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Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial

Print version ISSN 1692-3561

Rev.Bio.Agro vol.13 no.2 Popayán July/Dec. 2015

http://dx.doi.org/10.18684/BSAA(13)11-21 

DOI: http://dx.doi.org/10.18684/BSAA(13)11-21

VARIABLES BIOFÍSICAS DE DOCE SISTEMAS AGROSILVOPASTORILES EN LA MESETA DE POPAYÁN - CAUCA

VARIABLE BIOPHYSICS OF TWELVE SYSTEMS AGROSILVOPASTORILES IN THE PLATEAU OF POPAYÁN – CAUCA

VARIÁVEIS BIOFÍSICAS DE DOZE SISTEMAS AGROSILVOPASTORILES NO PLANALTO DE POPAYÁN - CAUCA

SANDRA MORALES-VELASCO1,NELSON JOSE VIVAS-QUILA2,VANESA GOMEZ-MEDINA3

1Universidad del Cauca, Facultad de Ciencias Agrarias, Departamento de Ciencias Agropecuarias,Grupo de Investigación Nutrición Agropecuaria. Profesora Titular, Magister en Recursos Hidrobiológicos, Ecóloga. Popayán, Colombia.

2Universidad del Cauca, Facultad de Ciencias Agrarias, Departamento de Ciencias Agropecuarias,Grupo de Investigación Nutrición Agropecuaria. Profesor Titular, Doctor en Ciencias Agropecuarias, Zootecnista. Popayán, Colombia.

3Universidad del Cauca, Facultad de Ciencias Agrarias, Departamento de Ciencias Agropecuarias,Grupo de Investigación Nutrición Agropecuaria, Ingeniera Agropecuaria. Popayán, Colombia.

Correspondencia: samorales@unicauca.edu.co

Recibido para evaluación: 22 de julio de 2015. Aprobado para publicación: 05 de Octubre de 2015.


RESUMEN

En doce sistemas agrosilvopastoriles en etapa de establecimiento, se midieron las variables biofísicas (Temperatura, humedad, Radiación, flora asociada y suelo), con el fin de determinar las variables condicionantes para la producción silvopastoril en la meseta de Popayán. Para tal fin se realizaron correlaciones de Pearson, análisis de componentes principales y dendrograma de agrupamiento. Se halló que las variables microclimáticas son acordes a la adaptación de los forrajes cultivados, se identificaron 48 especies de flora asociada importantes en la alimentación animal y la protección de los recursos naturales. Al realizar el análisis de componentes principales se encontró que las variables más influyentes fueron la materia orgánica seguida de la radiación solar y la infiltración. El análisis de agrupamiento encontró tres grupos, el grupo A. conformado por los sistemas caracterizados por tener una radiación solar alta y un contenido de materia orgánica medio. El grupo B. tienen una radiación solar media y un contenido de materia orgánica bajo y el grupo C. muestra una baja radiación y alto contenido de materia orgánica.

PALABRAS CLAVE: Materia Orgánica, Producción, Agrupamiento.


ABSTRACT

In twelve systems agrosilvopastoriles in stage of establishment, there measured up the variable biophysics (Temperature, dampness, Radiation, associate flora and I occur), in order to determine the determining variables for the production silvopastoril in Popayán's plateau. For such an end there were realized Pearson's correlations, analysis of principal components and dendrograma of grouping. One found that the microclimatic variables are identical to the adjustment of the cultivated forages, there were identified 48 important species of associate flora in the animal feed and the protection of the natural resources. On having realized the analysis of principal components one thought that the most influential variables were the organic matter followed by the solar radiation and the infiltration. The analysis of grouping found three groups, the group A. shaped by the systems characterized for having a solar high radiation and a content of organic matter I happen. The group B. they have a solar average radiation and a content of organic matter under and the group C. shows a low radiation and high place contained of organic matter.

KEY WORDS:Organic matter, Production, Grouping.


RESUMO

Em doze agrosilvopastoriles de sistemas em fase de estabelecimento, as variáveis biofísicas (Temperatura, umidade, Radiação, flora associada e eu são acostumadas) estavam medidas, com o propósito de determinar as variáveis de condicionamento para o silvopastoril de produçâo no planalto de Popayán. Para tal um fim eles foram levados fora correlações de Pearson, análise de componentes principais e dendrograma de agrupamento. Ele/ela era que o microclimáticas variável é de acordo à adaptaçâo das forragens cultas, foram identificadas 48 espécies importantes de flora associada na alimentaçâo de animal e a proteçâo dos recursos naturais. Ao levar a cabo a análise de componentes principais foi achado que as variáveis mais influentes eram o problema orgˆnico seguido pela radiaçâo solar e a infiltraçâo. A análise de agrupamento achou três grupos, o grupo A. conformado pelos sistemas caracterizou para ter uma radiação alta solar e um conteúdo meio de assunto orgânico. O grupo B. eles têm uma radiaçâo meio solar e um conteúdo de assunto orgânico abaixo e o grupo C. mostra uma baixa radiação e conteúdo alto de assunto orgânico.

PALAVRAS-CHAVE: A matéria orgânica, Produçâo, Agrupamento.



INTRODUCCIÓN


En el Departamento del Cauca la ganadería se basa en una producción doble propósito, con una base genética en proceso de mejoramiento y adaptada a las ecóregiones, pastos potencialmente mejorables donde hay infraestructura ganadera adecuada para el manejo en finca [1].

Estudios realizados evidencian que la ganadería en la meseta de Popayán son de tendencia extensiva, basada en pasturas degradadas sin manejo y mejoramiento de la pradera, con poca utilización de árboles como complemento alimenticio [2], situación que ha llevado a evaluar diferentes estrategias silvopastoriles para ser incluida en los diseños agropecuarios, entre las que se destaca la adaptabilidad de la Leucena diversifolia en esta región [2, 3], resultados usados en la instalación de 250 ha por parte del Comité de Ganaderos de este departamento y la Corporación Regional del Cauca.

La instalación estratégica de plantas arbóreas y arbustivas en las áreas de pastoreo se presenta como una alternativa tecnológica que contribuye a mejorar la competitividad de los productos del sector ganadero y a disminuir el impacto de la ganadería sobre los ecosistemas en que se desarrolla. La combinación de gramíneas con platas forrajeras de hábito arbustivo y arbóreo permite aumentar la oferta de forraje, en particular durante el periodo seco, y mejorar la calidad de la dieta a lo largo del año. Así mismo, la incorporación de arbóreas y arbustivas en las praderas tiene efectos positivos sobre la productividad total de la pradera, ya que la diversificación de la composición de la cobertura vegetal, estimula la conservación y el reciclaje de nutrientes [3].

En la presente investigación se documenta la caracterización biofísica de doce sistemas agrosilvopastoriles en su etapa de establecimiento.


MÉTODO

Localización

Se seleccionaron doce fincas ubicadas en la meseta de Popayán, que se localiza en el centro del departamento del Cauca, entre los 1600 y 1900 msnm con un relieve ondulado donde alternan pendientes entre el 10 al 30%. Esta área corresponde a la zona de vida de Bosque húmedo Montano Bajo (Bh-MB).

Según los registros tomados en la estación meteorológica del aeropuerto Guillermo León Valencia (Popayán), la zona reporta una precipitación promedio anual de 2132 mm y una temperatura promedio de 19°C, según Caldas y Lang se considera clima templado húmedo (TH) [4]. En el cuadro 1 se anotan las doce fincas.

Los árboles frutales (Persea americana, Citrus sp)fueron sembrados como división interna de los potreros a una distancia de 10 m y entre estos Leucaena diversifolia, Acacia de currens a 2 m.

Variables microclimáticas

Se tomaron registros durante épocas de sequía y de lluvia. La radiación solar se midió empleando el luxómetro digital desde las 8 am hasta las 2 pm para tener un mediante recorridos por los potreros, debido a que los arbustos en el momento de las mediciones presentaban un dosel pequeño. La humedad relativa y la temperatura se registraron mediante el uso del higrotermómetro durante tres veces en época de lluvia y tres veces en época seca con tres repeticiones y una frecuencia semanal.

Flora asociada a los sistemas. Para la colección en campo del material vegetal se llevaron bolsas papel de 30 x 40 cm, cada planta colectada en cada una de las fincas se empacó debidamente en la bolsa de papel con su respetivo rotulo, para posteriormente llevarlas a un sistema de secado. Para evitar el deterioro de las muestras vegetales se les aplicó alcohol diluido al 90%, para su posterior identificación en el herbario de la Universidad del Cauca.

Suelo. En cuanto a las variables relacionadas con el suelo se tuvieron en cuenta las siguientes características.

Químicas. Para este análisis (pH, Materia Orgánica, P-Brayll, K, Ca, Mg, Al, Na, Al-Sat, S, Arena, Limo, Arcilla, Textura y Estructura) se tomaron tres muestras al azar a 20 cm de profundidad en cada uno de los arreglos silvopastoriles para ser enviadas al CIAT (Centro de Investigación de Agricultura Tropical) donde se realizó el análisis correspondiente.

Respiración. Se hicieron mediciones siguiendo la metodología [5], para lo cual se puso en el suelo un recipiente con 30 mL de NaOH (0,2N) cubierto con una tapa de plástico más grande y sellándose con tierra para evitar el ingreso aire. Se dejó por un periodo de veinticuatro horas, luego se llevó al laboratorio donde se le adicionaron 2 mL de BaCl2 para precipitar el CO2, se adicionaron dos gotas de fenolftaleína para ser titulado con HCl de igual concentración.

Se calculó la cantidad de C – CO2 mediante la siguiente fórmula [5]:

Donde:

HCl muestra = mL de HCl utilizados para titular la muestra.

HCl testigo = promedio de mL de HCl utilizados para titular los testigos.

N = normalidad de NaOH y HCl.

E = peso miliequivalente de Carbono= 6mg/meq.

A = área de la boca del recipiente de plástico.

Características físicas del suelo. Se realizó una calicata con una profundidad que varió de acuerdo al tipo de suelo que se encontró en el sistema, donde se realizaron las siguientes mediciones.

Infiltración. Se midió clavando el anillo estándar en PVC de 6 in en el suelo, afirmándose alrededor de los bordes internos, se vertieron los 444 mL de agua y se registró el tiempo que demoro en penetrar en el suelo [6].

Colonización de raíces por micorrizas. Se realizó el montaje de las raíces y posterior cuantificación de micorrizas en el laboratorio para cada uno de los sistemas agrosilvopastoriles. La colonización mediante la siguiente formula:

Se estimó el grado de colonización total; usando las siguientes categorías [6]:

Colonización baja (0 – 20%)

Colonización media (20 – 50%)

Colonización alta (+ 50%)

Análisis de Resultados

Se realizaron correlaciones Bivariadas de Pearson entre todas las variables analizadas con el fin de observar la relación entre las mismas, para lo cual se usó el programa SPSS 19.0. Se hizo un análisis de componentes principales para determinar las variables más influyentes en los sistemas agroforestales y un análisis de agrupamiento; usando el programa estadístico PAST.


RESULTADOS

Variables microclimáticas

Temperatura. Los valores variaron entre 16,5 y24,6°C, correspondiendo a las características de la meseta de Popayán, la similaridad entre los registros obedece a que los sistemas están en estado de establecimiento y no se evidencian variaciones entre las fincas muestreadas y los promedios de la región [5].

Humedad relativa. Los registros oscilaron entre 55,33% al 89%, donde los mayores valores fueron en sistemas donde hubo mayor riqueza específicas de especies vegetales para las Fincas Villa Alina (14sp), La Rejoya (13 sp), y El Retoño (15 sp), dado a que la cobertura arbórea puede ejercer una considerable influencia moderando la temperatura del aire y del suelo y aumentando la humedad relativa [9,10].Ambos efectos son generalmente benéficos para el crecimiento de los cultivos y por ello son utilizados en muchos sistemas agroforestales [11] y la magnitud de estos beneficios depende de la cantidad de árboles,cuanto más se parezca el sistema a un monte cerrado,por su estructura de cobertura y por el espacio entre los árboles, mayores efectos benéficos tendrá sobre la humedad y la temperatura [10,11] .

Radiación solar. Los valores se muestran en un rango de 314,84 lux a 736.00 lux. La alta radiación se presentó en las fincas la sultana y el SENA debido a la exposición directa de los rayos solares lo cual contrasta con el sistema la Rejoya, debido a la flora arbórea.

Flora asociada. En los sistemas se registraron 47 especies,de las cuales 14 tienen habito herbáceo, 10arbustivo y 27 ároboreas, las cuales están distribuidas en los linderos de los potreros (cuadro 2).

Cuadro 2

Las especies frutales como guamo (Inga sp), guayabilla (Psidium sp) y limón (Citrus sp) son importantes para la alimentación humana y de animales, favoreciendo la fauna silvestre, también se hallaron especies maderables como el guayacán Manizales (Lafoensia speciosa), flor de mayo (Tibouchina lepidota),nogal cafetero (Cordia alliodora), cucharo (Clusia discolor), roble (Quercus humboldtii), entre otros, como especies importantes para la alimentación del ganado, es el caso de la leucaena (Leucaena diversifolia) y el nacedero (Trichantera gigantea) que igualmente es importante por su potencial de nacimiento de agua, usada como protectora del suelo y en zonas de restauración, usadas en sistemas agroforestales de clima medio y frio del departamento del Cauca [12]. Además se encontraron especies herbáceas muy invasivas como el helecho marranero (Pteridium cadatum (L.) Kuhn), también se hallaron coberturas nobles y protectoras del suelo contra la erosión como: Commelina virginica L,Tripogranda cumanensis (Kunth) y Oxalis latifolia H.B.K

aracterísticas del suelo. Los resultados se encuentran los requerimientos nutricionales para la siembra de pastos y forrajes en cada uno de los sistemas [13],dejando ver que la cantidad de los elementos presentes en el suelo no representa una limitante para el buen desarrollo de las plantas previamente establecidas en cada una de las fincas.

Análisis químico. En el Cuadro 3, se observan las características físicas química de los sistemas.

Es de anotar que en el análisis de Pearson (0,01 ≤ 0,05) mostró correlaciones significativas (97%) entre el magnesio, el calcio, el fósforo y el potasio; dado a que el magnesio (Mg) es el elemento principal de la molécula de clorofila, favorece la absorción de fosforo participando como activador enzimático junto con el calcio y el potasio. La asimilación del magnesioestá influenciada por la concentración de cationes como calcio y potasio, relaciones que contribuyen a un adecuado balance del suelo para brindar un óptimo equilibrio nutricional a las plantas y por consiguiente mejores producciones [14] .

La relación encontrada entre la respiración y el potasio (K) (0,00 ≤ 0,05; significancia 65%) se puede explicar al rol en la activación de enzimas, que actúan en diversos procesos metabólicos tales como fotosíntesis, síntesis de proteínas y carbohidratos, incidiendo en el balance de agua y en el crecimiento meristemático,que favorecen el crecimiento vegetativo, la fructificación,la maduración y la calidad de los frutos [14].

Cuadro 3

Respiración del suelo. El mayor registro fue de 162,5Ug(C-CO2)*h*m2 para la finca La Rejoya y el menor de 47Ug(C-CO2)*h*m2 en La Esperanza, aunque no se evidenció una correlación significativa (0,15≥ 0,05; significancia 53%), se puede explicar con los contenidos de materia orgánica en el suelo de este lugar(156,23 g/kg) la cual se relaciona con la actividad biológica [6].

Colonización de micorrizas. En los sistemas evaluados la colonización por hongos micorrízicos fue alta con valores por encima del 70% [6], donde la Finca la Sultana presento un 83% y Villa Luisa con 74,6 %.(Figura 1).

El alto nivel de micorrización encontrados en el sistema radicular de las Brachiarias, evidencian la capacidad de colonizar mayor cantidad del suelo por el tipo de raíces (un centímetro de raíces sin micorrizas explora 1-2 cm3 del suelo; con micorrizas desarrolla 5 a 200 veces), aumentando la eficiencia de captación de nutrientes del suelo, permitiendo de esta manera una resistencia y/o tolerancia a determinados patógenos del suelo, induciendo a la raíz a mantenerse activa durante más tiempo que si no estuviese micorrizada, unido a lo anterior permiten extraer el fósforo del 'POOL' disponible, afectando directamente los procesos de solubilización y mineralización, al sumársele en esta labor las hifas del hongo también captan con mayor facilidad ciertos elementos (Fósforo, Nitrógeno, Calcio y Potasio) y agua del suelo; condición que favorece el desarrollo de los sistemas [14].

Análisis De Componentes Principales. El cuadro 4 se muestra los resultados, evidenciando una homogeneidad entre los sistemas.

Lo anterior se explica por la localización geográfica de los sistemas, conocida como el Peniplano o meseta de Popayán, donde la formación geológica de los suelos son derivados de cenizas volcánicas y a que el componente arbóreo de los sistemas se encuentran en un estado inicial de desarrollo, lo que refleja una mínima variación del mircroclima en las fincas.

El presente análisis también evidencia la influencia de algunas variables sobre los sistemas agrosilvopastoriles, mostrando que la radiación solar es determinante para las fincas la Sultana (419 lux) y la esperanza (463,6 lux), donde se registraron los mayores valores (Figura 2).

Figura 2

La materia orgánica, se evidencia en mayor proporción en las fincas Santa Ana (284,41 g/Kg), Palenque (242,14 g/Kg), La Rejoya (241,11 g/Kg) y La Argentina (225,5 g/Kg), localizadas principalmente hacia el flanco occidental de la meseta de Popayán, a diferencia de los otros sistemas que se hallan hacia cordillera central.

La Infiltración se relaciona con la finca el cariñito,ya que en la época de lluvia no se pudo medir, dado al alto nivel freático; en Palacé el tiempo de infiltración fue de 86 minutos esto debido a la carencia en prácticas de renovación de praderas que junto con el sobrepastoreo han ocasionado perdida de las características físicas y químicas del suelo. En Villa Alina la infiltración fue de 6,5 minutos (entre las mejores infiltraciones), posiblemente dado por un pastoreo rotacional [15].

Análisis de agrupamiento. Teniendo en cuenta las variables más influyentes que se encontraron en el análisis de componentes principales, el dendograma de agrupamiento muestra tres grupos con el 72% de similaridad, el primer grupo es conformado por los sistemas La Esperanza, Villa Luisa y La Sultana, se caracteriza por tener mayores registros en radiación solar 292,67 a 314,84 lux y un contenido de materia orgánica entre 155,6 y 202,88 (g/kg) (Figura 3).

Figura 3

La materia orgánica tiene efecto sobre las propiedades físicas del suelo, formando agregados y dando estabilidad estructural, uniéndose a las arcillas formando el complejo de cambio, que favorece la penetración del agua y su retención. En cuanto a su efecto sobre las propiedades biológicas, favorece los procesos de mineralización, el desarrollo de la cubierta vegetal, sirve de alimento a una multitud de microorganismos y estimula el crecimiento de la planta en un sistema ecológico equilibrado [14].

El segundo grupo conformado por El Retoño, Villa Alina, El Cariñito y Palacé, tienen una radiación solar media de 281,26 lux y materia orgánica baja (140,80 g/kg). Y el tercero muestra una baja radiación 195,73 lux y alto contenido de materia orgánica (284,41 g/kg).

La influencia de la luz es importante para la germinación de las semillas y el movimiento de orientación de las plantas hacia la fuente de luz (fototropismo) [14,16], siendo los forrajes un cultivo heliófilo corrobora la relevancia de dicha variable en el óptimo desarrollo de los mismos.

CONCLUSIONES

Las variables microclimáticas encontradas en los doce sistemas agrosilvopastoriles estuvieron acordes al rango de adaptación de los forrajes establecidos, resaltando la influencia de la variable radiación solar debido a que las gramíneas forrajeras son plantas C4.

La infiltración es una variable determinante en los sistemas agrosilvopastoriles y en las características biológicas del suelo, se encontró que todos los sistemas estudiados cuentan con un porcentaje alto de colonización de micorrizas, este factor mejora el cumplimiento de las funciones en las raíces y favorece su desarrollo.

El análisis multivariado reporta que las variables determinantes y que predominan en los sistemas agrosilvopastoriles fueron la materia orgánica, la radiación solar y la infiltración.

Es importante antes de establecer un sistema agrosilvopastoril conocer las variable climáticas de la zona para así escoger en forma acertada las especies forrajeras y arbóreas a establecer.


AGRADECIMIENTOS

Los autores quieren agradecer a los productores del Departamento del Cauca por su colaboración en el desarrollo de la investigación, al CIAT y a la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad del Cauca, por el apoyo dado al desarrollo de la presente investigación. Al profesor Bernardo Ramírez y equipo técnico del Herbario de la Universidad del Cauca que contribuyeron en la identificación de la flora asociada a los sistemas silvopastoriles.


REFERENCIAS

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