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Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica

Print version ISSN 0123-4226

rev.udcaactual.divulg.cient. vol.28 no.2 Bogotá July/Dec. 2025  Epub Nov 20, 2025

https://doi.org/10.31910/rudca.v28.n2.2025.2699 

Artículo Científico

Variabilidad espacial de parámetros químicos a partir de modelos de predicción en suelos agroproductivos de cacao en Antioquia, Colombia

Spatial variability of chemical parameters based on predictive models in cocoa-producing soils in Antioquia, Colombia

José Miguel Mira-Giraldo1  * 
http://orcid.org/0000-0002-4883-3111

Mario Fernando Cerón-Muñoz2 
http://orcid.org/0000-0002-7233-6625

Marisol Medina-Sierra3 
http://orcid.org/0000-0003-1929-8305

Luis Fernando Galeano-Vasco4 
http://orcid.org/0000-0002-6842-3945

1Universidad de Antioquia, Facultad de Ciencias Agrarias, Grupo de Investigación GAMMA: Agrociencias, Biodiversidad y Territorio. Medellín - Antioquia, Colombia; e-mail: josem.mira@udea.edu.co

2Universidad de Antioquia, Facultad de Ciencias Agrarias, Grupo de Investigación GAMMA: Agrociencias, Biodiversidad y Territorio. Medellín - Antioquia, Colombia; e-mail: mario.ceron@udea.edu.co

3Universidad de Antioquia, Facultad de Ciencias Agrarias, Grupo de Investigación GAMMA: Agrociencias, Biodiversidad y Territorio. Medellín - Antioquia, Colombia; e-mail: marisol.medina@udea.edu.co

4Universidad de Antioquia, Facultad de Ciencias Agrarias, Grupo de Investigación GAMMA: Agrociencias, Biodiversidad y Territorio. Medellín - Antioquia, Colombia; e-mail: luis.galeano@udea.edu.co


RESUMEN

La evaluación de los parámetros químicos del suelo constituye un elemento fundamental en la planificación sostenible del cultivo de cacao. Desconocer las propiedades del suelo conlleva al uso inadecuado de enmiendas y fertilizantes, lo que incrementa los costos de producción y genera un impacto negativo en el medio ambiente. El objetivo de este estudio fue describir la variabilidad espacial de la capacidad de intercambio catiónico (CIC), el nitrógeno total (NT) y la materia orgánica del suelo (MOS) en suelos destinados a la producción de cacao en Antioquia, Colombia, mediante modelos de predicción. Se analizaron 439 muestras de suelo recolectadas en ocho subregiones productoras de cacao, mediante química húmeda. Los datos fueron ajustados mediante modelos aditivos generalizados (GAM) con distribución de Poisson, considerando como covariables la longitud, la latitud, la altitud, el pH, la textura y el contenido de arena y arcilla. A partir de los valores predichos se generaron mapas de distribución espacial para cada parámetro. Se evidenció que la mayoría de los suelos presentaron valores de CIC inferiores a 5 cmol.kg⁻¹, contenidos de MOS alrededor de 2,5 % y niveles de NT cercanos a 0,30 %. Las subregiones con mayor producción de cacao registraron los valores más bajos. Se concluye que los suelos cacaoteros de Antioquia presentan deficiencias en su composición química, especialmente, en las zonas de mayor producción, lo que resalta la necesidad de implementar planes de fertilización y enmiendas, que mejoren la calidad edáfica y la sostenibilidad productiva de los sistemas de cacao.

Palabras clave: Agricultura 4.0; Análisis de suelo; Nutrición vegetal; Sistemas de información geográfica; Theobroma cacao

ABSTRACT

The evaluation of soil chemical parameters is a fundamental element in the sustainable planning of cocoa cultivation. Lack of knowledge about soil properties leads to the inappropriate use of amendments and fertilizers, which increases production costs and generates negative environmental impacts. The objective of this study was to describe the spatial variability of cation exchange capacity (CEC), total nitrogen (TN), and organic matter (OM) in soils intended for cocoa production in Antioquia, Colombia, based on predictive models. A total of 439 soil samples were collected from eight cocoa-producing subregions and analyzed using wet chemistry. Data were fitted using generalized additive models (GAM) with Poisson distribution, considering longitude, latitude, altitude, pH, texture, and sand and clay content as covariates. Spatial distribution maps were generated for each parameter using the predicted values. Results showed that most soils had CEC values below 5 cmol.kg⁻¹, OM contents around 2.5%, and TN levels near 0.30%. The subregions with the highest cocoa production recorded the lowest values for the evaluated variables. It is concluded that cocoa-growing soils in Antioquia exhibit chemical deficiencies, especially in areas with greater production, highlighting the need to implement fertilization and amendment programs to improve soil quality and ensure the productive sustainability of cocoa systems.

Keywords: Agriculture 4.0; Geographic information systems; Plant nutrition; Soil analysis; Theobroma cacao

INTRODUCCIÓN

Entre las principales desventajas de la agricultura tradicional se encuentra el manejo uniforme del suelo, sin considerar la heterogeneidad espacial de sus propiedades (Pei et al. 2019). Esta variabilidad influye en diversas características, como el drenaje, la fertilidad, la capacidad de intercambio catiónico (CIC), la dinámica de la materia orgánica (MOS), el nitrógeno total (NT) y otras características edáficas de importancia para los cultivos (Pei et al. 2019). Comprender la variabilidad espacial de las características fisicoquímicas del suelo es esencial para la planificación sostenible del crecimiento de los cultivos agrícolas (Abdel Rahman & Arafat, 2020) y una herramienta importante para conseguirlo es la agricultura de precisión, que permite recopilar información sobre los atributos químicos y físicos del suelo, las condiciones de los cultivos, la topografía y rendimiento, asociándolos con su ubicación que, a su vez, se puede expresar en forma de mapas, que demuestran la distribución espacial y temporal de los atributos observados (Corrêa et al. 2021).

La fertilidad de los suelos tropicales, en su estado natural, se mantiene principalmente gracias al reciclaje de nutrientes; no obstante, para la producción intensiva es necesario aplicar un manejo agronómico adecuado que permita evaluar, de manera continua, la calidad del suelo. Con este propósito, se han desarrollado diferentes indicadores físicos y químicos que facilitan la medición y descripción de los procesos y características edáficas, así como el monitoreo del manejo y su impacto en el funcionamiento del suelo dentro de los sistemas productivos (Astier-Calderón et al. 2002).

Entre los indicadores químicos se encuentran aquellos que permiten evaluar la relación entre el suelo y la planta, la calidad y disponibilidad del agua, y la concentración de nutrientes disponibles. Destacan, entre ellos, la fracción orgánica, el pH, la capacidad de intercambio catiónico (CIC) y los niveles de micro y macronutrientes presentes en el suelo (Bogunovic et al. 2017; SQI, 1996).

La MOS es la encargada de regular los procesos químicos e incide en sus propiedades físicas y constituye el núcleo de la mayor parte de la actividad biológica (Loveland & Webb, 2003). La MOS y el NT son dos de las propiedades que mayor relevancia presentan a la hora de estimar la fertilidad de un suelo. La MOS contiene alrededor del 5 % de NT, pero también es portadora de otros elementos vitales para las plantas, como fósforo, calcio, magnesio, azufre y micronutrientes (Graetz, 1997).

El intercambio de cationes es determinante en la nutrición vegetal, por ende, su correcto diagnóstico resulta de gran importancia (Henríquez et al. 2005). La CIC determina los sitios de carga de las arcillas, tanto las permanentes como las dependientes del pH. Además, la CIC constituye un indicador indirecto de la capacidad amortiguadora de los suelos y depende de la cantidad y del tipo de arcillas presentes (Yong et al. 1990).

Antioquia es un departamento ubicado en la zona noroccidental de Colombia, atravesado por las cordilleras Central y Occidental. Su estructura geológica y los depósitos minerales que contiene desempeñan un papel importante en la formación de los suelos, en la economía y en el desarrollo de la región. Cuenta con una extensión de tierra de 63.612 km², en los cuales, se encuentran diferentes órdenes de suelos, en los que destacan los Entisoles, Inceptisoles, Histosoles, Vertisoles, Andisoles, Molisoles, Ultisoles y Oxisoles (IGAC, 2007a). La zona de estudio se encuentra ubicada, en su mayoría, en el paisaje de Montaña, debido a que el 66 % del departamento de Antioquia presenta este tipo de paisaje, que se caracteriza por tener heterogeneidad en su composición química, a causa de factores variables del clima, material parental y sus diferentes tipos de relieves (IGAC, 2007b).

Antioquia se destaca por su producción de cacao, siendo el segundo productor más grande del país, con 7.154 toneladas estimadas para 2024 (FEDECACAO, 2025). El departamento cuenta con más de 16.400 hectáreas sembradas de cacao, con rendimientos anuales aproximados de 0,44 ton ha⁻¹; sin embargo, más del 68 % de los predios productivos no cuentan con un análisis de suelo y más del 80 % realizan actividades de fertilización (FEDECACAO, 2021), lo que indica que los productores aplican fertilizantes sin considerar los requerimientos puntuales de sus cultivos, aumentando los costos de producción y del producto final.

Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue describir la variabilidad espacial de diferentes propiedades químicas del suelo, como la CIC, la MOS y el NT, en áreas destinadas a la producción de cacao, en el departamento de Antioquia. Para ello, se emplearon herramientas de predicción que permiten aumentar la precisión de los datos, a partir de la información recolectada, lo que facilita, a productores y profesionales del sector, un manejo más adecuado del suelo, especialmente, en lo relacionado con la fertilización, con el propósito de incrementar la productividad y rentabilidad de los sistemas cacaoteros, al mismo tiempo, que se reducen los costos de producción.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se utilizaron 439 muestras de suelos con sus respectivos análisis químicos, obtenidas de suelos dedicados a la producción de cacao en las subregiones del departamento de Antioquia, Colombia: Bajo cauca (56), Norte (8), Nordeste (79), Suroeste (55), Occidente (48), Oriente (38), Urabá (113) y Magdalena medio (42). Las muestras se recolectaron a una profundidad aproximada de 20 cm, realizando un recorrido en zigzag por cada terreno muestreado. Adicionalmente, se registró la información de georreferenciación correspondiente a cada punto de muestreo (longitud, latitud y altitud). Para cada muestra se tomaron aproximadamente diez submuestras, las cuales, fueron mezcladas y homogenizadas en un recipiente. Posteriormente, las muestras compuestas se empacaron, rotularon y enviaron al laboratorio de AGROSAVIA, Centro de Investigación Tibaitatá (Cundinamarca), para la realización de los análisis de parámetros de química húmeda, en los que se incluyeron: CIC (SCCS, 1981/ cálculo), MOS (cálculo según NTC 5403 Walkey & Black), NT (EPA 351,3 modificada FOSS/ volumetría), pH (acidez activa/pH en suelos GA-R-46, versión 06, 2021-10-25/ potenciometría) y textura (método de Bouyoucos).

Modelo estadístico: se consolidó una base de datos con los resultados obtenidos del laboratorio. Con esta información se formaron diferentes modelos aditivos generalizados con distribuciones de Poisson, que incluyeron combinaciones de los efectos: longitud (de 76° 46' 11,999'' a 73° 54' 35,99'' W) y latitud (de 5° 0' 7,2'' a 8° 33' 43,2'' N); altitud (de 0 a 1952,6 m s.n.m.); pH (de 3,8 a 7,93); arcilla (de 0 a 74,48 %) y arena (de 2,84 a 90,73 %). Posterior a la comprobación de significancia de cada efecto y al mayor coeficiente de determinación y deviance, quedaron los siguientes modelos para cada una de las variables, representados en las ecuaciones 1, 2 y 3.

Donde, CICijklmno es la capacidad de intercambio catiónico (con distribución Poisson); μ es el intercepto; s(Loni, Latj) y s(Nmk) son funciones suavizadas no parametrizadas de la i-ésima longitud con la j-ésima latitud y la k-ésima altitud; Ark el efecto fijo del l-ésimo porcentaje de arcilla; pHm el efecto fijo del m-ésimo nivel de pH; MOn el efecto fijo del n-ésimo porcentaje de MOS y eijklmno el efecto residual.

Donde, NTijklmnop es el nitrógeno total; μ es el intercepto; s(Loni, Latj) y s(Nmk) son funciones suavizadas no parametrizadas de la i-ésima longitud con la j-ésima latitud y la k-ésima altitud; Ark el efecto fijo del l-ésimo porcentaje de arcilla; pHm el efecto fijo del m-ésimo nivel de pH; MOn el efecto fijo del n-ésimo porcentaje de MOS; CICO es el efecto fijo de la o-ésima CIC y eijklmnop el efecto residual.

Donde, MOijklmnop es el porcentaje de materia orgánica (con distribución Poisson); μ es el intercepto; s(Loni, Latj) y s(Nmk) son funciones suavizadas no parametrizadas de la i-ésima longitud con la j-ésima latitud y la k-ésima altitud; Ark el efecto fijo del l-ésimo porcentaje de arcilla; pHm el efecto fijo del m-ésimo nivel de pH; Aren es el efecto fijo del n-ésimo porcentaje de arena; NTO es el efecto fijo del o-ésima nivel de nitrógeno total y eijklmnop el efecto residual.

A partir de los modelos se obtuvieron los valores predichos para cada una de las variables a evaluar, los cuales, junto con sus respectivas coordenadas, se representaron en las figuras 1, 2 y 3. La construcción de los modelos aditivos generalizados se realizó utilizando la librería mgcv (Wood, 2017) del software estadístico R (R Core Team, 2022).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La mayoría de los suelos del trópico presentan bajos contenidos de nutrientes, tanto orgánicos como inorgánicos, especialmente en los suelos del trópico bajo y medio, donde la tasa de mineralización de la MOS es elevada, debido a las condiciones climáticas y a las clases texturales predominantes, generalmente de tipo arcilloso; no obstante, los sistemas productivos de cacao se han adaptado a las condiciones que caracterizan los suelos del trópico bajo y medio del departamento de Antioquia. La zona de estudio se localiza principalmente en paisajes de montaña, correspondientes a las zonas cálidas y templadas del departamento, cuyos suelos se distinguen, en general, por una fertilidad química baja a moderada (IGAC, 2007b).

En el estudio se encontró que variables como la MOS y el NT presentaron una distribución relativamente uniforme en los cultivos de cacao del departamento, mientras que la CIC mostró una mayor variabilidad entre las diferentes subregiones (Tabla 1). Al considerar la altitud de los cultivos, se observó que en las subregiones de Oriente y Norte se obtuvieron pocos datos, concentrados, principalmente, en las zonas bajas de cada una, y en el Valle de Aburrá no se registraron puntos de muestreo. Asimismo, se evidenció una relación entre las tres variables evaluadas: en las áreas donde uno de los parámetros presentó valores bajos, los demás tendieron a mostrar un comportamiento similar.

Tabla 1 Propiedades químicas del suelo en las subregiones productoras de cacao en Antioquia, Colombia. 

Nota: La tabla resume los valores estimados de capacidad de intercambio catiónico (CIC), nitrógeno total (NT) y materia orgánica del suelo (MOS), en las principales subregiones productoras de cacao del departamento de Antioquia

Capacidad de intercambio catiónico. Los suelos del departamento de Antioquia destinados al cultivo de cacao presentaron valores de CIC máximos de 20 cmol.kg-1 y valores mínimos cercanos a los 5 cmol.kg-1 (Figura 1). En la mayor parte del departamento se encontraron valores bajos de esta variable, destacando las subregiones Norte, Nordeste, Bajo Cauca, Magdalena Medio y Oriente, donde los valores de CIC no superaron 5 cmol.kg-1. La zona de la subregión de Urabá presentó valores intermedios respecto a las demás regiones, donde se registraron valores cercanos a 10 cmol.kg-1, en la mayoría del territorio. Los valores más altos se registraron en las subregiones del Suroeste y del Occidente, con valores entre 15 y 20 cmol.kg-1.

Figura 1 Distribución espacial de la capacidad de intercambio catiónico del suelo en fincas cacaoteras del departamento de Antioquia. 

Según el Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura (IICA, 2017), los suelos destinados al establecimiento del cultivo de cacao deben presentar valores de CIC superiores a 12 cmol kg⁻¹. Esto indica que, en la mayor parte del departamento, los suelos presentan un déficit en este parámetro, con excepción de las subregiones del Suroeste y el Occidente. Estos resultados son preocupantes si se considera que las subregiones del Urabá, Magdalena Medio, Bajo Cauca y Nordeste concentran cerca del 92 % de la producción total del departamento (Minagricultura, 2021), y son precisamente las zonas donde se registraron los valores más bajos para esta variable.

Los bajos niveles de CIC observados en varias subregiones reflejan una limitada capacidad del suelo para retener nutrientes, lo cual, coincide con lo señalado por la Cornell University Cooperative Extension (CUCE, 2007), que indica que los suelos con baja CIC son más propensos a presentar deficiencias de potasio (K⁺), magnesio (Mg²⁺) y otros cationes esenciales. Esta condición, común en suelos de textura arenosa o con bajo contenido de MOS, favorece la lixiviación y reduce la disponibilidad de nutrientes en la rizosfera. De acuerdo con la FAO (2025), estas características limitan la fertilidad química y pueden afectar directamente el crecimiento y la productividad del cultivo de cacao, al restringir la retención y el aprovechamiento de elementos esenciales para su desarrollo.

De igual manera, los valores bajos de CIC observados podrían estar relacionados con otros parámetros fisicoquímicos del suelo. Diversos autores, como Argüello et al. (2019), señalan que en suelos ácidos la CIC tiende a disminuir. Este comportamiento se explica porque los suelos dominados por arcillas con carga superficial variable suelen estar fuertemente meteorizados, lo que reduce su capacidad de retención de cationes. Además, la fertilidad de estos suelos disminuye con la reducción del pH, que se puede originar por la acidificación derivada del uso de fertilizantes nitrogenados, la lixiviación de nitratos y las prácticas agrícolas intensivas o de desmonte (McKenzie et al. 2004). De manera similar, Barrezueta-Unda (2019) reportó que, a valores de pH cercanos a la neutralidad, la CIC se tiende a incrementar, estableciendo una relación directa entre esta propiedad, la conductividad eléctrica y los niveles de calcio en el suelo. Ambas investigaciones, se llevaron a cabo en suelos agroproductivos de cacao en Ecuador, lo que sugiere que las condiciones edáficas evaluadas en este estudio siguen patrones similares a los descritos por dichos autores.

Un estudio realizado en cultivos de cacao en la Amazonia Colombiana (Rosas-Patiño et al. 2017), concluyó que, al aplicar enmiendas al suelo, el pH aumenta, haciendo que algunas bases aumenten y, a su vez, la CIC aumente, brindando al suelo un mayor grado de fertilidad. La relación entre la CIC y el pH puede explicar los bajos niveles de CIC en el departamento, ya que se encontraron suelos ácidos con pH bajo en el muestreo realizado en el actual estudio.

Los suelos de la subregión del Nordeste de Antioquia presentan una fuerte acidez, mientras que los de la subregión de Urabá muestran valores de pH más cercanos a la neutralidad (Jaramillo, 2014). Teniendo en cuenta lo anterior, la diferencia en los valores de CIC entre estas subregiones podría estar asociada con el pH predominante en los suelos de cada una, lo que explicaría los valores más altos de CIC registrados en la subregión de Urabá.

Los resultados obtenidos para las subregiones de Urabá y Nordeste se pueden comparar con los encontrados por González-Gordon et al. (2018), quienes registraron valores bajos de CIC para la subregión del Nordeste y medios para la subregión de Urabá.

La CIC se debe mantener dentro de un rango óptimo, ya que niveles bajos pueden generar los problemas previamente descritos, mientras que valores excesivamente altos, se asocian con un aumento en la concentración de cadmio en el suelo (Argüello et al. 2019), un componente tóxico que puede ser absorbido por la planta de cacao y afectar la salud del consumidor de sus productos derivados. Es importante resaltar que, en este estudio, no se registraron niveles elevados de CIC en ninguna de las subregiones analizadas, que pudieran indicar altas concentraciones de cadmio en el suelo.

Nitrógeno total. Para este parámetro se presentaron valores mínimos cercanos a 0,18 % y máximos de 0,35 % de NT en el suelo (Figura 2). En general, los valores son homogéneos en todo el departamento, ya que los valores oscilan en un estrecho rango para este parámetro.

Figura 2 Distribución espacial del nitrógeno total del suelo en fincas cacaoteras del departamento de Antioquia. 

En la subregión del Bajo Cauca se registraron los valores más bajos de NT, con concentraciones que oscilaron entre 0,18 y 0,22 %. En las subregiones del Magdalena Medio y del Nordeste, los valores se ubicaron entre 0,22 y 0,30 %, mientras que en Urabá y el Norte se encontraron rangos similares, cercanos a 0,25-0,30 %. Por su parte, las subregiones del Oriente, Occidente y Suroeste registraron los valores más altos, con concentraciones de 0,30 a 0,35 % de NT en el suelo. Estos resultados evidencian una baja variabilidad espacial del nitrógeno total en las zonas productoras de cacao del departamento de Antioquia.

Según la clasificación propuesta por Batista (2009) para evaluar el estado nutricional de los suelos destinados al cultivo de cacao, los contenidos de NT se categorizan como bajos, cuando son inferiores a 0,20 %, medios entre 0,21 y 0,40 %, y altos cuando superan el 0,41 %. Con base en esta escala, los suelos analizados en el presente estudio se ubicaron principalmente dentro del rango medio, con concentraciones que oscilaron entre 0,18 y 0,35 % de NT. Ninguna de las subregiones evaluadas alcanzó valores superiores al 0,41 %, por lo que no se identificaron suelos con altos contenidos de este nutriente. Las concentraciones más bajas se registraron en la subregión del Bajo Cauca (0,18-0,22 %), seguidas por las del Magdalena Medio, Nordeste, Urabá y Norte, donde los valores variaron entre 0,22 y 0,30 %. Las subregiones del Oriente, Occidente y Suroeste registraron las concentraciones más elevadas, con valores entre 0,30 y 0,35 %. En general, los suelos cacaoteros del departamento de Antioquia presentaron contenidos de nitrógeno total dentro del rango medio, establecido por Batista (2009), lo que indica una disponibilidad moderada del nutriente en la mayoría de las zonas productoras.

La mayor proporción del nitrógeno presente en el suelo se encuentra contenida en la fracción orgánica proveniente de restos de plantas, animales, bacterias y hongos (Schlesinger, 1997); sin embargo, el establecimiento de cultivos tiende a alterar estos ecosistemas, dando como resultado suelos pobres en NT. Por ello, se hace necesaria la aplicación de fertilizantes que actúen como fuente de nitrógeno, tanto para el suelo como para las plantas.

El nitrógeno constituye uno de los nutrientes esenciales en el ecosistema del cacao, desempeñando un papel determinante en los procesos de crecimiento y desarrollo del cultivo. Este elemento se encuentra fisiológicamente asociado al potasio, especialmente, durante la etapa de llenado de las mazorcas, en la que ambos intervienen en la formación y la calidad del grano (Hartemink, 2005). En la presente investigación, los contenidos de NT fueron de bajos a moderados en la mayoría de las zonas cacaoteras del departamento, condición que podría afectar la productividad, si no se implementan estrategias de fertilización o enmiendas que corrijan este déficit del suelo. De acuerdo con Furcal-Beriguete (2017), para producir 1.000 kg de semilla seca de cacao, incluyendo la cáscara del fruto, el cultivo extrae en promedio 35,62 kg de nitrógeno, lo que convierte a este elemento en el segundo de mayor demanda y extracción del suelo en sistemas de producción de cacao.

Al evidenciar niveles moderados de NT en los suelos del departamento, se sugiere que la mayoría de los productores requieren aplicar fertilizantes para mejorar sus rendimientos productivos; sin embargo, se debe considerar que las aplicaciones excesivas de este elemento pueden afectar, tanto la calidad del suelo como el crecimiento de las plantas de cacao, especialmente, aquellas cultivadas bajo sombra. Aun así, su presencia en cantidades adecuadas es esencial para un adecuado desarrollo y una producción abundante.

Por otro lado, el déficit de nitrógeno se caracteriza por un estancamiento del crecimiento, la formación de hojas pequeñas y la descomposición de la clorofila en los espacios intervenales de las hojas viejas, lo que les confiere cloración pálida o amarillenta (Barros, 1981). Se considera que el desconocimiento por parte de los productores acerca del NT en el suelo es uno de los principales factores que explican los bajos rendimientos en los cultivos de cacao, ya sea por la falta de fertilización o por la sobrefertilización con nitrógeno.

Materia orgánica: Se encontró un porcentaje bajo de MOS en los suelos cacaoteros del departamento de Antioquia (Figura 3), lo cual, era de esperarse, debido a la presencia de este cultivo, principalmente, en trópico bajo y medio, donde la tasa de mineralización de la MOS es mayor que la de trópico alto. Se encontraron valores inferiores de MOS en las subregiones del Urabá, del Bajo Cauca y del Magdalena Medio, en donde el porcentaje de MOS no superó el 2,5 %. En el resto del departamento se encontraron valores de MOS entre 3,0 y 3,5 %.

Figura 3 Distribución espacial de la materia orgánica del suelo en fincas cacaoteras del departamento de Antioquia. 

Los contenidos de MOS variaron entre 2,0 y 3,5 % en las diferentes subregiones productoras de cacao del departamento de Antioquia. En la subregión de Urabá, los valores se ubicaron entre 2,0 y 2,5 %, mientras que en el Bajo Cauca y el Magdalena Medio se observaron rangos similares. En el Nordeste, los contenidos oscilaron entre 2,5 y 3,0 %, al igual que en la subregión del Oriente. Las concentraciones más altas se registraron en las subregiones de Occidente y Suroeste, donde los valores fluctuaron entre 3,0 y 3,5 %, lo que refleja una mayor acumulación de materia orgánica en los suelos de estas zonas.

Algunos estudios, como los IICA (2017) y MAG (1991), sugieren que los suelos destinados al cultivo de cacao deben contar con más de 3,0 % de MOS, para un adecuado desarrollo, crecimiento y producción de la planta. En el caso de las subregiones de Urabá, Bajo Cauca y Magdalena Medio, los suelos presentaron contenidos de materia orgánica inferiores al 2,5 %, lo que sugiere una limitada reserva de carbono y de nutrientes esenciales, así como una menor capacidad de retención de humedad y una menor estabilidad estructural (Batjes, 2014). Estas condiciones podrían restringir el desarrollo óptimo del cultivo de cacao, si no se implementan prácticas de manejo orgánico o de conservación del suelo que favorezcan el incremento de la MOS.

Los resultados de MOS obtenidos para las subregiones de Urabá y Nordeste se pueden comparar con los reportados por González-Gordon et al. (2018), quienes encontraron valores promedio de 2,28 y 3,51 % para dichas subregiones, respectivamente. En el caso de Urabá, el valor reportado se encuentra dentro del rango obtenido en el presente estudio, mientras que en el Nordeste se observaron valores ligeramente altos, en el estudio citado; no obstante, ambos trabajos coinciden en que los contenidos de MOS son mayores en el Nordeste en comparación con los suelos del Urabá.

En un estudio realizado por Villa-Cuastumal et al. (2017), en la Subregión del Bajo Cauca, con el objetivo de caracterizar algunos suelos destinados a la producción agrícola, encontraron valores promedio de MOS de 2,57 % e indicaron que en los lugares con mayor porcentaje MOS, las plantas presentaron un mayor crecimiento radicular, lo cual, lo relacionaron con la actividad microbiana, la porosidad, la densidad y la capacidad de retención de agua, atributos que también han sido mencionados por otros autores, como Krull et al. (2004).

La MOS es un componente de gran relevancia para la producción de cacao, ya que contiene alrededor del 5 % de NT y otros elementos esenciales para las plantas (Graetz, 1997). La MOS es fragmentada por la macrofauna, lo que facilita su biodegradación por parte de hongos y bacterias del suelo; mediante la mineralización de estos sustratos carbonados, se liberan nutrientes inorgánicos fundamentales para el desarrollo vegetal (Labrador, 2008). Por lo tanto, el bajo contenido de NT en los suelos del departamento se podría atribuir al reducido contenido de MOS y, a su vez, al deteriorado estado de los ecosistemas.

Al ser los parámetros químicos evaluados grandes indicadores de la fertilidad del suelo y estar directamente relacionados con la productividad del cacao es necesario que en los suelos dedicados a esta producción, se mantengan los niveles adecuados de dichos parámetros, mediante la implementación de técnicas de fertilización, para corregir los déficits identificados en las diferentes variables. La realidad en el departamento de Antioquia es que los productores fertilizan sin saber cuáles son los parámetros que deben corregir, ya que el 80 % de los productores fertilizan y solo el 31 % cuenta con un estudio de suelos, a partir del cual, elaboran sus planes de enmiendas y fertilización (FEDECACAO, 2021).

Algunos autores, como Ortiz-Valbuena & Álvarez-León (2015), trabajan con el uso de fertilizantes orgánicos, buscando alternativas a los fertilizantes tradicionales y encontrando una buena respuesta en algunos parámetros químicos y biológicos del suelo, a partir del vertimiento de subproductos del beneficio del cacao.

Se evidenció una marcada variabilidad espacial en las propiedades químicas de los suelos destinados al cultivo de cacao en el departamento de Antioquia. Los valores obtenidos para la CIC, la MOS y el NT se ubicaron principalmente en rangos bajos a medios, lo que refleja una fertilidad química limitada en la mayoría de las subregiones. Estos valores fueron particularmente bajos en las zonas consideradas de mayor producción de cacao en el departamento (Urabá, Bajo Cauca, Magdalena Medio y Nordeste), lo que sugiere una posible relación entre la intensidad productiva y la reducción progresiva del contenido de nutrientes en el suelo. En conjunto, los resultados destacan la necesidad de implementar prácticas de manejo sostenible, que promuevan la recuperación de la fertilidad y garanticen la sostenibilidad productiva de los sistemas cacaoteros del departamento.

Agradecimientos

Los autores agradecen al proyecto del Sistema General de Regalías: “Desarrollo y establecimiento del Centro de Desarrollo Agrobiotecnológico de Innovación e Integración Territorial, el Carmen de Viboral, Antioquia, Occidente (CEDAIT)”, cód. BPIN 2016000100060, por el suministro de la información y a los productores por todo el apoyo con la información para la realización de este trabajo

REFERENCIAS

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Cómo citar: Mira-Giraldo, J.M.; Cerón-Muñoz, M.F.; Medina-Sierra, M.; Galeano-Vasco, L.F. 2025. Variabilidad espacial de parámetros químicos a partir de modelos de predicción en suelos agroproductivos de cacao en Antioquia, Colombia. Rev. U.D.C.A Act. & Div. Cient. 28(2):e2699. http://doi.org/10.31910/rudca.v28.n2.2025.2699

Artículo de acceso abierto publicado por Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica, bajo una Licencia Creative Commons CC BY-NC 4.0

Publicación oficial de la Universidad de Ciencias Aplicadas y Ambientales U.D.C.A, Institución de Educación Superior Acreditada en Alta Calidad por el Ministerio de Educación Nacional

Editado por: Helber Adrián Arévalo Maldonado

Financiación: La Fundación Universidad de Antioquia, con el proyecto N° 2022-3475 “Diseño y validación de modelos de predicción para determinar la Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC), Materia orgánica (MOS) y el Nitrógeno (N) en suelos a partir de imágenes hiperespectrales”

Recibido: 11 de Junio de 2024; Aprobado: 16 de Octubre de 2025

*autor de correspondencia: josem.mira@udea.edu.co

Contribución de autores:

José Miguel Mira Giraldo: metodología, análisis formal, investigación, redacción del borrador original, redacción de la revisión y edición; Mario Cerón Muñoz: conceptualización, metodología, análisis formal, investigación, validación, redacción, revisión y edición; Marisol Medina Sierra: conceptualización, investigación, administración del proyecto, supervisión, redacción del borrador original, redacción, revisión y edición. Luis Fernando Galeano Vasco: metodología y revisión

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