Caracterización de los distintos usos de suelo

Se estudiaron tres usos de suelo con fines agropecuarios orientados a ganadería caprina en un lugar representativo de ladera en el sector Pehuenco (38°37’38” Lat. S.; 71°05’26” Long. O.). El uso del suelo (U) se consideró como tratamiento. El muestreo se realizó en tres profundidades (P) (sub-tratamientos) en estratos de 0-5, 5-15 y 15-25 cm respectivamente, en una altitud considerada como punto medio de 1190 m.s.n.m. (Figura 1). Los usos de suelo y sus características son las siguientes:

Bosque bajo pastoreo (BP): corresponde a una formación boscosa de Ñirre (Nothofagus antarctica (G. Forst.) Oerst.), caducifolia en baja densidad (3-4 individuos en 10 m²) altamente intervenido por el pastoreo de caprinos bajo el dosel.

Pradera sembrada (PS): corresponde a alfalfa (Medicago sativa) mayor a 3 años, plantas en buen estado, ubicada en un sector de pendiente menor a 15%. El espacio no es destinado al pastoreo, solo para corte y almacenamiento como forraje invernal.

Pradera degradada (PD): corresponde a una pradera natural, altamente perturbada y degradada por el sobrepastoreo, con la formación de espacios sin vegetación (lunares de arena). Se encuentran especies tales como: Acaena splendens, Acaena sp., Chusquea sp., Festuca sp., Stipa sp., y arbustos dispersos como Colletia spinosa y Discaria chacaye (^{Hauenstein et al., 2003}; ^{Fuentes-Ramírez et al., 2011}).

Figura 1 Ubicación y usos de suelo en ladera del sector Pehuenco. 

Análisis

El contenido de materia orgánica (MO%) se determinó con el método de oxidación con dicromato de potasio de acuerdo con ^{Sadzawka et al. (2006}). La clase textural se determinó mediante el método de Bouyoucos (^{Sandoval et al., 2012}) y densidad aparente (Da g cm^-3) mediante método de cilindro. El % humedad a capacidad de campo C.C. y punto de marchitez permanente P.M.P (33 y 1500 atm. respectivamente) se determinó con el método de placas de presión (Sandoval et al., 2012). La porosidad total (Pt) determino según la formula indicada por ^{Hao et al. (2019}) considerando como referencia para suelos minerales el valor de 2,65 de densidad real Dr (g cm^-3) (^{Schlatter et al., 2003}; ^{Blake, 2008}). A partir de Pt (%) se determinó: Macroporos (Ma%), Microporos (Mi%) y Mesoporos (Me%) (^{Salas y Cabalceta, 2009}) se determinaron de acuerdo a las siguientes fórmulas:

Porosidad total (Pt %) = [1 - (Da (g cm^-3) /Dr (g cm^-3)]

Macroporos (Ma %)= Pt (%) - [% C.C. * Da (g cm^-3)]= [Ø>50 µm]

Mesoporos (Me %) = [%C.C.*Da (g cm^-3)]- [%P.M.P.*Da (g cm-³)]= [Ø 50µm-0,2 µm]

Microporos (Mi %) = [%P.M.P.*Da (g cm^-3)]= [Ø≤0,2µm]

El porcentaje de agregación se determinó mediante el método de tamizado en húmedo, donde una muestra de suelo (100 g) es colocada sobre juego de tamices sobrepuestos de distintos diámetros (2-1 mm; 1-0,5 mm; 0,5-0,25 mm; 0,25-0,1 mm; 0,1-0,05 mm y material ≤0,05 mm) y es sometida a una columna de agua en oscilaciones verticales (25 osc /min, durante 10 min). Los agregados son retenidos y clasificados en Macroagregados (∑≥0,25 mm Ø) y Microagregados (∑≤0,25 mm Ø). La estabilidad de agregados se determinó utilizando como indicador el Diámetro Peso Medio (DPM mm) (^{Kemper y Rosenau, 1986}), y el Índice de Perdida (IP g kg^-1) se determinó con el material no retenido por el tamiz (≤0,05 mm) (^{Rodríguez et al., 2006}; ^{Sandoval et al., 2011}; ^{Vial y Sandoval, 2015}).

Las fórmulas utilizadas son las siguientes:

DPM= ∑ [(xi*wi) /100], donde xi es el diámetro medio de cada fracción de tamaño (mm) y wi es el peso de la muestra (g) en esa fracción

IP = [(M total suelo seco - (MA seco + MI seco)) g kg^-1]= material no retenido (≤0,05 mm)

M total suelo seco = 100 g suelo

MA suelo seco = Macroagregados (∑≥0,25 mm Ø)

MI suelo seco = Microagregados (∑≤0,25 mm Ø)

Clasificación de suelos

Se consideró como referencia la clasificación señalada por ^{Luzio et al. (2013}) como Dystrudepts (Orden Inceptisol) señalado como Asociación Lonquimay (LQM), y la realizada por ^{Tosso (1985}) como orden Entisol (Orthents, Psamments); ambos caracterizados por presentar arenas con granulometría variable y baja saturación de bases ocupando laderas de valles fluvioglaciales. En superficie los suelos son de textura franco arenosa de color pardo grisáceo (10YR 3/2) en seco y pardo grisáceo oscuro (10YR 2/2 a 10YR 3/1) en húmedo; en profundidad (60 cm) cambia a pardos gris (10YR 3/2) en seco a pardo oscuro (7,5YR 2,5/2) en húmedo. El arraigamiento radicular es variable, superando los 60 cm y está limitado por un substrato no continuo compuesto por gravas de diverso tamaño (Tosso, 1985; Luzio et al., 2009; CIREN, 2010).

Análisis estadístico

El diseño fue completamente al azar, considerando el uso de suelo (U) como tratamiento bajo una unidad fisiográfica uniforme (ladera-sitio) y profundidades (P) como sub-tratamientos. Se realizaron 3 repeticiones por tratamiento y sub-tratamiento. En cada variable se determinó la normalidad mediante la prueba Kolmogorov Smirnov y homogeneidad de las varianzas con la prueba de Levene; al no existir una distribución normal se aplicó la formula (x+0,5)^1/2; la transformación en Arcoseno se utilizó en los valores expresados en porcentaje como las porosidades, texturas y humedad aprovechable. Se determinaron diferencias entre usos (U) y profundidades (P), considerando significancias p≤0,05 y p≤0,001. Se determinó el Coeficiente de Variación C.V. (%) [(σ/) *100] con el fin de conocer la variación de tratamiento y su-tratamientos. Al ser significativas, las diferencias de medias fueron analizadas mediante Tukey considerando p≤0,05.

Materia orgánica y textura

Según la Tabla 1 existen diferencias significativas en el contenido de Materia Orgánica (MO) entre los distintos usos (p<0,05) en la secuencia BP>PS>PD. Considerando el valor medio de 0-25 cm, BP tuvo un contenido de MO 61% sobre el contenido de PS y 142% sobre PD, esto atribuible al aporte constante de MO que realiza la formación boscosa (BP) al suelo. No existieron diferencias significativas (p>0,05) en profundidad (U) ni interacción (UxP).

Existieron diferencias significativas (p≤0,05) en el contenido de arena, limo y arcilla entre los distintos usos de suelo (U) e interacción significativa (p≤0,05) entre uso de suelo y profundidad (UxP); la interacción se produce en el estrato superficial (0-5 cm) debido a la variabilidad espacial y relieve de que presenta la ladera producto del pastoreo permanente.

La clase textural corresponde a franco a franco-arenoso. Cabe destacar que la pradera degradada (PD) se encuentra con alto grado de erosión de manto lo cual ha provocado afloramientos del horizonte AC con elevado porcentaje de arena (>72%, media) y mayor Da 1,3 g cm^-3 en el perfil 0-25 cm.

Bosque bajo pastoreo (BP) presenta un horizonte A difuso con Da 0,9 g cm^-3 de 0-5 cm; PS presenta valores de Da 1,0 g cm^-3 (5-15 cm), con presencia del horizonte rico en arena en superficie; dado lo anterior, al considerar el perfil entre 0-25 cm en una hipótesis de degradación gradual de la unidad fisiográfica estudiada (ladera), se demuestra una sucesión desde un estado original a degradado desde BP a PS y PD respectivamente, con la disminución del contenido de materia orgánica en 59% (p≤0,05), aumento de la densidad aparente en un 45,5% (p≤0,01), aumento en el contenido de arena en un 39% en profundidad (p≤0,01), disminución en el contenido de limo en 37% (p≤0,01) y arcilla 63% (p≤0,01).

Tabla 1 Materia Orgánica (%), Densidad Aparente (g cm^-3) y caracterización textural de los distintos usos de suelo y profundidad (cm). BP=Bosque bajo pastoreo, PS=Pradera sembrada, PD=Pradera degradada. U=uso de suelo, P=profundidad. *p≤0,05, **p≤0,001, (UxP) interacción uso del suelo y profundidad, n.s.= no significativo. C.V. = Coeficiente de Variación (%). Letras mayúsculas diferentes señalan diferencias significativas (p≤0,05) entre usos de suelo (U). 

Humedad aprovechable y porosidad

Según Tabla 2 existieron diferencias significativas (p≤0,05) en la humedad aprovechable H.A. (%C.C.-%P.M.P.) entre los distintos usos de suelo (U); aun cuando el porcentaje de H.A. disminuye en profundidad un 31% entre 0-25 cm, no existieron diferencias significativas (p>0,05). La interacción entre uso y profundidad (UxP) fue significativa (p≤0,05) en el tramo 0-5 cm. H.A. según los distintos usos es considerada como baja a muy baja (<10%), lo cual es característico de suelos arenosos y franco arenosos (Israelsen y Hansen, 1979).

Existieron variaciones en las distintas porosidades; el contenido de Macroporos varió significativamente (p≤0,05) entre los usos de suelo (U) e interacción con la profundidad (UxP) entre los 15 a 25 cm de profundidad entre PD y los otros usos (BP y PS). No existieron diferencias significativas en el contenido de Mesoporos en U y P; solo fue significativa la interacción (UxP) que ocurre de 15 a 25 cm de profundidad entre PS y PD. Existieron diferencias significativas en el contenido de Microporos entre los usos (U), sin significancia en profundidad (P) e interacción (UxP). La porosidad total (%) se encuentra entre 51 a 67%, lo cual es considerado como elevada (^{Sandoval et al., 2020}).

Tabla 2 Humedad Aprovechable (%) y Porosidad por Uso (U) y Profundidad (P). Ma: Macroporos; Me: Mesoporos; Mi: Microporos; C.C.33/P.M.P.1500: contenido de agua gravimétrico a 33 y 1500 atm.; %HA: Humedad Aprovechable. BP=Bosque bajo pastoreo, PS=Pradera sembrada, PD=Pradera degradada. U=uso de suelo, P=profundidad. *p≤0,05, **p≤0,001, n.s.= no significativo, (UxP) interacción uso del suelo y profundidad. C.V.= Coeficiente de Variación (%). Letras mayúsculas diferentes señalan diferencias significativas (p≤0,05) entre usos de suelo (U). 

Agregados y estabilidad de agregados

Según la Tabla 3, no existieron diferencias significativas (p>0,05) en DPM (mm) entre los distintos usos de suelo (U), profundidades e interacción entre ambos factores; de igual forma, existen diferencias significativas en el IP (g kg^-1) entre usos (U) e interacción (UxP), la cual se produce en 0-5 cm de profundidad.

Existieron diferencias significativas en el contenido de macroagregados en los diferentes usos de suelo (U) no así en profundidad ni interacción (UxP); al respecto, varios autores señalan que los agregados del suelo se componen de macroagregados y microagregados agrupándose como estructuras aglomeradas de manera jerárquica y con una dinámica de ciclo de vida (formación y destrucción); este ciclo se inicia con la unión de partículas elementales derivando en Microagregados que luego se agrupan formando Macroagregados; los Macroagregados son más frágiles en su estructura que los Microagregados, y al ser disturbados se fragmentan en unidades menores (Microagregados) iniciando de esta manera un nuevo ciclo (Tisdal y Oades, 1982; Oades y Waters, 1991; ^{Six et al., 1999}); de igual forma suelos bajo formaciones vegetacionales permanentes, como praderas o bosques, tienden a presentar una mayor proporción de Macroagregados; por el contrario, suelos excesivamente labrados y que han perdido parte de su estructura, tiende a prevalecer un mayor contenido de Microagregados; dado esto, es deseable una mayor proporción de Macroagregados y una menor de Microagregados (^{Tisdall y Oades, 1979}; Oades y Waters, 1991; ^{Jastrow et al., 1998}; Six et al., 1999; ^{Bronick y Lal, 2005}); al respecto ^{Sandoval et al. (2020}) indica que el contenido ≥50% de Macroagregados corresponde a una condición favorable a muy favorable y 49-40% es una condición desfavorable; contrariamente, valores de Microagregados ≥50% corresponden a una condición desfavorable y <40% muy favorable; bajo esta premisa, los resultados indicados en la Tabla 3 indican un contenido de Macroagregados en BP y PS como desfavorable y PD en condición de favorable, y el contenido de Microagregados es muy favorable; sin embargo, la categorización señalada está basada en el supuesto de proporcionalidad en cuanto a que un bajo contenido de Microagregados se compensaría con una proporción mayor de Macroagregados y viceversa lo cual no ocurre concluyentemente con los datos extraídos de los suelos estudiados.

Tabla 3 Estabilidad de agregados como Diámetro Peso Medio DPM, Índice de perdida y Macroagregados por uso de suelo y profundidad. DPM=Diámetro Peso Medio (mm). IP= Índice de Perdida (g kg^-1). BP=Bosque bajo pastoreo, PS=Pradera sembrada, PD=Pradera degradada. U=uso de suelo, P=profundidad. *p≤0,05, **p≤0,001, n.s.= no significativo entre usos de suelo (U). (UxP) interacción uso del suelo y profundidad. C.V.= Coeficiente de Variación (%). Letras mayúsculas diferentes señalan diferencias significativas (p≤0,05) entre usos de suelo (U). 

Existieron diferencias significativas en el contenido de Microagregados tanto en uso (U), profundidad (P) e interacción (UxP) (Figura 2); la interacción se produce entre BP y los otros usos entre 0-5 cm que es el estrato más expuesto a la disgregación por acción del pastoreo y condiciones ambientales.

Figura 2 Microagregados por uso del suelo (U) y profundidad (P). Letras Mayúsculas corresponden a diferencias significativas (p≤0,05) entre uso de suelo (U). Letras Minúsculas corresponden a diferencias significativas (p≤0,05) en profundidad (P). 

^{Le Bissonnais (1996}) señala que agregados ≤0,4 mm de DPM (mm) son muy inestables y se disgregan tendiendo a la formación sistemática de costras en el suelo; por su parte, ^{Sandoval et al. (2020}) señala un nivel de estabilidad de agregados para suelos minerales (Alfisol) donde valores entre 0,5-0,7 de DPM (mm) se consideran inestables y <0,5 como muy inestables; bajo esta consideración, todos los valores obtenidos entre los distintos usos de suelo y profundidades (Tabla 3) presentan agregados muy inestables.

El bosque bajo pastoreo (BP) está constituido por especies dispersas del género Nothofagus, en particular por Nothofagus antarctica que, por su condición de caducifolia, aporta hojarasca permanente (MO fresca) y que, en consecuencia, fomenta una mayor actividad microbiana en superficie contribuyendo a la formación y estabilidad de agregados en el suelo; asimismo, especies del genero Nothofagus desarrollan asociaciones con hongos ectomicorrizicos que promueven la agregación y su estabilidad (^{Tisdall y Oades, 1982}; ^{Chaney et al., 1984}; ^{Gupta y Germida, 1988}; ^{Borie et al., 2000}; ^{García-Oliva et al., 2004}; ^{Alvear et al., 2007}; ^{Sandoval et al.,2010}; ^{Vial y Sandoval, 2015}); igualmente, se podría prever un efecto positivo por parte del estiércol aportado constantemente por el ganado que permanece bajo el dosel del bosque dado que mejora los indicadores de calidad física del suelo (^{Wortmann y Shapiro, 2008}; ^{Rayne y Aula, 2020}); sin embargo, contrariamente a lo esperado, los valores obtenidos en BP de DPM (mm) fueron menores a 0,25 (mm) lo cual considerado como muy inestable; esto se explicaría porque la degradación e integración de la MO al suelo es dependiente de la actividad biológica conjugadas con condiciones de temperatura y humedad (^{Göran et al., 2007}) lo cual en la zona del estudio corresponde a una dinámica extremadamente lenta por las bajas temperaturas predominantes a lo largo del año y baja humedad relativa en superficie.

En relación a la pradera de alfalfa (PS), varios autores señalan que praderas permanentes, mixtas y con presencia de leguminosas, en particular la alfalfa, promueven la formación de agregados estables y mejoran propiedades físicas como porosidad y conductividad hidráulica (^{Angers, 1992}; ^{Haynes y Beare, 1997}; ^{Rasse et al., 2000}; ^{Sandoval et al., 2011}); sin embargo, el suelo de PS tiene un valor medio de 0,2 mm DPM, considerados como muy inestables. Cabe señalar que el forraje de las praderas de alfalfa (PS) es utilizado como suplemento forrajero de invierno, por lo cual se excluye el ganado durante el crecimiento anual; dado esto, no hay aporte de MO producto de las deyecciones del ganado y procesos de reciclaje natural como ocurre con el pastoreo continuo de una pradera; se suma el efecto disgregante sobre el suelo de los sucesivos rastrajes en la etapa de establecimiento y el predominio de bajas temperaturas que ralentizan significativamente la dinámica biológica y por ende la restructuración del suelo (^{Shifang et al., 2008}). Por su parte, la pradera degradada (PD) presentó valores de estabilidad de agregados considerados como inestables en base a su condición de bajo contenido de MO, baja cobertura vegetal, alto contenido de arena y degradación estructural generalizada en la que se encuentra.

Según CIREN (2010) el 78% de la comuna de Lonquimay presenta un riesgo de erosión severa a muy severa, y en la actualidad 61% se encuentra con erosión activa en distinto grado; de igual forma, suelos cordilleranos en la Patagonia Argentina, con contenidos elevados de arena (69%, franco arenoso, arenoso), bajos contenidos de materia orgánica y bajo pastoreo extensivo, registran tasas de sedimentos entre 144 y 750 g m^-2 bajo eventos de lluvia simulada de 50 mm en 30 minutos (^{La Manna et al., 2016}); asimismo, alteraciones por uso del suelo como eliminación del bosque nativo, pastoreo recurrente y por largos periodos han alterado sus propiedades físicas acelerando su degradación y generando procesos erosivos severos (^{Dufilho et al., 2011}; La Manna et al., 2018); cabe indicar, que la erosión altera las la capacidad de retención y almacenamiento de agua repercutiendo en la capacidad de las plantas a colonizar, alterando la cobertura y la diversidad de especies, junto con otros efectos negativos como pérdida de materia orgánica, disgregación del suelo y perdida de nutrientes en los estratos superficiales, entre otros (^{Haynes y Francis, 1990}; ^{Reiners et al., 1994}; Drewry et al., 2002; ^{Geissen et al., 2009}); dado lo anterior, se desprende que hay una serie de efectos aditivos, en temporalidad y magnitud, que configuran la degradación sostenida de los suelos de ladera estudiada, agravadas por su condición de uso.