UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN RECURSOS NATURALES RENOVABLES CALIDAD DEL SUELO EN DIFERENTES SISTEMAS DE USO DE LA TIERRA SECTOR AFILADOR- TINGO MARIA Tesis Para optar el título de: CONSERVACIÓN DE SUELOS Y AGUA PRESENTADO POR: KARIN DE LA CRUZ INUMA Tingo María - Perú INGENIERO EN RECURSOS NATURALES RENOVABLES MENCIÓN: 2019 UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN RECURSOS NATURALES RENOVABLES CALIDAD DEL SUELO EN DIFERENTES SISTEMAS DE USO DE LA TIERRA SECTOR AFILADOR –TINGO MARIA Autor : KARIN DE LA CRUZ INUMA Asesor : Ing. MSc. JUAN PABLO RENGIFO TRIGOZO Programa de Investigación : Ciencias básicas Línea (s) de Investigación : Biología y microbiología del suelo Eje temático de Investigación : Indicadores de la calidad del suelo Lugar de Ejecución : Distrito Rupa Rupa – departamento Huánuco Duración : Fecha de inicio : 14/11/2017 Término : 15/10/2018 Financiamiento : 2 530,20 FEDU : No Propio : Si Otros : No DEDICATORIA A Dios por iluminar mi camino y darme la sabiduría necesaria para afrontar con perseverancia y tenacidad cada reto en mi vida. Por acompañarme siempre: a mis padres Juan de La Cruz Majino y Elita Inuma Malpartida. Razón de ser de mi existencia, este logro también es suyo. A mis eternos hermanos, Juan, Liz, Sofía y Hemmer de la Cruz Inuma, que han deseado siempre mi realización personal y profesional; el cariño ha estado presente desde pequeñas a través de los años. A mis hijos que son la razón para seguir adelante: Nicole Elita Cueva de La Cruz, Angela Briana y Mateo Gianluca Isminio de La Cruz que son la bendición de mi hogar. AGRADECIMIENTOS A los miembros de jurado de la presente investigación Dr. José Lévano Crisóstomo presidente de jurado de tesis, Dr. Wilfredo Alva Valdiviezo, Ing. Jaime Torres García miembros de jurado, por los aportes brindados a la presente investigación. Al Ing. Juan Pablo Rengifo Trigozo, patrocinador del presente trabajo de investigación. A la Universidad Nacional Agraria de la Selva, mi alma mater por formarme profesionalmente. A la Facultad de Recursos Naturales Renovables, por aportar con sus conocimientos a fin de ser mejores profesionales y personas día a día. A los docentes del Departamento de Conservación de Suelos y Aguas, por sus perseverancias buscando la excelencia en nuestra carrera. A mi esposo Angel Crhistian Isminio Moreno el agradecimiento eterno, por las horas de esfuerzo y sacrificio para ver cumplidos mis sueños, y mi realización profesional. A mis amigos, con quienes he compartido momentos inolvidables que tendré grabados en mi corazón. ÍNDICE I. INTRODUCCIÓN...............…………………………………………………………….1 II. REVISIÓN DE LITERATURA………………………………………… .................. 4 2.1. Marco conceptual………….…………………………………………………….4 2.1.1. Suelo ………………………………………………………………………….4 2.1.2. Importancia del suelo ........................................................................................ 4 2.1.3. Calidad del suelo ............................................................................................... 5 2.1.4. Muestreo de suelos..................................................................................... 6 2.1.4.1. Tipos de muestreo ................................................................................... 6 2.1.4.2. Formas de muestreo ................................................................................ 7 2.1.5. Análisis de suelos.............................................................................................. 7 2.1.6. Propiedades físicas del suelo ............................................................................ 8 2.1.6.1. Textura .................................................................................................... 8 2.1.6.2. Clase textural .......................................................................................... 9 2.1.6.3. Densidad aparente ................................................................................. 10 2.1.6.4. Resistencia a la penetración .................................................................. 11 2.1.6.5. Temperatura .......................................................................................... 11 2.1.7. Propiedades químicas del suelo ...................................................................... 12 2.1.7.1. Reacción (pH) ....................................................................................... 12 2.1.7.2. El pH ..................................................................................................... 13 2.1.7.3. Escala del pH ........................................................................................ 13 2.1.8. Materia orgánica ............................................................................................. 14 2.8.1. Niveles de materia orgánica ..................................................................... 15 2.1.9. Capacidad de intercambio catiónico ............................................................... 15 2.1.9.1. Capacidad de intercambio catiónico en los suelos................................ 16 2.1.9.2. Factores del CIC ................................................................................... 17 2.1.9.3. Importancia de la capacidad de cambio ................................................ 17 2.1.10. El nitrógeno en el suelo ................................................................................ 18 2.1.11. El fósforo en el suelo .................................................................................... 19 2.1.12. El potasio en el suelo .................................................................................... 20 2.1.13. Sistemas de producción y prácticas de manejo ............................................. 21 2.1.14. Propiedades biológicas del suelo .................................................................. 22 2.1.14.1. Macrofauna del suelo ....................................................................... 23 2.1.15. Clasificación de la macrofauna edáfica y su importancia funcional ............ 25 2.1.16. Macrofauna y sus efectos sobre el suelo ....................................................... 27 2.1.17. Biomasa microbiana ..................................................................................... 29 2.1.18. La biodiversidad ........................................................................................... 29 2.1.18.1. Distribución de la biodiversidad ....................................................... 30 2.1.18.2. Valor de la biodiversidad .................................................................. 30 2.1.19. Diversidad de especies .................................................................................. 31 2.1.19.1. Riqueza biológica…………………….....…………………………31 2.1.19.2. Diversidad alfa…….…………………..........………………….….32 2.1.20. Efecto de diferentes sistemas de uso en la calidad del suelo ........................ 33 2.1.21. Importancia de la macrofauna en las propiedades del suelo ......................... 35 2.2. Estado del Arte…………….……………………………………………………35 2.2.1. Antecedentes de investigaciones realizadas ................................................... 35 III. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................ 42 3.1. Lugar de ejecución ............................................................................................. 42 3.1.1. Ubicación política .................................................................................... 42 3.1.2. Ubicación geográfica ............................................................................... 43 3.1.3. Clima ........................................................................................................ 43 3.1.4. Zona de vida............................................................................................. 43 3.1.5. Geología ................................................................................................... 43 3.1.6. Suelo ........................................................................................................ 44 3.1.7. Fisiografía ................................................................................................ 44 3.1.8. Pendiente…………………............ ……………………………………..44 3.1.9. Hidrografía ............................................................................................... 44 3.1.10. Accesibilidad………………….. . ……………………………………..44 3.2. Descripción de los lugares de muestreo ............................................................. 45 3.2.1. Parcela de Citrus sp (cítrico)………………………………………………45 3.2.2. Parcela con Coffea arabiga L. (café)…...…………………………………45 3.2.3. Parcela con Theobroma cacao L. (cacao)……...………………………….45 3.3. Materiales y equipos…………………………………………………………….45 3.3.1. Materiales…………….....…………………………………………………45 3.3.2. Equipos……………………….……………………………………………46 3.4. Tipo y nivel de investigación……………………………………………………46 3.4.1. Tipo de la investigación…….....…………………………………………..46 3.4.2. Nivel de la investigación……....………………………………………….47 3.5. Método y diseño de la investigación…………………………………………….47 3.5.1. Método de la investigación…........………………………………………. 47 3.5.1.1. Variable independiente...…....…………………………………….47 3.5.1.2. Variables dependientes..…………………………………………..47 3.5.2. Componentes en estudio……..……………………………………………48 3.4.3. Diseño de la investigación…......………………………………………….48 3.6. Enfoque metodológico…………………………………………………………..48 3.7. Metodología……………………………………………………………………..49 3.7.1. Determinar las propidades físicoquímica del suelo (textura, densidad aparente (Da), temperatura, resistencia a la penetración, pH, materia orgánica (MO), nitrógeno (N), fósforo (P), potasio disponible (K), capacidad de intercambio catiónico (CIC), en los tres sistemas de uso, sector afilador……………………………...……………………….….…..49 3.7.2. Identificar y cuantificar la cantidad y biomasa de organismos edáficos en los tres sistemas de uso, sector afilador…………..….…………………52 3.7.3. Determinar la densidad y diversidad de especies de macrofauna en los tres sistemas de uso de la tierra, sector afilador……………………………54 3.7.4. Evaluar la relación entre las caracteristicas fisicas-químicas de los tres sistemas de uso con las características biológicas……………..………..…57 IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN………..………………………………………………..59 V. CONCLUSIONES………………………………………………………………………...69 VI. PROPUESTAS A FUTURO……………………………………………………………..70 VII. REFERENCIAS ………………………………………………………………………...72 ANEXOS…………………………………………………………………………………..80 ÍNDICE DE TABLAS Tabla Página 1. Tamaño de las partículas del suelo ...................................................................................... 6 2. Agrupamiento general de las clases texturales .................................................................... 6 3. Densidad aparente y Densidad relativa de los suelos de acuerdo con su grupo textural..... 8 4. Relación textura/densidad aparente y porosidad del suelo .................................................. 8 5. Niveles de resistencia a la penetración del suelo................................................................. 9 6. Niveles de pH en el suelo .................................................................................................. 10 7. Intervalos de materia orgánica en el suelo ........................................................................ 11 8. Capacidad de intercambio catiónico para un pH ˃5.5 ....................................................... 13 9. Capacidad de intercambio catiónico para un pH < 5. ........................................................ 13 10. Niveles de contenido de nitrógeno .................................................................................... 14 11. Niveles de contenido de fósforo disponible ...................................................................... 14 12. Niveles de contenido de potasio disponible (K2O)............................................................ 15 13. Clasificación taxonómica de los organismos integrantes de la macrofauna ..................... 17 14. Actividades de la fauna en los procesos de descomposición y estructura del suelo ......... 19 15. Coordenadas UTM de los tres sistemas de uso de la tierra ............................................... 28 16. Parámetros físicos, químicos y biológicos del suelo (variables) ....................................... 36 17. Textura de los suelos en tres sistemas de uso de la tierra .................................................. 38 18. Densidad aparente, resistencia a la penetración y temperatura de los suelos……………. 39 19. Características químicas del suelo en los tres sistemas de uso de la tierra........................ 41 20. Macrofauna del suelo identificados en los tres sistemas de uso de la tierra ...................... 42 21. Densidad y biomasa de macrofauna del suelo en los tres sistemas de uso de la tierra ...... 43 22. Densidad de macrofauna a diferentes profundidades en tres sistemas de uso de la tierra . 44 23. Diversidad biológica metodo de Simpson y Shannon - Wienner en tres sistemas de uso . 45 24. Correlación entre las propiedades del suelo con la macrofauna en tres sistemas de uso ... 45 25. Parámetros físicos encontrados en los tres sistemas de uso de la tierra ............................. 55 26. Unidades taxonómicas encontradas en el sistema de uso con cacao .................................. 55 27. Unidades taxonómicas encontrados en el sistema de uso con café .................................... 56 28. Unidades taxonómicas encontradas en el sistema de uso con cítricos ............................... 56 ÍNDICE DE FIGURAS Figura Página 1. Diagrama de muestreo de suelos para el análisis físico y químico en los tres sistemas.... 32 2. Esquema del plan de muestreo. ......................................................................................... 34 3. Muestreo de suelo en el sistema de uso con cacao. ........................................................... 57 4. Medicion de la resistencia a la penetración del suelo en el sistema con cacao. ................ 57 5. Pendiente del suelo en el sistema con cacao. .................................................................... 58 6. Georreferenciación del sistema de uso con cacao ............................................................. 58 7. Muestreo de suelo para densidad aparente en el sistema de uso con cacao. ..................... 59 8. Identificación de macrofauna en el sistemas de uso con cacao ......................................... 59 9. Medición de la resistencia del suelo en el sistemas de uso con café ................................. 60 10. Georreferenciación del sistema de uso con café................................................................ 60 11. Medición de la pendiente del suelo en el sistema de uso con café .................................... 61 12. Muestreo del suelo en el sistema de uso ............................................................................ 61 13. Densidad aparente en el sistema de uso con café .............................................................. 62 14. Identificación de macrofauna en el sistema de uso con café ............................................. 62 15. Sistema de uso con cítrico ................................................................................................. 63 16. Muestreo del suelo en el sistema de uso con cítrico .......................................................... 63 17. Medición de la resistencia del suelo en el sistema de uso con cítrico ............................... 64 18. Georreferenciación del sistema de uso con cítrico ............................................................ 64 19. Lombriz de tierra ............................................................................................................... 65 20. Espécimen del orden Isópoda ............................................................................................ 65 RESUMEN La investigación se realizó en el sector afilador, distrito de Rupa Rupa, provincia Leoncio Prado. El objetivo fue determinar las propiedades físicas y químicas del suelo (textura, densidad aparente (Da), temperatura del suelo, resistencia a la penetración del suelo, pH, materia orgánica (MO), nitrógeno (N), fósforo (P), potasio disponible (K), capacidad de intercambio catiónico (CIC), identificar y cuantificar la cantidad y biomasa de organismos edáficos, determinar la densidad y diversidad de especies de macrofauna y evaluar la relación entre las características físico - químicas de los tres sistemas de uso del suelo con las características biológicas La evaluación se realizó en tres sistemas de uso de suelo (cultivo de cacao, cítricos y café), a través de un muestreo de suelo y un transecto con cinco monolitos de 25 x 25 x 30 cm de profundidad por sistema Los suelos de los tres sistemas tienen una textura franca a franca, típica densidad aparente y alta resistencia a la penetración, temperatura de 24,2 °C, química Hay pobreza en nutrientes, baja fertilidad para cultivos tolerantes a ácidos La macrofauna presentó 10 órdenes y 17 familias con 361 individuos en el tres sistemas de uso de la tierra, predominantemente los órdenes himenópteros y oligoquetos. A mayor valor del índice de SHANNON mostró una mayor biodiversidad del ecosistema, con un valor mayor al 60% de SIMPSON existe una mayor diversidad, el sistema de aprovechamiento con café y cítrico presentó buena diversidad de especies respectivamente. Los sistemas de uso de suelo ricos en biomasa fueron los cultivos de café y cítricos (11,2 y 10,2 g/m-2), debido a la estructura trófica del suelo, compleja y dinámica en los primeros centímetros de profundidad. La abundancia y biomasa de macroinvertebrados en los tres sistemas de uso de suelo se presentó en la capa superficial de 0 - 10 cm. La relación entre las características fisicoquímicas y biológicas determinó que las densidades de microorganismos en el suelo tienen un efecto positivo con el contenido de nitrógeno, un mayor contenido de materia orgánica en el suelo conduciría a una disminución de la resistencia a la penetración, y una buena cantidad de potasio del suelo a un aumento de la biomasa edáfica. Palabras claves: propiedades, suelos, diversidad, sistemas, abundancia, biomasa. ABSTRACT The research was carried out in the sharpener sector, Rupa Rupa district, Leoncio Prado province. The objective was to determine the physical and chemical properties of the soil (texture, apparent density (Da), soil temperature, resistance to soil penetration, pH, organic matter (MO), nitrogen (N), phosphorus (P), potassium available (K), cation exchange capacity (CIC), identify and quantify the amount and biomass of edaphic organisms, determine the density and diversity of macrofauna species and assess the relationship between the physical - chemical characteristics of the three systems of use of the land with the biological characteristics The evaluation was carried out in three land use systems (Cocoa, citrus and coffee cultivation), through a soil sampling and a transect with five monoliths of 25 x 25 x 30 cm depth per system The soils of the three systems of land use have a frank to loamy texture, typical apparent density and high penetration resistance, temperature of 24,2 ° C, chemical There is poverty in nutrients, low fertility for acid-tolerant crops. The macrofauna presented 10 orders and 17 families with 361 individuals in the three systems of land use, predominantly the hymenoptera and oligochaeta orders. Higher value of the SHANNON index showed a greater biodiversity of the ecosystem, with a value greater than 60% of SIMPSON there is a greater diversity, the use system with coffee and citrus presented good diversity of species respectively. The land use systems rich in biomass were coffee and citrus crops (11,2 and 10,2 g/m-2), due to the trophic structure of the soil, complex and dynamic in the first centimeters of depth. The abundance and biomass of macroinvertebrates in the three land use systems was presented in the 0 - 10 cm surface layer. The relationship between the physicochemical and biological characteristics determined that the densities of microorganisms in the soil have a positive effect with the nitrogen content, a higher content of organic matter in the soil would lead to a decrease in penetration resistance, and a good amount of potassium from the soil to an increase in edaphic biomass. Keywords: properties, soils, diversity, systems, abundance, biomass. 1 I. INTRODUCCIÓN El suelo es un recurso natural no renovable que sufre degradación cuando se utiliza para actividades agrícolas sin el control adecuado, lo que limita su capacidad productiva y su idoneidad. Como parte del dispositivo natural y social, cumple características fundamentales de naturaleza biológica, nutritiva, depurativa y de ayuda mecánica. Alberga numerosas y numerosas especies microbianas, animales y vegetales responsables de la actividad metabólica, crítica para la formación, el funcionamiento y la fertilidad del suelo, lo que provoca el deterioro del suelo agradable. Los suelos de la provincia de Leoncio Prado son objeto de distintas prácticas agrícolas que, al ser utilizadas sin el debido control, afectan su potencial productivo, perdiendo por ello su integridad estructural y orgánica. A partir del momento en que un sistema herbáceo é alterado para aumentar las actividades agrícolas, los mejores cambios surgen dentro de las propiedades del suelo y su biota asociada. La presente investigación se justifica contemplando la necesidad de identificar aquellas prácticas agrícolas o usos insuficientes del suelo que tienen un efecto nocivo sobre la grandeza del suelo; para ello, la investigación determinará la bondad de los suelos tomando como referencia las características físicas, químicas y biológicas que tal información nos permitirá reconocer su funcionalidad en el corto, mediano y largo plazo, con miras a su recuperación o auge. Sin embargo, pese a la importancia para la vida, el suelo no ha recibido de la sociedad la atención que merece, por lo que urge el reto de enfrentar el triple desafío de intensificar, preservar e incrementar su calidad; para tal efecto es necesario conocer la calidad del suelo en tres sistemas de uso de la tierra en el sector afilador provincia de Leoncio Prado, departamento de Huánuco, por lo que se genera la siguiente interrogante: ¿los sistemas de uso influyen en la calidad del suelo en el sector afilador, distrito de Rupa Rupa, provincia de Leoncio Prado? Por consiguiente, se plantea la hipótesis: Ha: los sistemas de uso influyen en la calidad del suelo en el sector afilador, distrito de Rupa Rupa, provincia de Leoncio Prado; Ho: los sistemas de uso no influyen en la calidad del suelo en el sector afilador, distrito de Rupa Rupa, provincia de Leoncio Prado”. En base a lo propuesto se plantearon los siguientes objetivos: 1.1. Objetivo general Determinar la calidad del suelo en diferentes sistemas de uso sector afilador, distrito de Rupa Rupa, provincia de Leoncio Prado. 2 1.2. Objetivo específico - Determinar las propiedades fisicoquímicas del suelo (textura, densidad aparente (Da), temperatura, resistencia a la penetración, pH, materia orgánica (MO), nitrógeno (N), fósforo (P), potasio disponible (K), capacidad de intercambio catiónico (CIC), en los tres sistemas de uso sector afilador. - Identificar y cuantificar la cantidad y biomasa de organismos edáficos en los tres sistemas de uso, sector afilador. - Determinar la densidad y diversidad de especies de macrofauna en los tres sistemas de uso, sector afilador. - Evaluar la relación entre las características físicas – químicas de los tres sistemas de uso con las características biológicas. 28 II. REVISIÓN DE LITERATURA 2.1. Marco conceptual 2.1.1. El suelo El MINAG (2011) Explica que el suelo es un sistema dinámico y complejo donde emergen fenómenos físicos, químicos y biológicos de nivel profundo. Cubre la superficie de la corteza terrestre como una manta ininterrumpida. Además de ayudar y aportar nutrientes a las plantas, el suelo también alberga una variedad de organismos, según Álvarez (2008); de hecho, los suelos albergan algunos de los grupos biológicos más diversos del planeta. Mientras que Kramer (1989) afirma que el suelo es un sistema complejo formado por diferentes proporciones de cuatro componentes: aire, suelo disuelto, materia orgánica muerta y restos de minerales o rocas, que conforman la matriz sólida y su espacio poroso, respectivamente. 2.1.2. Importancia del suelo Chilón (2014) explica que el suelo es un cuerpo herbáceo e imparcial, complejo y dinámico, que se encuentra en el mejor equilibrio, reacciona a los estímulos como un "ente vivo", nace, crece, se desarrolla y puede morir, y merece ser apreciado por su fragilidad. El suelo que se origina de la roca "madre" que promueve la manera geológica mediante los movimientos de los minoristas climáticos, y manera a los microorganismos cobrar "existencia" y emerger como un cuerpo "residente", en consecuencia la idea para la curación de suelos eficientes, degradados, contaminados es regenerar la vida biológica del suelo. 2.1.3. Calidad del suelo La excelencia y la aptitud del suelo son conceptos iguales, que no siempre se consideran sinónimos (Doran y Parkin, 1994). La calidad debe interpretarse como la utilidad del suelo para un fin específico a lo largo de una amplia escala temporal (Carter et al., 1997). 29 El reino de las casas dinámicas del suelo junto con el material orgánico ser contado contenido, la variedad de organismos, o mercancía microbiana en un momento seleccionado constituye la aptitud del suelo (Romig et al., 1995). Debido a la falta de distinción entre tierra y suelo en el pasado, esta idea a menudo se equiparaba con la productividad agrícola. Las buenas tierras eran aquellas que aumentaban la producción y al mismo tiempo reducían la erosión. Se habían desarrollado estructuras basadas en esas ideas para categorizarlas. (Doran y Parkin, 1994). Aunque la tecnología del suelo es importante, no se ha desarrollado hasta el punto de poder especificar lo que se entiende por excepcional. (Rodríguez, 2012). 2.1.4. Muestreo de suelos Dado que será necesario el cumplimiento del análisis, se trata de una práctica muy delicada si el patrón se ha interpretado incorrectamente, unos buenos métodos o equipos de laboratorio no ayudarán mucho. El muestreo debe tener en cuenta los diferentes tipos de suelos en función de la ubicación del terreno y la intensidad del perfil. Un técnico de laboratorio debe manipular (manejar) muestras adecuadamente y utilizar el equipo y los reactivos adecuados para producir un análisis de suelo preciso, entre otras cosas. (Forsythe, 1975). 2.1.4.1. Tipos de muestreo - Muestreo superficial del suelo. Implica recolectar muestras de la capa cultivable, que suele tener entre 20 y 30 cm de espesor. Para diagnosticar la fertilidad actual y determinar las aplicaciones de fertilización, se realiza este muestreo. 2.1.4.2. Formas de muestreo Los suelos cambian de horizontal (suelo) como vertical (profundidad), por lo que en el muestreo es muy importante incluir toda la variabilidad para no deben tomarse en la parte más baja de zanjas, lugares en los que se acumule material vegetal, lugares en los que se hayan producido quemas, regiones pantanosas o zonas en las que se hayan 30 acumulado sales. Las proximidades del terreno elegidas para el muestreo tienen que ser homogéneas para el objetivo de la evaluación y, por lo tanto, tener mayor precisión (Azabache, 1991). 2.1.5. Análisis de suelos Es una técnica que utiliza técnicas analíticas físicas y/o químicas para medir la fertilidad del suelo. El método implica extraer un componente del suelo y ponerlo en una forma que pueda identificarse con la ayuda de técnicas analíticas. (Forsythe, 1975). 2.1.6. Propiedades físicas del suelo Según Chen (2000), los indicadores deberían incluir la profundidad del suelo, la densidad aparente, la tasa de infiltración de agua en el suelo y la textura del suelo. Brejeda y Moorman (2001), declarado por el uso de Acevedo et al. (2005) sostienen que la relación entre la textura del suelo y la disponibilidad de agua, la porosidad y la infiltración; la relación entre densidad aparente y conductividad hidráulica; y la relación entre la estabilidad de la combinación y la resistencia a la erosión y el contenido material del suelo. Según Sánchez (2007), las características se refieren a las particularidades que ayudan a identificar el suelo, como textura, estructura, color, composición mineralógica, densidad evidente, etc. Las propiedades, por su parte, hace referencia al comportamiento que muestra el suelo como consecuencia de sus propiedades, como por ejemplo, capacidad de retención de humedad, coeficientes hídricos, aireación, porosidad, permeabilidad, etc. 2.1.6.1. Textura Se utiliza para expresar en porcentaje cuánta arena, limo y arcilla hay. La mayoría de las partículas efectivas en la porción mineral del suelo con diámetros inferiores a 2 mm son relevantes para la edafología. (Sánchez, 2007). Es la distribución de las que son susceptibles a la degradación, como la agregación del suelo, la disponibilidad de 31 humedad del suelo, la aireación del suelo, la disponibilidad de nutrientes y la resistencia a la penetración de las raíces. Tabla 1. Tamaño de las partículas del suelo. 2.1.6.2. Clase textural Estas combinaciones son tan numerosas porque la base de las clases de textura son mezclas excepcionales de limo, arena y arcilla. Sin embargo, sólo se han establecido doce instrucciones texturales fundamentales, y éstas están indexadas de acuerdo con la creciente fracción satisfactoria del suelo, se denominan: (Zavaleta, 1992). Tabla 2. Agrupamiento general de las clases texturales 32 Las combinaciones de arena, limo y arcilla normalmente se describen de las siguientes maneras: 2.1.6.3. Densidad aparente Los indicadores de compactación y limitaciones en el crecimiento de las raíces incluyen la densidad aparente del suelo. La DA del suelo normalmente cae entre 1,0 y 1,7 g/cm3 y incrementa con la profundidad del perfil. (Acevedo y Martínez, 2003). Los suelos más arenosos frecuentemente tienen valores más altos entre 1,35 y 1,85 kg/dm3 debido a la relación entre la densidad y la textura del suelo (Jaramillo, 2003). Según Lok (2005), los sistemas agroforestales tienen mayores posibilidades de recuperar la densidad del suelo que los cultivos de café cultivados a pleno sol. 33 Tabla 3. Densidad aparente y Densidad relativa de los suelos de acuerdo con su grupo textural. Tabla 4. Relación textura/densidad aparente y porosidad del suelo. 2.1.6.4. Resistencia a la penetración Según USDA (1999), los cambios en la porosidad del suelo, la resistencia mecánica y la densidad aparente tienden a limitar el crecimiento de las raíces a niveles críticos. Entre los rangos de bajo > 2 g/cm3, medio 2 g/cm3 y alto o adecuado < 2 g/cm3 se encuentra la resistencia del suelo. 34 Tabla 5. Niveles de resistencia a la penetración del suelo. 2.1.6.5. Temperatura 2.1.7. Propiedades químicas del suelo El análisis del pH de un suelo y sus constituyentes químicos (nutrientes) está incluido en la definición de composición química del suelo. Su análisis es fundamental para seleccionar las plantas más adecuadas, gestionar de forma más eficaz la fertilización de los cultivos y conseguir los mejores rendimientos de los cultivos. (Acevedo et al., 2005). Huerta (2010) analiza la composición química del suelo, incluidos sus componentes orgánicos e inorgánicos, así como los fenómenos que se producen por la interacción de estos elementos. Según Álvarez (2008), los rasgos químicos importantes incluyen la presencia de macro y micronutrientes, el pH y la capacidad de realizar un intercambio catatónico. Puedes crear un sustrato adecuado para el crecimiento del cultivo logrando un equilibrio entre estos tres elementos. 2.1.7.1. Reacción (pH) La característica química más importante de un suelo, expresada en términos de pH, puede ser la reacción del suelo. Esto afecta las características químicas y biológicas del suelo, así como la disponibilidad de la mayoría de los nutrientes (Fassbender, 1987). Según Sánchez (2007), la reacción del suelo afecta profundamente no sólo la existencia de los microorganismos y los procesos significativos en los que intervienen, sino el grado en que son asimilables muchos elementos químicos cruciales para la planta. 35 2.1.7.2. El pH 2.1.7.3. Escala del pH Establecida en una recta numérica que va del 0 al 14, en la tierra se encontraron valores entre 3,5 y 1,0. La Tabla 6 proporciona algunas conclusiones generales y valores de pH, pero debido a su importancia en el uso de la tierra, el grado de acidez y alcalinidad se ha modificado significativamente para corresponder con esas conclusiones. (Zavaleta, 1992). Entre 6,5 y 7,5 es el rango de pH ideal para el desarrollo de las plantas. Debido a la toxicidad, los valores de pH por encima o por debajo de este rango pueden ser problemáticos. Es más probable que surjan problemas en suelos con un pH entre 5,8 y 7,5 que en suelos con un pH mayor o menor. Tabla 6. Niveles de pH del suelo 2.1.8. Materia orgánica Los autores se refieren al componente orgánico que es vital para el suelo como humus o materia orgánica. Aunque no existe una definición universalmente aceptada de humus, generalmente se entiende que hace referencia a "una variedad de sustancias orgánicas, de color marrón o negruzco, que se producen por la descomposición de materiales orgánicos 36 que son únicamente de origen vegetal". Su valor en el suelo se determina multiplicando su contenido total de N por 20 porque contiene alrededor del 5% de nitrógeno (Navarro, 2003). Asimismo, según Zavaleta (1992), la materia orgánica es necesaria para que un suelo tenga una constitución saludable. El compost se puede aplicar a suelos arenosos para mejorar su consistencia, y los suelos arcillosos también pueden beneficiarse de la adición de materia orgánica. 2.1.8.1. Niveles de materia orgánica Tabla 7. Intervalos de materia orgánica en el suelo 2.1.9. Capacidad de intercambio catiónico Una de las propiedades necesarias de la tierra es su CIC, que se refiere a su capacidad de retener cationes cargados positivamente a pesar de tener sus propias cargas negativas (complejo coloidal). Existe una correlación entre textura y variabilidad, esta última aumenta en suelos de textura fina y disminuye en suelos de textura gruesa porque las arenas y las margas arenosas son deficientes en humus y arcilla coloidal.. (Fassbender, 1987). 2.1.9.1. Capacidad de intercambio catiónico en los suelos influenciadas por el sodio y el hidrógeno. Una parte importante de los cationes en suelos ácidos son hidrógeno y aluminio en diversas formas. Los tipos, cantidades y combinaciones de materia orgánica, así como los tipos, cantidades y estados de descomposición de los minerales arcillosos, afectan la 37 CIC. Con energías de enlace diferentes, los cationes no se retienen. Los cationes sólo se unen esporádicamente a los sitios de intercambio de la MO. Los cationes divalentes como Ca2+ y Mg2+ están más firmemente unidos por arcillas de alta capacidad de intercambio que el K+. La disponibilidad de nutrientes puede verse afectada por esta cualidad. Para un determinado nivel analítico o porcentaje de saturación de un elemento, los suelos con arcillas caoliníticas exhibirán una mayor disponibilidad relativa debido a su menor energía de enlace. Se denomina base saturada si la CIC está neutralizada principalmente por Ca, Mg, K y Na. Sin embargo, el suelo tiene una saturación de bases baja o una saturación de ácido alta si los cultivos o los lixiviados han eliminado la mayoría de los cationes básicos. La saturación ácida está determinada por las cantidades totales de cationes ácidos en relación con la CIC. Esto sirve como indicador de cuánta cal requiere aplicar un suelo. (Cepeda, 1991). 2.1.9.2. Factores de CIC El tamaño de las partículas es uno de los muchos elementos que determinan la CIC del suelo. La capacidad de cambio aumenta con el tamaño de las partículas y depende del tipo de cationes intercambiables (monovalentes, divalentes, grandes, etc.). Los 2.1.9.3. Importancia de la capacidad de cambio 38 Tabla 8. Niveles de la capacidad de intercambio catiónico (pH > 5,5) Tabla 9. Niveles de la capacidad de intercambio catiónico (pH < 5,5) 2.1.10. El nitrógeno en el suelo Debido a esto, la mayor parte del N en los suelos minerales está en la materia orgánica que las plantas y los microorganismos que dependen de ellos mueren y dejan en el suelo. Asi el N es aprovechable por las plantas. La cantidad de N en el suelo cambia más que la de otros nutrientes que también se absorben y son necesarios para el crecimiento de los cultivos (Navarro, 2003). Los aportes de MO y la fijación bacteriana del nitrógeno del aire permiten que el nitrógeno llegue al suelo. Las plantas, los animales y los microorganismos lo utilizan en el suelo y lo incorporan a sus tejidos. (Fernández, 2006). Para Sánchez (1981) Tabla 10. Niveles de contenido de nitrógeno. 39 2.1.11. El fósforo en el suelo El macronutriente que más restringe el rendimiento de los cultivos es el fósforo. Se considera un nutriente crucial para las plantas porque afecta una amplia gama de fases bioquímicas celulares. La única fuente de entrada al sistema es la adición de fertilizantes fosfatados, y las únicas fuentes importantes de producción son la extracción de los granos cosechados, la erosión, la escorrentía y la lixiviación. (Navarro, 2003) que se asimile, es necesario que esté como H2PO4- o HPO4=, en la disolución del suelo. De manera similar, dado que la forma HPO4= del fósforo es la más asimilable, la absorción de P por los cultivos sería típica a pH bajo, es decir, cuando la solución del suelo tiene una acidez notable (Navarro, 2003). La concentración promedio de este elemento es de 180 mg/kg, a pesar de que Sánchez (1981) menciona que está relacionado con la cantidad de MO y la textura del suelo. Sin embargo, este elemento se ve obstaculizado por la fijación al suelo. Tabla 11. Niveles de contenido de fósforo (Método de Olsen) 2.1.12. El potasio en el suelo Es un componente crucial de la nutrición de todos los seres vivos. Al igual que la necesidad de nitrógeno, las verduras requieren grandes cantidades de este nutriente. Se sabe que el dióxido de potasio activa más de 60 enzimas, que es una parte importante de muchos procesos metabólicos como la fotosíntesis, la síntesis de proteínas y la síntesis de carbohidratos. El dióxido de potasio también afecta el equilibrio hídrico y el crecimiento merismático. El K promueve el desarrollo vegetativo, la fructificación, la maduración y la calidad del fruto al participar en estos procesos metabólicos (Navarro, 2003). Según Guerrero (2000), es un nutriente necesario para todos los seres vivos. Al igual que la necesidad de nitrógeno, las verduras requieren grandes cantidades de este nutriente. Se sabe que el potasio activa más de 40 Tabla 12. Niveles de contenido de potasio 2.1.13. Sistemas de producción y prácticas de manejo La cantidad de materia orgánica aumenta, el suelo se vuelve más estable, puede almacenar más agua y se reducen las fluctuaciones de temperatura en el suelo. (Brown et al. 2000). Los invertebrados se benefician de los desechos de la superficie de varias maneras, incluso como fuente de alimento, hábitat y como medio para ayudar a mantener el microclima del suelo. (FAO, 2002). Dependiendo de la variación espacial y temporal, existen dos formas de analizar el impacto de la vegetación. El tipo, diversidad y manejo de las especies vegetales tienen un impacto en la macrofauna del suelo. (Dubs et al. 2004). La hojarasca es más heterogénea en ambientes con una cobertura vegetal diversa, como pastos o campos naturales, y como resultado, hay más recursos disponibles para la colonización, lo que conduce a un incremento de la diversidad de la fauna del suelo. (FAO, 2002). 2.1.14. Propiedades biológicas del suelo El beneficio de actuar como indicadores tempranos del deterioro o mejora del suelo proviene del hecho de que las características biológicas del suelo son muy dinámicas. Como indicadores biológicos, Sánchez (2007) utiliza el potencial de mineralización del nitrógeno, la respiración edáfica y el C y N de la biomasa microbiana. El rendimiento de los cultivos y el número de gusanos también se consideran indicadores biológicos. Además, responden rápidamente a los cambios en el uso de la tierra, son sensibles al estrés ambiental y son fáciles de medir. Las características biológicas y bioquímicas, como la respiración del suelo, la biomasa microbiana, las actividades enzimáticas, 41 los microorganismos y otras, son más sensibles y útiles para interpretar la dinámica de la MO y en las fases que transforman los residuos orgánicos.(Acevedo y Martínez, 2003). Mientras que Restrepo (2002) afirma que la actividad de organismos fijadores de N, simbióticos o de vida libre, así como de organismos depredadores de desechos orgánicos que consiguen energía de esos desechos y que participan en la mineralización de los nutrientes presentes en los desechos, son entre las propiedades microbiológicas. 2.1.14.1. Macrofauna del suelo Según Ramírez y Gonzales (1999), la macrofauna está formada por criaturas con un tamaño entre 2 y 20 milímetros. La macrofauna puede construir galerías para vivir y moverse activamente por el suelo. Este grupo está formado por oligoquetos (lombrices de tierra), isópodos, quilópodos, diplopodos, arácnidos, moluscos y formícidos. Se les conoce como macroinvertebrados, y según Coyne (2000) incluyen organismos con un diámetro mayor a 2 mm y una longitud que oscila entre 10 y 200 mm. Porta et al. (1999) Se comparan con todos los visibles a simple vista, organismos de tamaño variable que conforman la fracción orgánica del suelo junto con otros organismos, plantas secas y residuos de origen animal. Los animales con un ancho corporal de más de 2 mm que se clasifican en varios filos, clases y órdenes forman este grupo. Tabla 13. Clasificación taxonómica de los organismos integrantes de la Macrofauna. 42 - Importancia de la macrofauna del suelo Dado que los niveles tróficos de la biota del suelo son responsables de la descomposición gradual de los desechos orgánicos, lo que permite el proceso de reciclaje de nutrientes, la biota del suelo tiene un impacto significativo en la dinámica de los nutrientes. Estos organismos también alteran y producen agregados, aumentan la porosidad y la infiltración de agua, y alteran las propiedades físicas del suelo formando galerías y túneles. (Lok, 2005). 2.1.15. Clasificación de la macrofauna edáfica y su importancia funcional Según Lavelle et al. (1992), citados por Brown et al. (2000), Los organismos que componen la fauna edáfica de la Tierra viven toda o una parte de su vida en la superficie inmediata del suelo, en troncos en descomposición y en la hojarasca. (e.g. tuzas). Para que estos 43 especies), aunque las termitas, las hormigas y las lombrices de tierra suelen dominar en términos de abundancia y biomasa. Toda la macrofauna puede tener una biomasa de varias toneladas por hectárea y una abundancia de varios millones de individuos por hectárea. La diversidad de la macrofauna edáfica tropical puede superar el millar de especies en ecosistemas complejos, a pesar de que aún no contamos con información exacta sobre este tema. (como los bosques tropicales). 2.1.16. Macrofauna y sus efectos sobre el suelo La fauna que excava tritura y combina los componentes de la tierra, esto ayuda a estructurarlo y promueve el desarrollo de horizontes Bw, permeabilidad y aireación. Debido a los efectos de la bioturbación (perturbación de la fauna), algunas de sus características pueden desaparecer cuando actúa sobre horizontes preexistentes. Cuando predomina una determinada población animal, el volumen trabajado por la fauna tiende a homogeneizarse, lo que establece una diferencia muy marcada respecto al material subyacente. El epipedio puede sufrir modificaciones importantes como resultado de una actividad biológica extremadamente intensa y, como resultado, puede volverse muy espeso y estar compuesto casi en su totalidad por excrementos y galerías rellenas. Este tipo de horizonte, que es típicamente un epipedio mólico, se identifica por el elemento formador de grupos grandes Verm (como en Verudoll o Vermustoll). (Blair et al., 1996). Los artrópodos, especialmente los colémbolos, que viven en los 5 cm superiores del suelo, constituyen la mayor parte de la macrofauna. Los colémbolos aumentan la superficie de la materia orgánica al romperla. Al mezclar materia orgánica y componentes minerales, las lombrices de tierra tienen un papel crucial en el suelo. Se cree que la cantidad de suelo contenida en los 22 cm superiores de un suelo es llevada a la superficie por las lombrices de tierra en 50 años a un ritmo de 10 toneladas por 0,4 ha/año en promedio. 44 Tabla 14. Actividades de la fauna en los procesos de descomposición y la estructura del suelo. 2.1.17. Biomasa microbiana 2.1.18. La biodiversidad biológica es inventariar el área. Un inventario implica la catalogación de los componentes presentes en un momento y lugar específicos. Teóricamente, los inventarios implican muestrear, catalogar, cuantificar y mapear diferentes tipos de entidades, incluidos genes, personas, poblaciones, especies, ecosistemas y paisajes, así como combinar los datos para el estudio. Los inventarios deben contener algo más que listas. En términos generales, combinan datos ecológicos sistemáticos para dar una imagen de la biodiversidad en un momento y lugar determinados y así establecer el conocimiento fundamental para analizae su cambio. Según Pagiola y Ota (1997), la diversidad biológica, también conocida como biodiversidad, se refiere 45 a la diversidad de todos los seres vivos, así como a los complejos ecológicos donde coexisten. De todos los sistemas agroforestales, los agroforestales tienen el mayor potencial para proteger la biodiversidad. Son estructuralmente muy similares a los bosques, contienen múltiples estratos de vegetación, tienen una alta densidad de árboles y una alta diversidad florística. 2.1.18.1. Distribución de la biodiversidad Las especies están distribuidas de manera desigual entre los diferentes grupos de organismos y en todo el mundo. Ha habido poco más de 1,5 millones de descripciones de especies vivas. Un millón de ellos están relacionados con animales y 500.000 están relacionados con plantas. Los insectos constituyen el 53% de todos los seres vivos 2.1.18.2. Valor de la biodiversidad Según Etter (1991), se refiere a la variedad de sistemas biológicos a nivel genético, de especies y de sistemas ecológicos; como resultado, la biodiversidad son los datos genéticos presentes en la biota, la variedad de hábitats, ecosistemas y fases ecológicas, así como la variedad de especies de plantas, animales y microorganismos que viven en la Tierra. Sin embargo, también reciben atención los niveles genético y ecosistémico. Las especies son el foco principal de las discusiones sobre biodiversidad. 2.1.19. Diversidad de especies Según Franco (1989), Existen numerosos índices que estiman la diversidad de una comunidad, pero los fundados en la teoría de la información se han fortalecido a pesar de sus limitaciones. Este último determina la probabilidad de que dos individuos seleccionados al azar dentro de una comunidad infinita sean de la misma especie. 46 El interés en analisis de conservación de la naturaleza se centra en cambios en la riqueza de especies; dada esta presunción, es necesario usar un índice que considere especies raras, o especies menos comunes, de ahí el índice de Shannon-Wiener. 2.1.19.1. Riqueza biológica 2.1.19.2. Diversidad alfa Haft et al. (2001) afirmaron que se cree que la riqueza de especies de una comunidad es homogénea. Con una mentalidad pragmática, el concepto de diversidad alfa para esta estrategia se restringió al grupo de especies indicadoras que coexisten en regiones uniformes del paisaje. El segmento de vegetación que estudiamos, que se ubica en esta zona, es la unidad de muestreo; normalmente es comparable a una muestra comunitaria. Por supuesto, debido a factores como la pendiente del terreno, los efectos de los bordes, la distancia a los cuerpos de agua, etc., puede haber heterogeneidad dentro de cada segmento. Aunque su inclusión complica el diseño y aumenta el tiempo y el esfuerzo necesarios para la recopilación de datos, estas variables o factores se incluyen en el diseño de muestras para permitir un estudio más preciso. Mientras que Halffter et al. (2001) mencionaron que después de determinar la diversidad alfa para cada segmento, se puede combinar datos de múltiples segmentos para conseguir información relacionada con cada tipo de vegetación y manejo de la tierra o área protegida dentro de un área protegida, o una combinación de los mismos. Franco (1989) sugiere que se han desarrollado diversos índices para cuantificar la diversidad, así tenemos: Consideración de criterios de heterogeneidad. - Índice de diversidad de Shannon - Wienner (H’) H´ = -   S i pipi 1 log …………………………………..………..(1) Los valores obtenidos con este índice suelen oscilar entre 1,5 y 3,5 y rara vez superan los 4,5. Shannon-Wienner puede utilizarse en estudios sobre 47 conservación de la naturaleza porque es sensible a los cambios en la abundancia de especies raras. (Moreno, 2001). - Índice de Equitatividad E = J = MAXH H  ………………………………………………(2) E: Equitatividad 2.1.20. Efecto de diferentes sistemas de uso en la calidad del suelo Los aspectos fisicoquímicos y biológicos del suelo, así como sus interacciones, están incluidos en la calidad del suelo. Debido a que la calidad o salud del suelo es un concepto integrado, se deben medir todos los parámetros. Pero dependiendo del suelo, la aplicabilidad de cada parámetro cambia. En algunas zonas del país donde la salinidad no es un problema, por ejemplo, es posible que la prueba de salinidad de la CE no sea aplicable. (Doran y Lincoln, 1999). Un incremento o reducción en el valor de algunas propiedades generalmente indica qué tan bien se está comportando un suelo. Por ejemplo, un incremento en la cantidad de macroporos, un aumento en el tamaño y la estabilidad de los agregados y un aumento en la materia orgánica pueden conducir a un aumento en la tasa de infiltración o aireación. (Porta et al. 1999). 2.1.21. Importancia de la macrofauna en las propiedades del suelo La materia orgánica y el contenido de humedad, el pH, la estructura del suelo y la aireación, así como otras características fisicoquímicas del suelo dañan directa e indirectamente a la fauna que allí habita. (Dubs et al. 2004). Según Zerbino y Morón (2003), existe una correlación entre el contenido de nitrógeno total y carbono orgánico y la densidad de Coleoptera y Oligochaeta. Las altas densidades de lombrices de tierra se sustentan en suelos ricos en bases y bien drenados donde 2.2. Estado del Arte 2.2.1. Antecedentes de investigaciones realizadas En su estudio de 2003, Acevedo y Martínez examinaron cómo la labranza afectaba las características físicas, químicas y biológicas del suelo. La materia orgánica del 48 suelo se reduce como resultado de las técnicas tradicionales de labranza utilizadas para intensificar la agricultura, incluida la inversión del suelo. Con residuos en la superficie del En su investigación, realizado con cinco repeticiones para cada suelo a lo largo de un transecto, Cárdenas (2008) buscó comprender la dinámica de la mesofauna edáfica, cuantificarla y clasificarla, así como reconocer la relación con la materia orgánica a nivel de órdenes predominantes en el suelo, en diferentes estratos. Dado la existencia de una correlación directa entre el número de miembros de la mesofauna y la cantidad de MO presente, el suelo con cobertura forestal presenta el mayor número de individuos representativos de la mesofauna, con un estimado de 16,304 individuos por m2, en comparación con el suelo degradado, el cual tiene un estimado de 448 individuos por m2y la cantidad más baja entre los cuatro suelos evaluados. Barra (2016) al definir los indicadores fisicosquímicos y biológicos en cuatro sistemas de uso del suelo en la microcuenca Picuroyacu Castillo Grande se ha encontrado al bosque secundario con densidad aparente (1,90 g/cm3), textura franco arcilloso, resistencia a la penetración (1,4 kg/cm2), pH fuertemente ácido, alto contenido de MO y N, medio en P y bajo en K. Cacao, textura franca arcillo arenoso, densidad aparente (2,00 g/cm3), resistencia a la penetración (1,4 kg/cm2), pH moderadamente ácido, alto contenido de MO, N y P y medio en potasio. Café, textura franca, densidad aparente (2,00 g/cm3), resistencia a la penetración (1,5 kg/cm2), pH extremadamente ácido, contenido medio de MO, N y P y K. Suelos excocal, 49 presentan una textura de franco arcilloso, DA (2,34 g/cm3), adecuada resistencia a la Del proyecto SARA, que trabaja desde hace 20 años para construir una agricultura sustentable basada en la preservación y mejoramiento de la fertilidad del suelo, el uso adecuado del agua y el establecimiento y manejo de huertos frutales bajo sistemas agroforestales, es fuente de las experiencias utilizadas para crear este trabajo. El documento analiza seis años de experiencia en el manejo de huertos frutales en sistemas agroforestales, donde mejorar la fertilidad del suelo de manera sostenible es de suma importancia. También menciona los sistemas convencionales tradicionales. Los sistemas agroforestales dan un giro de 180 grados con respecto a la agricultura de monocultivo tradicional en su enfoque; como resultado, se apartan de los paradigmas y prácticas agrícolas convencionales. Los sistemas agroforestales se esfuerzan por crear sistemas de producción adecuados a los microclimas de cada región y a las prácticas agrícolas del agricultor. 50 III. MATERIALES Y METODOS 3.1. Lugar de ejecución Fue realizado en el distrito de Rupa Rupa, sector Afilador en tres sistemas de uso del suelo (cítrico, café y cacao), ubicado en el predio de la señora Cecilia Rivera Mayz, en un área aproximado de 5 ha de terreno aproximadamente cuyas coordenadas UTM son: Tabla 15. Coordenadas UTM de los tres sistemas de uso de la tierra 3.1.1. Ubicación política 3.1.2. Ubicación geográfica Geográficamente la zona donde se realizó la investigación se encuentra ubicada en las coordenadas 9°11´45.6” de Latitud Sur y 76°5´6.97” de Longitud Oeste, con una altitud de 660 m.s.n.m. 3.1.3. Clima 3.1.4. Zona de vida 51 3.1.5. Geología 3.1.6. Suelo Los suelos tienen una textura franco-arcillosa limosa, un rango de pH de fuerte a moderadamente ácido y bajos niveles de MO, N, P y K. Son principalmente de origen coluviano aluvial y favorables para la agricultura y otro tipo de actividades. 3.1.7. Fisiografía La zona de análisis, donde se realizó la investigación, tiene una topografía montañosa a ondulada, densa vegetación de bosque secundario típico de la región e intervención humana. 3.1.8. Pendiente La zona de evaluación de los sistemas de uso de la tierra presenta una pendiente variada desde ligeramente inclinada, hasta valores que va de 10% a 43%. 3.1.9. Hidrografía Conformada por la quebrada Rivera cuyas aguas discurren de la parte alta de montaña para unirse con la quebrada Cocheros cuyas aguas son tributarios del rio Huallaga. 3.1.10. Accesibilidad 3.2. Descripción de los lugares de muestreo 3.2.1. Parcela de Citrus sp. (cítrico) 3.2.2. Parcela con Coffea arábiga L. (café) Parcela instalada de 7 años de la variedad Catimor, con un área de 1 ha, distanciamiento de 1 m x 1 m, con pendiente de 15% y con un microclima con una humedad relativa aproximada de 80%. 52 3.2.3. Parcela con Theobroma cacao (cacao) Parcela establecida de 8 años de la variedad Criollo y CCN51, en producción, con un área de 1/2 ha, y un distanciamiento de 2 m x 2 m, con pendiente de 5% y colinda con el cultivo de cacao, presenta una humedad relativa aproximada de 80%. 3.3. Materiales y equipos 3.3.1. Materiales 3.3.2. Equipos 3.4. Tipo y nivel de investigación 3.4.1. Tipo de la investigación 3.4.2. Nivel de la investigación La investigación se realizó a nivel probabilístico porque se obtuvieron datos representativos mediante muestreo. 3.5. Método y diseño de la investigación 3.5.1. Método de la investigación 53 3.5.1.1. Variable independiente Las variables independientes fueron los tres sistemas de uso Theobroma cacao L. (cacao), Citrus sp. (cítricos) y Coffea arábiga L. (café). 3.5.1.2. Variables dependientes 3.5.2. Componentes en estudio 3.5.3. Diseño de la investigación 3.6. Enfoque metodológico La investigación fue realizada de forma descriptiva, considerando tres sistemas de uso de la tierra en el sector afilador:  Parcela con Citrus sinensis (cítrico).  Parcela con Coffea arábiga L. (café).  Parcela Theobroma cacao (cacao). Los tres métodos de muestreo y evaluación que utilizó el sistema consideraron los métodos de análisis de la calidad del suelo recomendados por John Doran y Lincoln Nebraska del USDA y el método utilizado por Gustavo. Instituto Argentino de Tecnología Agropecuaria (INTA); consideraron cuatro muestras replicadas para cada sistema de manejo a 0 a 10, 10 a 20 y 20 a 30 cm de profundidad de la superficie del suelo. Se evaluaron los componentes fisicoquímicos y biológicos del suelo mediante indicadores y técnicas de medición pertinentes según el área de estudio para determinar indicadores de calidad del suelo en los tres sistemas de explotación. 54 3.7. Metodología 3.7.1. Determinar las propiedades fisicoquímicas del suelo, en los tres sistemas de uso, sector afilador - Recopilación de información Se recolectó un mapa base del área de estudio, materiales cartográficos y un conocimiento general de toda la zona que se establecieron los puntos de muestreo para sus respectivas evaluaciones, además de información sobre el suelo, sistemas de uso presentes en el área y otros datos relevantes. Asimismo, se identificaron los indicadores que fueron analizados en campo y los indicadores que se va a evaluar en el laboratorio. - Georreferenciación de los cuatro tipos de cultivos Se ubicaron y georreferenciaron las cuatro áreas de los distintos sistemas de uso para poder realizar el muestreo de suelo adecuado. Se utilizó una pala recta para muestrear los suelos hasta una profundidad de 30 cm. - Muestreo de suelos Cacao Cítrico Café Figura 1. Diagrama de muestreo de suelos para el análisis físico y químico en los tres sistemas de uso - Densidad aparente Primero se identificaron los puntos de muestreo, seguido de la limpieza de la zona de 40 x 40 cm, y finalmente la introducción del cilindro metálico en el suelo en dirección vertical hasta cubrir su superficie para calcular la densidad aparente. Luego la muestra de suelo se horneó a 105 °C durante 72 horas para secarla y se registró el peso seco del suelo. Luego se 55 calculó la densidad aparente mediante la fórmula utilizando las medidas y el peso del cilindro y el peso fresco del suelo: Densidad aparente ( g cm3 ) = Peso del suelo seco Volumen del suelo ……………………………….(3) - Resistencia a la penetración - Temperatura del suelo - Textura y parámetros químicos del suelo 3.7.2. Población y biomasa de organismos edáficos en los tres sistemas de uso, sector afilador - Muestreo de la fauna edáfica del suelo Cada monolito se evaluó a 0 cm – 10 cm, 10 cm – 20 cm y 20 cm – 30 cm de profundidad. Fue desarrollado utilizando cuadrantes de muestreo de 25 x 25 x 10 cm (Fig. 2) a través del 56 Figura 2. Esquema del plan de muestreo. - Colección de especies de macrofauna del suelo Luego de obtener el monolito, la muestra se dividió en estratos, las especies se colocaron en frascos con alcohol de 70° y los frascos se sellaron con su correspondiente enumeración y codificación, lo que ha facilidad su transporte al laboratorio para la correspondiente identificación. - Identificación y conteo de la comunidad del suelo La fauna edáfica se contó in situ y los insectos de cuerpo endurecido se colocaron en soluciones de alcohol al 80%, mientras que las larvas y los insectos de cuerpo Las claves de identificación se utilizaron para identificar el grupo taxonómico, contar los individuos de cada unidad taxonómica por monolito, sumar el número total de individuos por taxón y calcular la densidad relativa promedio o porcentaje de abundancia de cada unidad taxonómica en cada uno. 57 3.7.3. Determinar la densidad, biomasa y diversidad de especies de macrofauna en los tres sistemas de uso, sector afilador - Densidad de macrofauna - Biomasa de macrofauna - Índice de diversidad de macrofauna - Riqueza de la diversidad biológica alfa - Índice de Diversidad de Simpson o índice de dominancia (D) - Índice de Diversidad de Shannon - Wienner (H´) 58 - Indicadores físicos, químicos y biológico a evaluar Tabla 16. Parámetros físicos, químicos y biológicos del suelo (variables) 3.7.4. Etapa de gabinete En este punto, la información recopilada en el campo y en el laboratorio se analizaron, organizaron y procesaron utilizando el programa Microsoft Excel 2013 para crear las tablas. La prueba del coeficiente de Pearson mencionada por Hernández et al. (2014). Se puede utilizar para determinar la relación entre las propiedades físicas, químicas y biológicas. 59 3.7.5. Análisis de datos Con base en los siguientes modelos matemáticos, se realizaron estudios de regresión y correlación simple para definir la fuerza de la relación entre las características del suelo y el tiempo. (Calzada, 1996). Además, la relación entre dos variables medidas en un intervalo o nivel de relación se examinó mediante la prueba estadística r. (Hernández et al., 2014). El coeficiente r de Pearson puede variar de -1.00 a + 1.00, donde: 60 IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1. Determinar las propiedades fisicoquímicas del suelo (textura, densidad aparente (Da), temperatura del suelo (T°), resistencia a la penetración, pH, materia orgánica (MO), nitrógeno (N), fósforo (P), potasio disponible (K), capacidad de intercambio catiónico (CIC), en los tres sistemas de uso 4.1.1. Propiedades físicas del suelo - Textura del suelo de los tres sistemas de uso de la tierra Las textura propiedad física franca está presente en el sistema de cacao, los sistemas cítrico y café textura franco arcillo limoso con buen drenaje, como se observa (Tabla 17). Chen (2000) recomienda indicadores como la profundidad del suelo, la tasa de infiltración de agua, la DA y la capacidad de retención de agua. Mientras que Sánchez (2007) afirma que el término “propiedades” se refiere al comportamiento que exhibe el suelo como resultado de sus propiedades, entre ellas la aireación, la porosidad, la permeabilidad y la capacidad de retención de humedad. Este estudio sólo tuvo en cuenta las cualidades distintivas del suelo, como su textura, DA, resistencia a la penetración y temperatura. Zavaleta (1992), las combinaciones de arena, limo y arcilla se denominan típicamente suelos de textura fina, suelos de textura media hechos de partículas de arcilla, suelos de textura gruesa hechos de limo y suelos con un alto contenido de arena. Durante la investigación se descubrieron suelos de textura media y fina para los tres sistemas de uso. Tabla 17. Textura de los suelos en tres sistemas de uso de la tierra. Textura Cacao Cítrico Café Arena (%) 30 28 22 Limo (%) 45 41 43 Arcilla (%) 25 31 35 Textura Franco Franco Arcillo Limoso Franco Arcillo Limoso - Densidad aparente, resistencia a la penetración y temperatura del suelo En la Tabla 18, mayor densidad aparente lo presenta el sistema de café con 2.30 g/cm3 seguido del sistema cacao 2,20 g/cm3 y una menor densidad lo presenta el sistema cítrico con 2,10 g/cm3, con respecto a los parámetros de resistencia a la penetración, los tres sistemas presentan una resistencia de 1,5 g/cm2 con una temperatura del suelo que oscila entre 24,1 °C a 26 °C. 61 Según Sánchez (2007), la densidad aparente está influenciada por la textura del suelo, la concentración de materia orgánica y su estructura, así como por lo suelto o poroso que sea el suelo. Mientras que según USDA (1999), las densidades aparentes en suelos con altas proporciones de arcillas expandibles dependen del contenido de agua, el cual debe Coincidiendo con el autor ya que en la investigación los tres sistemas de uso se encuentran en los rangos de alto o adecuado. Tabla 18. Densidad aparente, resistencia a la penetración y temperatura de los suelos en los tres sistemas de uso de la tierra 4.1.2. Propiedades químicas de los tres sistemas de uso de la tierra El rango de pH ideal para el desarrollo de las plantas, según Fassbender y Bornemiza (1987), se encuentra entre valores de pH de 6,5 y 7,5. En comparación con aquellos con valores altos o bajos, los suelos con un pH entre 5,8 y 7,5 tienen más probabilidades de causar problemas. Coincidiendo con el autor ya que el sistema de uso con cacao en un valor intermedio con problemas de producción y presenta un pH moderadamente ácido, mientras que los sistemas cítricos y café presentan un pH de moderada a fuertemente ácido. Según Zavaleta (1992), la materia orgánica afecta la composición y consistencia del suelo. Los suelos arenosos con una consistencia excesivamente suelta se mejoran añadiendo MO (compost), y tierras arcillosas también pueden beneficiarse añadiendo MO. En la investigación los tres sistemas de uso tienen bajos niveles de materia orgánica, por lo que para aumentar la producción del cultivo se debe agregar materia orgánica sólida al suelo y aplicar MO líquida al cultivo. 62 Mientras que Fernández (2006) afirma que la MO y la fijación bacteriana del aire son las que permiten la entrada de nitrógeno al suelo. Las plantas, los animales y los microorganismos lo utilizan en el suelo y lo incorporan a sus tejidos. Los tres sistemas de uso muestran niveles bajos en la investigación. Según Navarro (2003), dado que la forma HPO4= del fósforo es la más asimilable, la absorción de P por los cultivos sería típica a pH bajo, o cuando la solución del suelo tiene una calidad notablemente ácida. En el estudio, los tres sistemas de uso tienen bajos niveles de fósforo y son fuerte y moderadamente ácidos. El K es un nutriente crucial para todos los seres vivos, según Guerrero (2000). Al igual que la necesidad de nitrógeno, las verduras requieren grandes cantidades de este nutriente. Los niveles de potasio y nitrógeno en los tres sistemas de uso son extremadamente bajos, al igual que los demás nutrientes del suelo. Tabla 19. Los usos del suelo para los distintos sistemas deberían ser menos intensivos. Estos suelos pueden gestionarse con un buen manejo agrícola, utilizando plantas tolerantes a la acidez que sean efectivas y eficientes en la utilización de nutrientes, particularmente fósforo. La fertilización dirigida debe realizarse de acuerdo con el análisis del suelo y los requerimientos nutricionales del cultivo, mediante cultivos asociados a abonos verdes, cultivos intercalados, cultivos con cubiertas vegetales, praderas con gramíneas ricas en fósforo. Ya que los diferentes sistemas de uso de la tierra muestreados presentan bajos recursos nutricionales como (P, N, K), asimismo bajo contenido de materia orgánica (Tabla 19). Tabla 19. Características químicas del suelo de los tres sistemas de uso de la tierra 4.2. Identificación y cuantificación de macrofauna de suelo en los tres sistemas de uso de la tierra sector afilador 4.2.1. Identificación de macrofauna en los tres sistemas de uso de la tierra Villalobos et al., (2000) encontraron que Oligochaeta (lombrices de tierra) y Coleóptera fueron los grupos más representativos, en un sistema de cultivo de maíz, pero su evaluación se realizó en época seca. En la investigación se identificaron 10 órdenes de macrofauna en los tres sistemas de uso, se encontraron 08 en el sistema de uso con cacao, 07 63 en el sistema de uso con cítrico y 09 en el sistema de uso con café; Himenóptera y Haplotaxidas Mientras Pashanasi (2001) quien dice que las comunidades de la macrofauna varían en su composición, riqueza y diversidad, debido a la perturbación del suelo causado por el cambio de manejo del suelo. Coincidiendo con el autor, ya que los cambios de uso, sector afilador son notables por encontrarse cerca de la zona urbana. Tabla 20. Macrofauna del suelo identificados en los tres sistemas de uso de la tierra 64 4.3. Cuantificación de macrofauna de los tres sistemas de uso de la tierra sector afilador 4.3.1. Densidad y biomasa de la macrofauna en diferentes sistemas de uso de la tierra Esto aclara por qué, como mencionan Lavelle y España (2001), las comunidades de macrofauna de los sistemas de uso responden al clima, tipo de suelo, vegetación, tipo de cultivo y manejo. En este estudio se analizaron las respuestas de las comunidades a diferentes tipos de cultivos (café, cítricos y cacao) y el muestreo de suelos de los sistemas, donde el manejo y el tipo de vegetación son más significativos que las variaciones climáticas estacionales en la estructura de las comunidades. Tabla 21. Densidad y biomasa de macrofauna del suelo en los tres sistemas de uso de la tierra. 65 4.3.2. Distribución de la densidad y biomasa de macrofauna en los tres sistemas de uso de la tierra a diferentes profundidades sector afilador Tabla 22. Densidad de macrofauna a diferentes profundidades en los tres sistemas de uso de la tierra 4.3.3. Diversidad de la macrofauna del suelo en los tres sistemas de uso de la tierra 66 Debido a que Shannon-Wienner es sensible a cambios en la abundancia de especies raras, según Moreno (2001), es aplicable a estudios de conservación de la naturaleza, donde los valores de este índice suelen oscilar entre 1,5 y 3,5 y rara vez llegan a 4,5. Estos valores en la investigación son inferiores a lo que menciona el autor. Moreno (2001) manifiesta que el índice de equitatividad presenta una escala de valores de 0 a 1. En la investigación los valores de los tres sistemas de uso, se encuentran dentro de esta escala de valores. Tabla 23. Diversidad biológica método de Simpson y Shannon – Wienner en los tres sistemas de uso de la tierra 67 4.4. Relación existente entre la macrofauna edáfica y las propiedades físicas y químicas del suelo en los tres sistemas de uso de la tierra en el sector afilador Se encontró que había una correlación entre un mayor contenido de N en la tierra, niveles más altos de biomasa edáfica y niveles más altos de MO en el suelo y que todos estos factores reducirían la resistencia a la penetración. En otras palabras, existe una gran probabilidad de que los indicadores físicos, químicos y biológicos estén relacionados. Tabla 24. Correlación entre las propiedades del suelo con la macrofauna en los tres sistemas de uso de la tierra 47 V. CONCLUSIONES 48 VI. PROPUESTAS A FUTURO || 49 49 VII. REFERENCIAS Acevedo, J., Martínez, E. (2003). Sistema de labranza y productividad de los suelos. Serie ciencias agronómicas. 13 – 27 p. Acevedo, E., Carrasco, A., León, O., Silva, P., Castillo, G., Borie, G., Martínez, E., González, S., ahumada, I. (2005). Criterios de calidad del suelo agrícola. 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Unidades Taxonómicas encontradas en el sistema de uso de la tierra con cacao Profundidad Grupo taxonómico N° Peso total (g) 0 - 10 cm Himenóptera (Hormiga) 11 0.1957 Lepidóptera ( Larva Mariposa) 2 0.0019 Aránea (arañas) 2 0.2599 Coleóptera (escarabajo) 6 0.0924 Gasterópoda (caracol de tierra) 1 0.0381 Scolopendromorpha (cien Pies) 1 0.0126 Homóptera (Chicharras) 4 0.2351 Isóptera (Termitas) 6 0.0682 Oligochaeta (Lombriz) 1 0.0557 10- 20 cm Himenóptera (Hormiga) 27 0.4924 Geophilomorpha (cien Pies) 1 0.0118 Isópoda (Chanchito del suelo) 1 0.0301 Aránea (Arañas) 1 0.1252 Coleóptera (Escarabajos) 2 0.0087 20 − 30 Coleóptera (Escarabajos) 2 0.0111 Himenóptera (Hormigas) 4 0.0712 56 Tabla 27. Unidades Taxonómicas encontradas en el sistema de uso de la tierra con café. Profundidad Grupo taxonómico N° de individuos Peso total (g) 0 - 10 cm Homóptera (Chicharras) 2 0.2568 Himenóptera (Hormigas) 8 0.1811 Aránea (Arañas) 2 0.1821 Geophilomorpha (Cien pies) 2 0.0219 10- 20 cm Collembola (colémbolos 2 0.0921 Isóptera (Termitas) 4 0.0167 Himenóptera (Hormigas) 8 0.0778 20 − 30 Polidésmida (Mil pies) 2 0.0839 Coleóptera (escarabajos) 1 0.0059 Tabla 28. Unidades Taxonómicas encontradas en el sistema de uso de la tierra con cítrico. Profundidad Grupo taxonómica Individuos Peso total (gr) 0 - 10 cm Himenóptera (Hormigas) 17 0.0311 Oligochaeta (Lombriz de tierra) 11 1.4218 Geophilamorpha (Cien pies) 1 0.0106 Isópoda (chanchito del suelo) 1 0.0251 Aránea (Arañas) 2 0.3181 Coleóptera(Escarabajos) 3 0.0914 10 – 20 cm Oligochaeta (Lombriz del suelo) 7 0.9811 Orthoptera (picudo) 1 0.2316 20 − 30 cm Oligochaeta (Lombriz del suelo) 1 0.0325 57 Anexo 2. Panel fotográfico Figura 3. Muestreo de suelo en el sistema de uso con cacao. Figura 4. Medición de la resistencia del suelo en el sistema con cacao 58 Figura 5. Pendiente del suelo en el sistema con cacao Figura 6. Georreferenciación del sistema de uso con cacao 59 Figura 7. Muestreo de suelo para densidad aparente sistema de uso con cacao Figura 8. Identificación de macrofauna en el sistema de uso con cacao 60 Figura 9. Medición de la resistencia del suelo en el sistema con café. Figura 10. Georreferenciación del sistema de uso con café. 61 Figura 11. Medición de la pendiente del suelo en el sistema con café Figura 12. Muestreo de suelo en el sistema de uso con café. 62 Figura 13. Densidad aparente en el sistema de uso con café. Figura 14. Identificación de macrofauna en el sistema de uso con café 63 Figura 15. Sistema de uso con cítrico. Figura 16. Muestreo de suelo en el sistema de uso con cítrico. 64 Figura 17. Medición de la resistencia del suelo en el sistema con cítrico Figura 18. Georreferenciación del sistema de uso con cítrico. 65 Figura 19. Lombriz de tierra. Figura 20. Espécimen del orden Isópoda. 66 Anexo 3. Análisis de suelos Figura 21. Análisis de suelos de los tres sistemas de uso de la tierra