cation exchange capacity, changes inorganic matter, total nitrogen and mineralizablenitrogen.

Biological indicators

Biological indicators integrate a large numberof factors that affect soil quality, such asmacroinvertebrate abundance and byproducts(Karlen et al., 1997). They break, transport andmix the soil by constructing galleries, nests,feeding sites, excreta or compartments (Villaniet al., 1999); they affect the processes directlyincorporation and redistribution of severalmaterials or indirectly formation of microbialcommunities, propagule transport, antibiosis orselective viability reduction, etc.(Wolters, 2000);they include such functions as the respirationrate, ergosterol and other byproducts of fungi,decomposition rates of plant residues, and N andC of the microbial biomass (SQI, 1996; Karlenet al., 1997). As microbial biomass is much moresensitive to change than total C, the microbial


Indicadores biolgicosLos indicadores biolgicos integran una gran

cantidad de factores que afectan la calidad delsuelo, como la abundancia y los subproductos delos macroinvertebrados (Karlen et al., 1997).Estos rompen, transportan y mezclan el suelo alconstruir galeras, nidos, sitios de alimentacin,turrculos o compartimientos (Villani et al., 1999);afectan los procesos de manera directa incor-poracin y redistribucin de varios materialeso indirecta formacin de comunidadesmicrobiales, transporte de propgulos, antibiosiso reduccin selectiva de la viabilidad, etc.(Wolters, 2000); incluyen funciones como la tasade respiracin, el ergosterol y otros subproductosde los hongos, las tasas de descomposicin delos residuos vegetales, y el N y el C de la biomasamicrobiana (SQI, 1996; Karlen et al., 1997).Como la biomasa microbiana es mucho ms sen-sible al cambio que el C total, se ha propuesto larelacin C microbiano:C orgnico del suelo paradetectar cambios tempranos en la dinmica dela materia orgnica (Sparling, 1997).

Los cambios temporales en las propiedadesdel suelo constituyen indicadores de su funcio-namiento y del manejo a que es sometido. Sinembargo, debe considerarse que, aunque parasu mejor comprensin se estudien independien-temente una de otra, entre todas ellas existe unaestrecha interrelacin y dependencia, que haceque de la interpretacin de alguna se pueda infe-rir el comportamiento de otras (Mortola y Lupi,2011). Por ejemplo, las propiedades fsicas mstiles como indicadores de la calidad del suelo,observadas en la Universidad de Chile, son lasrelacionadas con el arreglo de las partculas ylos poros y con la estabilidad de los agregados,las cuales reflejan la manera en que el suelo acep-ta, retiene y transmite agua a las plantas, as comosus limitaciones para la emergencia de lasplntulas y el crecimiento de las races (Acevedoet al., 2005). Los indicadores fsicos de la cali-dad del suelo varan de acuerdo con lascaractersticas predominantes del lugar y el ma-nejo, lo cual es vlido tambin para los indicadoresqumicos y biolgicos. En el cuadro 1 se mues-tran los indicadores que ms se utilizan a nivelmundial.

C:organic C ratio of the soil has been proposedto detect early changes in the organic matterdynamics (Sparling, 1997).

The temporary changes in soil propertiesconstitute indicators of its functioning and themanagement to which it is subject. However, itshould be considered that, although for their betterunderstanding they are studied independentlyform each other, among all of them there is aclose interrelation and dependence, which makesit possible that from the interpretation of any ofthem the performance of others can beinterpreted (Mortola and Lupi, 2011). Forexample, the most useful physical properties assoil quality indicators, observed at the Universityof Chile, are the ones related to the arrangementof particles and pores and aggregate stability, thatreflect the way in which the soil accepts, retainsand transmits water to plants, as well as itslimitations for seedling emergence and rootgrowth (Acevedo et al., 2005). The physicalindicators of soil quality vary according to theprevailing characteristics of the site andmanagement, which is also valid for the chemicaland biological indicators. Chart 1 shows the mostused indicators worldwide.

Soil quality indicators: a tool for decision-making

The use of soil quality indicators can be a fasttool for decision-making, because they aresensitive to management in the short, mediumand long term, depending on the property andthe evaluated soil. For example, in the case oftexture, to perceive changes 1 000 years arenecessary (Arnold et al., 1990); nevertheless, thechanges in the infiltration rate are perceived inless than a year (Arshad and Coen, 1992). Thesame occurs for a group of properties which, wellmanaged, can reflect a sensitive diagnosis of thequality of a certain soil.

In Colombia a geo-referential system of soilquality indicators was developed (Rubiano et al.,2004), which from a database allows theircharacterization and combines morphological andanalytical elements. The indicators are conformedthrough a qualification system that allows


Indicadores de la calidad del suelo: unaherramienta para la toma de decisiones

El uso de indicadores de la calidad del suelopuede ser una herramienta rpida para la tomade decisiones, ya que estos son sensibles al ma-nejo en el corto, mediano y largo plazos, endependencia de la propiedad y del suelo que seevale. Por ejemplo, en el caso de la textura,para percibir cambios se necesitan 1 000 aos(Arnold et al., 1990); sin embargo, los cambiosen la tasa de infiltracin se perciben en menosde un ao (Arshad y Coen, 1992). As ocurrepara un conjunto de propiedades que, bien ma-nejadas, pueden reflejar un diagnstico sensiblede la calidad de un suelo determinado.

En Colombia se desarroll un sistemageorreferencial de indicadores de la calidad delos suelos (Rubiano et al., 2004), el cual a par-tir de una base de datos permite su

visualizing the degree and number of soillimitations, which, integrated to a geographicalinformation system, can be a tool in the decision-making of managers, technical personnel andeven farmers.Current situation of Cuban agricultural soils

Cuba has a large variety of soils and 14groupings are acknowledged (Instituto de Sue-los, 1989; 1999), which are similar in theformation process by the action of commonfactors (climate, parent rock, vegetation, relief).The prevailing soils are sialitic Brown (27,0%),Ferralitic (16,7%) and Fersialitic (11,6%) withregards to the total (Instituto de Suelos, 1999).

The most recent studies about land evaluationin the country, defined that 65% of the soils arediagnosed as corresponding to categories III andIV (Instituto de Suelos, 2006), which implies thatthey are affected by some or other limiting fac-

Indicador Relacin con las funciones y condiciones del suelo Fsicos Textura del suelo Retencin y transporte de agua y minerales, erosin del

suelo. Profundidad del suelo Estimacin del potencial productivo y de erosin. Infiltracin y densidad aparente Potencial de lixiviacin, productividad y erosin. Capacidad de retencin de agua Relacionado con el contenido de humedad, transporte y

erosin. Estabilidad de agregados Erosin potencial de un suelo, infiltracin de agua. Qumicos M ateria orgnica (C y N orgnico) Fertilidad del suelo, estabilidad y grado de erosin.

Potencial productivo. pH Actividad qumica y biolgica, lmites para el cre-

cimiento de las plantas y actividad microbiana. Conductividad elctrica Actividad microbiolgica y de las plantas, lmites para el

crecimiento de las plantas y la actividad microbiolgica. N, P y K extrable Disponibilidad de nutrientes para las plantas y prdida

potencial de N, indicadores de productividad y calidad ambiental.

Capacidad de intercambio catinico Fertilidad de suelo, potencial productivo. M etales pesados disponibles Niveles de toxicidad para el crecimiento de la planta y la

calidad del cultivo. Biolgicos Biomasa microbiana (C y N) Potencial catalizador microbiano y reposicin de C y N. N potencial mineralizable Productividad del suelo y aporte potencial de N. Respiracin edfica, contenido de agua, temperatura del suelo

M edicin de la actividad microbiana.

Nmero de lombrices Relacionado con la actividad microbiana. Rendimiento del cultivo Produccin potencial del cultivo, disponibilidad de

nutrientes.

Cuadro 1. Indicadores fsicos, qumicos y biolgicos de la calidad del suelo.Chart 1. Physical, chemical and biological soil quality indicators.

Fuente: De Chen (2000) modificado por Acevedo et al. (2005).


caracterizacin y combina elementos morfolgi-cos y analticos. Los indicadores se conformanmediante un sistema de calificacin que permitevisualizar el grado y el nmero de limitacionesdel suelo, lo que, integrado a un sistema de infor-macin geogrfica, puede ser una herramientaen la toma de decisiones de los directivos, el per-sonal tcnico e incluso de los productores.

Situacin actual de los suelos agrcolas deCuba

Cuba tiene una gran variedad de suelos y sereconocen 14 agrupamientos (Instituto de Sue-los, 1989; 1999), los cuales son similares en elproceso de formacin por la accin de factorescomunes (clima, roca madre, vegetacin, relie-ve). Los suelos predominantes son los Pardossialticos (27,0%), los Ferralticos (16,7%) y losFersialticos (11,6%) respecto al total (Institutode Suelos, 1999).

Los ltimos estudios sobre la evaluacin delas tierras en el pas definieron que el 65% de lossuelos se diagnostican como de las categorasIII y IV (Instituto de Suelos, 2006), lo que impli-ca que estn afectados por uno u otro factorlimitante y ello provoca que su rendimiento po-tencial est por debajo del 50%. De esto se derivaque, para que la agricultura sea sostenible, sedebe tener un alto grado de eficiencia y cuidadoen el manejo de los agroecosistemas, para noromper el equilibrio ecolgico.

Los factores que ms influyen en la baja pro-ductividad de los suelos cubanos son: el bajocontenido de nutrientes y de materia orgnica, yuna tendencia a la acidez. En estudios recientesse obtuvo una depreciacin de 10 526 millonesUSD/ha; el carbono represent el 94% del mon-to total y el restante fue de nitrgeno; asimismose demostr la disminucin de la materia orgni-ca, componente base de la sostenibilidad de losecosistemas.

Estudio de indicadores de la calidad de lossuelos en Cuba

Durante las dcadas de los 80 y 90 se realizen Cuba un Programa Nacional de Regionalizacinde las gramneas, las leguminosas y las leosas

tor and this causes their potential yield to be below50%. From this it is derived that, for agricultureto be sustainable, high efficiency and care mustbe had in the management of agroecosystems,in order to prevent breaking ecological balance.

The factors that influence the most the lowproductivity of Cuban soils are: low nutrient andorganic matter content, and a trend to acidity. Inrecent studies a depreciation was obtained of10 526 million USD/ha; carbon represented 94%of the total and the rest was nitrogen; likewise,the decrease of organic matter, basic componentof the ecosystem sustainability, was proven.

Study of soil quality indicators in Cuba

During the 80s and 90s a NationalRegionalization Program was made of grasses,legumes and multipurpose trees of interest forlivestock production (Paretas and Lpez, 2006).This program signaled the beginning of a new formof work in soil evaluation, because many of thefactors managed in this study constitute soil qualityindicators, in the strict sense, under the currentexploitation conditions of production systems.

Later studies, related to the attainment of asoftware (SEMCAS) to evaluate and monitor soilquality (Font, 2007) and the use of qualityindicators in livestock production systems (Lok,2005), showed the importance and interestassigned to these quality indicators in Cuba.Management systems with diverse uses and theirinfluence on soil have also being studied andcompared, through quality indicators. In this caseDaz et al. (2005), when working with fivedifferent systems, but on the same soil (Brownwith Carbonates), used the physical and somebiological indicators as the most representativeones, based on the good chemical attributes ithas. It has also been proven that the stratificationof organic matter between 0-10 and 10-20 cmallows appraising the long-term soil management(Daz et al., 2008).

In addition, multivariate analyses wereconducted to determine the quality indicators ofFerralitic Red soils of the central region in Cuba,where the most representative indicators werethe physical ones, that is: permeability, stable


multipropsito de inters para la ganadera(Paretas y Lpez, 2006). Este programa marcel inicio de una nueva forma de trabajo en la eva-luacin de los suelos, ya que muchos de losfactores que se manejaron en ese estudio cons-tituyen indicadores, propiamente dichos, de lacalidad de los suelos en las condiciones actualesde explotacin de los sistemas de produccin.

Estudios posteriores, relacionados con la ob-tencin de un software (SEMCAS) para evaluary monitorear la calidad de los suelos (Font, 2007)y el uso de indicadores de la calidad en los siste-mas ganaderos (Lok, 2005), demostraron laimportancia y el inters que se les concede aestos indicadores de la calidad en Cuba. Tam-bin se han estudiado y comparado sistemas demanejo con diversos usos y su influencia en elsuelo, a travs de indicadores de la calidad. Eneste caso Daz et al. (2005), al trabajar con cin-co sistemas distintos, pero bajo un mismo suelo(Pardo con Carbonato), utilizaron comoindicadores ms representativos los fsicos y al-gunos biolgicos, basado en los buenos atributosqumicos que este posee. Tambin se ha compro-bado que la estratificacin de la materia orgnicaentre 0-10 y 10-20 cm permite valorar el manejodel suelo a largo plazo (Daz et al., 2008).

Adems se realizaron anlisis multivariadospara determinar los indicadores de la calidad delos suelos Ferralticos Rojos de la regin centralde Cuba, donde los indicadores ms representa-tivos fueron los fsicos, o sea: la permeabilidad,los agregados estables, la estructura y el lmiteinferior de plasticidad (Cols et al., 2008). Deacuerdo con lo antes expuesto, Valds et al.(2009) propusieron los indicadores fsicos comofundamentales en la evaluacin del ndice de es-tabilidad a nivel de los ecosistemas agrcolas. Sehan hecho estudios de la calidad de los sueloscon el empleo de indicadores biolgicos, talescomo: la respiracin basal e inducida, lanitrificacin real y potencial y la descomposicinde la celulosa, para determinar los efectos de lacalidad del suelo sobre los productos biolgicos(Del Castillo y Campos, s/f).

En sntesis, los estudios en Cuba an son es-casos debido a la novedad de la temtica, por lo

aggregates, structure and lower plasticity limit(Cols et al., 2008).

According to the above-presented facts,Valds et al. (2009) proposed the physicalindicators as fundamental in the evaluation of thestability index at the level of agriculturalecosystems. Studies of soil quality have beenconducted using biological indicators, such as:basal and induced respiration, real and potentialnitrification and cellulose decomposition, to de-termine the effects of soil quality on biologicalproducts (Del Castillo and Campos, s/f).

Summarizing, the studies in Cuba are stillscarce because of the novelty of the topic, forwhich their implementation and in-depth researchare recommended.

Conclusions

Soil quality is a current and necessary term,which should be considered in the evaluation ofthe sustainability of systems.

Soil quality indicators constitute a powerfultool for decision-making in soil management anduse at local, regional and global scale, and theirstudy should be done in a particular way,according to the conditions of eachagroecosystem.

--End of the English version--

que se recomienda su puesta en prctica y suprofundizacin.

ConclusionesLa calidad del suelo es un trmino actual y

necesario, que se debe considerar en la evalua-cin de la sostenibilidad de los sistemas.

Los indicadores de la calidad del suelo cons-tituyen una herramienta poderosa para la tomade decisiones en el manejo y uso del suelo a es-cala local, regional y global, y su estudio debehacerse de forma particular, segn las condicio-nes de cada agroecosistema.

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Recibido el 28 de diciembre del 2011Aceptado el 16 de mayo del 2012


XVIII Congreso Cientfico Internacional del INCA6 al 9 de noviembre de 2012 San Jos

Simposios y Talleres(7 al 9 de noviembre de 2012)

X Simposio de agricultura ecolgica y sostenible.Coordinador: Dr.C. Angel Leyva Galn

III Simposio de desarrollo endgeno, innovacin local y extensionismo agrario.Coordinador: Dr.C. Rodobaldo Ortiz Prez

VII Simposio de caracterizacin y manejo de microorganismos rizosfricos.Coordinador: Dr.C Eduardo Prez Ortega

VI Simposio mejoramiento y conservacin de recursos fitogenticos.Coordinadora: Dra.C. Mara Margarita Hernndez Espinosa

III Simposio de edafologa y nutricin de las plantas.Coordinador: Dr.C. Adriano Cabrera Rodrguez

III Simposio de ecofisiologa vegetal.Coordinador: Dr.C. Eduardo Jerez Mompies

VII Taller productos bioactivos.Coordinadora: Dra.C. Ins Reynaldo Escobar

VIII Taller informatizacin e informacin cientfico-tcnica en las ciencias agrcolas.Coordinador: Dr.C. Ren Florido Bacallao

Taller: La morera (Morus alba Linn.), un rbol multipropsito.Coordinador: Dr. C. Giraldo J. Martn Martn

Taller: Perspectivas del manejo integrado de los ctricos en el control del hlb.Coordinador: Lic. Raixa LLauger Rivern

Para ms informacin contactar con:Dra. C. Idioleidys Alvarez Bello, Secretaria Ejecutiva del XVIII Congreso Cientfico Internacional

del Instituto Nacional de Ciencias AgrcolasTelfono: 53-47-861374

Fax: 53-47-863867E-mail: [email protected]

indices de calidad de suelo

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