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INTRODUCCIÓN
Los cambios a nivel del suelo relacionados con la química y física bajo arreglos agroforestales se deben al desarrollo, descomposición de raíces y materia orgánica (Montagnini y Nair, 2004; Barreto y Leon, 2005; Ehrenbergerová et al., 2015). Es por ello, que es necesario conocer su biomasa, velocidad de crecimiento y distribución de raíces finas. Este tipo de información es importante para el desarrollarlo de diferentes prácticas culturales (aplicaciones de fertilizantes, esquemas de riego) que permitan incrementar la producción y eviten la competencia interespecífica entre árboles y cultivos por recursos (agua y nutrientes) (George et al., 2009; Sherin et al., 2009).
Para analizar la biomasa, crecimiento y distribución de las raíces, se han clasificado de acuerdo con su diámetro como raíces finas (<2mm) y gruesas (>2mm) debido a sus diferencias en el desarrollo, mortalidad y función en la toma de agua y nutrientes (Gill y Jackson, 2000). Las raíces gruesas funcionan como anclaje, ejerciendo soporte estructural para la planta (Coutts et al., 1999), proporcionando la red de conducción de sustancias asimiladas por las raíces finas. En este caso, las raíces finas son las responsables de la absorción, asimilación de agua y nutrientes en los micro y macro poros del suelo y conforman la mayor parte de la longitud y superficie radical (Claus y George, 2005; Padilla et al., 2015).
En este sentido, los arreglos agroforestales asociados con cacao, con café, o con cacao y café, poseen una estructura multi-estratificada, donde se puede observar especies de bosque secundario y tener estructuras verticales similares (Guiracocha et al., 2001) que influyen sobre el comportamiento de las raíces finas por la presencia de las diferentes cohortes (alta, media y baja). Este componente puede verse afectado por perturbaciones naturales o antrópicas, logrando recuperarse fácilmente, dependiendo de la magnitud, la extensión, la duración de la perturbación y las condiciones ambientales (Bucheli et al., 2013).
Se ha reportado que la presencia de raíces finas se encuentra en los primeros 20cm de profundidad, tal como se ha encontrado en asociaciones de café - eucalipto (Eucalyptus deglupta) (Schaller et al., 2003; Morales y Beer, 1998), café-leguminosas (A. idiopoda y E. poeppigiana) y cacao-leguminosas (Inga edulis) (Gómez et al., 2009).
Por lo tanto, la biomasa de las raíces finas y su distribución, está muy influenciada por el genotipo, el sitio, la textura del suelo, la edad de la planta (Dwyer et al., 1996; Huang et al., 2008), la densidad aparente, la resistencia a la penetración influenciado por las distintas prácticas agronómicas como la fertilización, el riego (Fabião et al., 1995; Bassoi et al., 2003) siendo el agua un factor limitante clave para el crecimiento vegetal (Sayer et al., 2006) y en gran medida, en la distribución de raíces finas (Zhou y Shangguan, 2007; Schenk, 2008), la poda (Jones et al., 1998; Steudle, 2000) y las técnicas de labores al suelo (Madeira et al., 1989). El objetivo del estudio fue cuantificar el aporte de biomasa de raíces finas y su relación con la densidad aparente y la humedad gravimétrica a diferentes profundidades en dos estructuras agroforestales con cacao y en cultivo a plena exposición.
MATERIALES Y MÉTODOS
Sitio de estudio y arreglos agroforestales. El estudio se realizó en el Centro de Investigaciones Macagual (1(37’LN y 75(36’LO) de la Universidad de la Amazonia. Presenta una precipitación promedio de 3793mm, un brillo solar de 1707 horas año-1, temperatura promedio anual de 25,5°C y humedad relativa promedio anual de 84,25%. Los arreglos conformados con las plantas de cacao, fueron plantados dirección oriente a occidente, con distancia de siembra de plantas de cacao de 3 x 3m.
En cada arreglo agroforestal, se monitoreó el aporte de biomasa de raíces, densidad aparente y humedad gravimétrica tres niveles de sombra: i. Alta densidad de musáceas (Musa paradisiaca, Musa AAB) intercalado con cacao (SC), con una densidad de siembra de 127 plantas ha-1, ii. Baja densidad de árboles agregados clasificado como sombra media (SS) y generada por el agrupamiento de árboles, cuyo factor de radiación transmitida promedio fue de 29±1,8% y iii. Multiestrato diversificado con un promedio de radiación transmitido de 62,2±2,2% clasificado como sombra intensa (SI) (Tabla1).
Tabla 1 Arreglos agroforestales con cacao en el Centro de Investigaciones Cesar Augusto Estrada CIMAZ Macagual.
Densidad aparente y biomasa de raíces. En cada sistema con cacao, se realizaron parcelas de 14 x 32m con tres calicatas (1x1x1,2m) distribuidas aleatoriamente. En total, se tomaron 270 muestras de densidad aparente y raíces finas, en dos arreglos agroforestales con cacao y a pleno sol con exposición en tres caras (cara A - cara B - cara C) a diez profundidades.
Para la toma de las muestras, se siguió la metodología del cilindro del volumen conocido (98,17cm3) con el mismo principio del método del barreno (Bohm, 1979). Una vez tomada la muestra, se llevó al horno a una temperatura de 105°C hasta alcanzar peso constante (Upson y Burgess, 2013). Posteriormente, se retiraron las raíces finas presentes y fueron pesadas en una balanza de precisión de 0,001g con el fin de ver el aporte de biomasa de raíces finas por profundidad en los diferentes niveles de sombra, las cuales fueron extrapoladas a biomasa por hectárea.
Análisis de datos. Se realizaron Modelos Lineales Generales y Mixtos (MLM) para explicar la biomasa de raíces, densidad aparente y humedad gravimétrica en diferentes arreglos agroforestales de cacao (factor fijo con tres estructuras agroforestales) a diferentes profundidades (cada 10cm hasta llegar a 1m de profundidad). Como efecto aleatorio se incluyó la repetición. En cada uno de los MLM, los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianza fueron evaluados utilizando los residuos estudentizados. Los análisis se realizaron utilizando el programa InfoStat (Di Rienzo et al., 2015) mediante una interface amigable de la plataforma R versión 3.3.2 (R Development Core Team, 2017) basado en el paquete nlme (Pinheiro et al., 2015).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El mayor aporte de biomasa de raíces fue en los primeros 10cm en los tres sistemas (SI, SS, SC), decreciendo al aumentar la profundidad. Se encontró que a la profundidad de 20cm, el nivel de semisombra (SS) presentó la mayor biomasa radical, a diferencia de las profundidades 40 y 60cm en el arreglo sombra intensa (SI) (Figura 1).
Figura 1 Distribución de la biomasa de raíces finas y densidad aparente en tres niveles sombra en arreglos agroforestales de Theobroma cacao L.
La interacción arreglo-profundidad fue significativa para la variable biomasa de raíces (P<0,001), mostrando una correlación positiva (0,26) entre el peso de la biomasa (g) y la densidad aparente. Lo anterior es similar a lo reportado por otros estudios (Bakker et al., 2006; Das y Chaturvedi, 2008; Ma et al., 2013), donde mencionan que la biomasa de las raíces se encuentra principalmente en los primeros veinte centímetros del suelo y tiende a disminuir al aumentar la profundidad (Yanai et al., 2006; Pransiska et al., 2016).
Stokes et al. (2008) indican que la variabilidad observada se debe a la heterogeneidad espacial de desarrollo del sistema radicular, que depende de las interacciones de los factores genéticos y ambientales de los árboles y puede explicarse por la presencia de diferentes especies de árboles que promueven diferentes condiciones ambientales debido a la distancia de siembra y características morfológicas que influyen en el patrón de variabilidad espacial (Katayama et al., 2009; De Carvalho et al., 2016).
Kang et al. (2010) demostraron que la biomasa de raíces en diferentes profundidades de suelo, indica la capacidad de crecimiento de las plantas y biomasa acumulada en capas específicas del suelo, donde una biomasa acumulada más alta significa una mayor capacidad para absorber agua y nutrientes del suelo en los estratos más superficiales (Claus y George, 2005).
Particularmente, en sistemas agroforestales, la profundidad es muy importante, debido a que el sistema de raíces de los árboles de sombra puede alcanzar los dos metros de profundidad o más (Tscharntke et al., 2011). El cacao, por ejemplo, tiene una alta concentración de raíces en los primeros 60cm, llegando a 1-2m de profundidad (Müller y Gama, 2012).
Por otro lado, la densidad aparente entre los diferentes niveles de sombra (SI, SS, SC) tuvo diferencias en los primeros 10cm de profundidad, incrementando la densidad al aumentar las profundidades donde muestra similitud entre los sistemas evaluados. El arreglo SI, presentó menor densidad aparente el cual favorece el desarrollo radical en las diferentes profundidades (Figura 1) por lo que mejora la estructura del suelo y la porosidad (Ling et al., 2017).
En cuanto a lo encontrado por Tumwebaze y Byakagaba (2016) en sistemas agroforestales de café y en monocultivo, mencionan que en condiciones de monocultivo de café presentó menor densidad aparente (1,162mg/m3) en comparación con los sistemas agroforestales de café, cuya densidad aparente osciló entre 1,267 a 1,298mg/m3, donde se incrementa significativamente con el aumento de la profundidad del suelo. Por su parte, Ingaramo et al., (2003) y Henríquez et al., (2011) establecieron la relación directa que existe entre la penetración de raíces con la densidad del suelo, donde un aumento en la densidad aparente indica disminución del espacio poroso total y disminución del desarrollo radical.
En relación con la humedad gravimétrica y la densidad aparente, se obtuvieron diferencias significativas y una correlación negativa (-0,75) en cuanto a las profundidades. Se presentó una diferencia entre los arreglos (SS, SI) y (SC) en los primeros 80cm de profundidad respecto al porcentaje de humedad. SS fue el de mayor retención en las diferentes profundidades a diferencia del SC, en el cual se refleja una menor retención de humedad en estas profundidades (Figura 2). Los resultados obtenidos contrastan con los de Hossne y Salazar (2004), quienes mostraron una retención de humedad de 7,68 a 12,01%, aumentando al profundizar en el perfil del suelo.
Figura 2 Humedad gravimétrica en tres niveles de sombra en arreglos agroforestales de cacao en el Centro de Investigaciones Cesar Augusto Estrada CIMAZ Macagual.
Sands y Mulligan (1990) mencionan que la densidad de raíces es mayor cerca a la superficie del suelo, decreciendo exponencialmente con la profundidad. Gaitán et al. (2005) encontraron que la distribución de las raíces finas de Eucalyptus globulus ssp. Maidenii está estrechamente relaciona con las propiedades físicas y químicas del suelo, donde el crecimiento radical se ve favorecido en los primeros centímetros del suelo, así mismo, la disponibilidad de nutrientes, la resistencia mecánica, la aireación y la temperatura son más favorables a menor profundidad. Sin embargo, la distribución del sistema radical puede ser modificada por cambios en las condiciones edáficas, especialmente en la distribución de agua, nutrientes y temperatura (Zadworny et al., 2017).
Según Cronan (2003), estimaciones de biomasa radical basada en muestreos arrojarían diferentes resultados dependiendo de la metodología utilizada, tanto referido al tamaño de la muestra, a la profundidad de muestreo, como a la época del año en que se extrae la muestra, sumándose a estas variaciones el error de procesamiento de la muestra (Nakahata y Osawa, 2017).
CONCLUSIONES
Las propiedades físicas del suelo como la densidad aparente, la compactación y la humedad gravimétrica a lo largo del perfil, influyen en la distribución vertical y la cantidad de las raíces finas en los arreglos estudiados. En este sentido, la densidad aparente (da) afectó la biomasa de raíces. Los sistemas agroforestales modifican las condiciones microclimáticas, por ende reducen la temperatura favoreciendo la retención y disponibilidad de agua en el sistema.
Las raíces bajo cacaotales se encontraron en los primeros 10cm de profundidad presentando un mayor aporte de biomasa bajo los arreglos agroforestales comparado con el monocultivo.
