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Homogeneidad físico-química de series de suelos, altiplanicie de Maracaibo, Zulia, Venezuela

Publicado: 11 de marzo de 2013
Por: Larreal, M.H. (Dpto. Ingeniería de Suelo y Agua (Fac. Agronomía, Universidad del Zulia); Edgar José Jaimes Cárdenas; y Pineda, N.M.(Grupo de Investigación de Suelos y Aguas (Núcleo Universitario Rafael Rangel, Universidad de Los Andes), Venezuela
Resumen

El propósito del trabajo es determinar la homogeneidad fisicoquímica de tres series de suelos (Maracaibo, Los Cortijos y San Francisco), localizadas en el sector semiárido (bosque muy seco tropical) de la altiplanicie de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Las unidades taxonómicas (familias de suelo) que identifican a estas series son: Typic Paleargids, francosa fina, caolinítica, isohipertérmica (Maracaibo y San Francisco) y Typic Paleargids, arcillosa fina, caolinítica, isohipertérmica (Los Cortijos). Se describieron diez perfiles de suelo por serie, en los que se identificaron dieciséis características fisicoquímicas. Se aplicó el Índice de Homogeneidad Múltiple (IHM), basado en el análisis de componentes principales, para calcular la homogeneidad entre las series en estudio y en cada uno de los perfiles de suelo descritos en ellas. Se determinó la contribución de las variables fisicoquímicas en la homogeneidad de las mismas. Los resultados permiten determinar una secuencia de homogeneidad entre las series de suelo, así: Maracaibo > Los Cortijos > San Francisco. El IHM resultó una herramienta útil para determinar la homogeneidad fisicoquímica de las serie de suelo, además de conocer la contribución que hacen a la misma las características fisicoquímicas descritas en sus horizontes y perfiles de suelo. Las secuencias de homogeneidad obtenidas en este estudio, junto a las de homogeneidad morfológica determinada en otro trabajo realizado con las mismas series, constituyen las bases para la definición de unidades taxonómicas de suelo a nivel de serie, que contribuirían de manera eficaz en la correlación de suelos en el ámbito local, regional y nacional.

PALABRAS CLAVE
Serie de suelo; homogeneidad morfológica; correlación de suelos

INTRODUCCIÓN
La serie de suelo es la categoría más homogénea de la taxonomía de suelos en virtud de que son una colección específica de cuerpos naturales de suelo que poseen un conjunto particular de características morfológicas, fisicoquímicas y mineralógicas, cuyo rango de variación es muy estrecho (Porta et al, 2008)).
Según Larreal et al. (2010) los suelos de una serie tienen perfiles que son similares en sus características fisicoquímicas como el espesor de los horizontes, profundidad efectiva, densidad aparente, contenidos de arena y arcilla, pH a la pasta y en agua, entre otras, particularmente en aquellas series que agrupan suelos que han evolucionado bajo condiciones áridas y semiáridas del trópico venezolano. Po otro lado, Larreal (2011) considera que clasificar series de suelo es importante a nivel local, regional y nacional toda vez que en Venezuela son pocos los estudios a este nivel de detalle y la mayor parte de estos estudios se han basado en criterios desactualizados, incurriendo en la proliferación de estos taxones de suelo, dando definiciones incorrectas que poco contribuyen en la correlación de suelos.
El objetivo de este trabajo es determinar el grado de homogeneidad fisicoquímica de tres series de suelos (San Francisco, Los Cortijos y Maracaibo) localizadas en la altiplanicie de Maracaibo, dentro de la cual se desarrolla un proyecto de alta inversión con el fin de poner en marcha un sistema de riego presurizado para 50.000 hectáreas, en virtud del alto potencial agropecuario de estas tierras.

MATERIALES Y MÉTODOS
La zona de estudio está ubicada al norte de la cuenca del Lago de Maracaibo, en el sector semiárido, cubriendo los municipios Mara, Cañada de Urdaneta, Maracaibo y San Francisco, del estado Zulia, Venezuela. Está enmarcada en un paisaje de altiplanicie caracterizado por la uniformidad de su relieve, diferenciándose en la actualidad por la acción de los procesos erosivos, sin embargo los suelos son muy homogéneos.
Se seleccionaron tres series de suelo identificadas como Maracaibo (Materano et al., 1985); Los Cortijos (Larreal, 2007) y San Francisco (Larreal, 2005). Se describieron diez perfiles de suelos por cada serie, con seis horizontes cada uno. Los perfiles de suelo de las series Los Cortijos y San Francisco se alinearon equidistantes 100 metros en transeptas perpendiculares al sentido de ocurrencia de la geodinámica que originó a los depósitos sedimentarios de la altiplanicie de Maracaibo. En la serie Maracaibo los perfiles fueron ubicados en cuadrículas. La profundidad de los mismos fue de 2 metros, igual para todas las series de suelo seleccionadas.
Las muestras de suelo fueron analizadas en el Laboratorio de Suelos y Aguas del Departamento de Ingeniería de Suelo y Agua, de la Facultad de Agronomía, Universidad del Zulia. Las características fisicoquímicas descritas en los horizonte de los perfiles de las serie de suelo, son: espesor de horizontes (Esp), densidad aparente (Da), contenidos de arena (a) y de arcilla (A), concentración de hidronios en pasta (Hp) y en agua (Ha), humedad disponible (HuD), conductividad eléctrica (CE), contenidos de carbono orgánico (CO), fosforo (F), calcio (Ca), Magnesio (Mg), sodio (So) y potasio (Po), acidez intercambiable (Ai) y capacidad de intercambio catiónico (CIC). Los símbolos entre paréntesis serán los referentes utilizados en el análisis de los resultados indicados más abajo. Los suelos fueron clasificados hasta el nivel de familia de acuerdo con los criterios del USDA (2010).
La homogeneidad fisicoquímica de las series de suelo se determinó mediante el Índice de Homogeneidad Múltiple (IHM), propuesto por Jaimes (1988), cuya definición está basada en el análisis de componentes principales (ACP; Morrison, 2004). El IHM se define como el producto acumulado de los valores propios (λj) ≥ 1. Para este cálculo se multiplica el primer valor propio por el segundo (λ1 x λ2) y el producto obtenido se multiplica por el tercero (λ1 x λ2 x λ3) y así sucesivamente hasta utilizar todos los valores propios mayores o iguales a uno. El valor obtenido es el IHM que es directamente proporcional al número de variables consideradas e inversamente proporcional al tamaño de la muestra (Jaimes y Elizalde, 1991). El IHM expresa el grado de pureza o similitud de sus componentes menores o atributos más simples; mientras mayor sea su valor, mayor es la homogeneidad múltiple del sistema.
Algebraicamente el IHM se representa como:
Homogeneidad físico-química de series de suelos, altiplanicie de Maracaibo, Zulia, Venezuela - Image 1
Donde: Π = producto acumulado de los valores de λj; λj = valor propio del j-ésimo componente principal cuya magnitud es ≥ 1 y m = número de componentes principales cuyos valores propios son ≥ 1. Para calcular el IHM de cada una de las series seleccionadas se utilizó el Sistema de Información Automatizado de Homogeneidad de Tierras (SIAHT, versión 2.0) diseñado por Elizalde y Daza (2001). 
 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Caracterización pedológica, taxonomía y uso actual de las series de suelo. 
Serie Maracaibo. Fue descrita por Materano et al. (1985). Sus suelos se caracterizan por un horizonte Ap (epipedón ócrico) de 12 a 23 cm de espesor, fuertemente mezclado por la actividad agrícola, con una alta descomposición de la materia orgánica a causa de las condiciones climáticas de la zona tropical y la actividad biológica; de color marrón amarillento oscuro en húmedo y no estructurado. El horizonte B (endopedón argílico) está muy desarrollado y se extiende desde la base del Ap hasta 2 m o más de profundidad, con un moderado desarrollo estructural, detectándose a nivel de campo la presencia de películas de arcilla en todos los horizontes B y aumentando su presencia a mayor profundidad, formándose el horizonte Bt de color rojo oscuro en húmedo, y estructura en bloques sub-angulares, moderada y media. Los perfiles descritos en la serie son de textura areno francosa en su superficie, cambiando a franco y franco arcillo arenoso a mayor profundidad. Presenta mucha actividad biológica en el primer horizonte, que se vuelve frecuente y poca en los restantes horizontes. Para fines de correlación, la serie Maracaibo quedó establecida como Serie Zu-1 (E), Typic Paleargids, francosa fina, caolinítica, isohipertérmica (Schagerl, 1973; Schargel, 1991; USDA, 2010). Tiene una extensión aproximada de 810 hectáreas y está distribuida en los municipios Maracaibo y San Francisco. El uso predominante es el pecuario extensivo (ovinos y caprinos), combinado con una producción agrícola intensiva de riego para la producción de frutales como la Uva (Vitis vinífera L.), el Limón (Citrus aurantibolia), Mango (Mangifera indica L.) y Níspero (Achnas zapota).
Serie Los Cortijos. Los atributos morfológicos de la serie fueron reconocidos y descritos por Larreal (2007). Los suelos tienen un horizonte Ap (ochrico) 10 a 20 cm de profundidad, fuertemente mezclado por actividad agrícola, con materia orgánica descompuesta; de color marrón amarillento en húmedo y no estructurado; con un horizonte Bt (argílico) de color marrón fuerte en húmedo y estructura blocosa, moderada, fina y media, muy desarrollado a partir de los 15 cm hasta una profundidad mayor a los 2 m. La textura es franco arenosa en el epipedón y franco arcillosa, arcillosa y franco arcillosa a mayor profundidad. Presenta mucha y frecuente actividad biológica en los tres primeros horizontes y poca en los restantes horizontes. Para fines de correlación, la serie Maracaibo quedó establecida como Serie Zu-1 (E), Typic Paleargids, arcillosa fina, caolinítica, isohipertérmica (Schagerl, 1973; Schargel, 1991; USDA, 2010). Tiene una extensión aproximada de 810 hectáreas y está distribuida en los municipios Maracaibo y San Francisco. Existen áreas de bosques intervenidos y rastrojos. El uso predominante es con base en cultivos bajo riego como el Ají dulce (Capsicumm annum), yuca (Manihot esculenta), limón (Citrus aurantifolia),
Serie San Francisco. Fue descrita por Larreal (2005). Se caracteriza por un horizonte Ap (ochrico), de 10 a 25 cm de profundidad, de color marrón amarillento oscuro en húmedo; con un horizonte Bt (argílico) muy desarrollado que va de la base del Ap hasta 2 m o más de profundidad, con un moderado desarrollo estructural, de color rojo amarillento en húmedo y estructura blocosa subangular, moderada, fina y media; con predominio de textura franco arenosa superficial y franco arcilloso a mayor profundidad. Presenta frecuentemente actividad biológica en superficie y poca en los restantes horizontes. Para fines de correlación, la serie Maracaibo quedó establecida como Serie Zu-1 (E), Typic Paleargids, francosa fina, caolinítica, isohipertérmica (Schagerl, 1973; Schargel, 1991; USDA, 1993 y 2010). Tiene una extensión aproximada de 810 hectáreas y está distribuida en los municipios Maracaibo y San Francisco. Tiene un uso pecuario de ovinos y caprinos extensivo con pastos naturales y pecuario de bovinos semintensivo de riego con pasto estrella (Cynodon nlmfuencis). Presenta una agricultura de riego con la siembra de frutales tales como Limón (Citrus aurantifolia), Guayaba (Psidium guajaba), y también la siembra de Cilantro (Coriandrum sativum) y Ají dulce (Capsicumm annum) y Yuca (Manihat esculenta).
Homogeneidad fisicoquímica entre y dentro de series de suelo.
Los resultados de la aplicación del IHM a los datos fisicoquímicos provenientes de los perfiles descritos en las series de suelo seleccionadas para este estudio están indicados en las Tablas 1, 2 y 3.
Homogeneidad físico-química de series de suelos, altiplanicie de Maracaibo, Zulia, Venezuela - Image 2
De acuerdo con los resultados indicados en las Tablas 1, 2 y 3 la secuencia de homogeneidad fisicoquímica entre las series de suelo, tiene el orden siguiente:
Maracaibo > Los Cortijos > San Francisco
En la Tabla 1 pueden identificarse los perfiles de suelo que mayor y menor aporte hacen a la homogeneidad de cada una de las series, por ejemplo: las características fisicoquímicas de los perfiles 3 y 5 son las que más contribuyen en la magnitud del IHM de la serie Los Cortijos; las de los perfiles 3 y 8 en la serie San Francisco, mientras que en la serie Maracaibo son las de los perfiles 2 y 9.
Por su parte, el aporte específico de las características fisicoquímicas, considerando la totalidad de los perfiles de suelo por cada serie, puede ser observado en la Tabla 2. De acuerdo con este resultado es obvio que cada serie de suelo está asociada a combinaciones específicas de atributos fisicoquímicos.
La Tabla 3 sirve para reconocer el mayor o menor aporte que hacen a la homogeneidad de las series en estudio las características fisicoquímicas identificadas en sus horizontes de suelo. Ciertamente, la composición fisicoquímica de los horizontes Ap, Bt1 y Bt5, son determinantes de los valores de IHM para la serie Los Cortijos; la de Ap, Bt2 y Bt4 lo son para la serie San Francisco y, por último, la composición física y química de Bt2, Bt4 y Bt5, lo son para la serie Maracaibo.
Adicionalmente, la Tabla 4 permite evidenciar el ordenamiento específico del aporte de diez de las características fisicoquímicas a la homogeneidad de los horizontes de suelo que conforman cada una de las series en estudio, constituyendo estas secuencias las bases técnicas para determinar los criterios requeridos en la definición y establecimiento de series de suelo, por lo menos bajo las condiciones semiáridas del trópico venezolano, particularmente en la altiplanicie de Maracaibo, contribuyendo de esta forma en el proceso de correlación de series de suelo a nivel local, regional y nacional.
Homogeneidad físico-química de series de suelos, altiplanicie de Maracaibo, Zulia, Venezuela - Image 3
(*) Ver leyenda de símbolos en la sección de materiales y métodos. Las secuencias solo incluyen las diez variables que más aportan a la homogeneidad fisicoquímica.

En términos generales, los resultados antes discutidos permitieron comprobar que las tres series de suelo analizadas son unidades taxonómicas independientes, con grados de homogeneidad fisicoquímica específica para cada una.
 
CONCLUSIÓN
Con base en los resultados obtenidos se concluye que el IHM es una herramienta útil para determinar la homogeneidad fisicoquímica intrínseca de unidades taxonómicas clasificadas hasta el nivel de serie de suelo, además de precisar la contribución que hacen a la homogeneidad dichas características en los horizontes y perfiles de suelo que conforman la población edáfica de las series de suelo seleccionadas para este estudio. Las secuencias de homogeneidad obtenidas en este estudio, junto a las de homogeneidad morfológica determinada en otro trabajo realizado con las mismas series de suelo, constituyen las bases para la definición de unidades taxonómicas
de suelo a nivel de serie, que contribuirían de manera eficaz en la correlación de suelos en el ámbito local, regional y nacional.
 
BIBLIOGRAFÍA
Elizalde, G & Daza M. 2001. Sistema de Información Automatizado de Homogeneidad de Tierras. SIAHT, Versión 2.1. Instituto de Edafología. Facultad de Agronomía. Universidad Central de Venezuela. Maracay. Venezuela. 20 p.
Jaimes, E. 1988.. Determinación de índices de homogeneidad múltiples globales en sistemas pedogeomorfológicos de la Cordillera de la Costa, Serranía del Litoral Central. Tesis de Doctorado. Postgrado en Ciencias del Suelo, Facultad de Agronomía, Universidad Central de Venezuela. Maracay, Venezuela.
Jaimes, E & Elizalde G. 1991. Procedimiento para calcular el Índice de Homogeneidad Múltiple en sistemas pedogeomorfológicos. Revista. Agricultura Andina. 6: 47-64.
Larreal, M. 2011. Caracterización y clasificación de series de suelos en las zonas rurales semiáridas del trópico venezolano. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos. España. 221p
Larreal, M; Gómez A; Noguera N & Jiménez L. 2010. Criterios técnicos basados en la morfología de perfiles de suelo para la definición de la serie Los Cortijos, sector semiárido de la altiplanicie de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Revista de la Facultad de Agronomía (LUZ). 27: 360-383.
Larreal, M. 2007. Definición y establecimiento de la serie de suelo Los Cortijos en el sector semiárido de la altiplanicie de Maracaibo. Convenio UPM – LUZ. Maracaibo, estado Zulia, Venezuela.
Larreal, M. 2005. Definición y establecimiento de la serie San Francisco en la altiplanicie de Maracaibo, sector semiárido. La Universidad del Zulia, Facultad de Agronomía. Maracaibo. Venezuela.
Materano, G; Peters W; & Noguera N. 1985. Estudio detallados de suelos terrenos de la Ciudad Universitaria de LUZ. Facultad de Agronomía, La Universidad del Zulia. Maracaibo, Venezuela.
Morrison, DF. 2004. Multivariate statical methods. 4a ed. Brooks Cole Thomson, California, EEUU.
Porta, J; López-Acevedo M & Poch RM. 2008. Introducción a la edafología, uso y protección del suelo. Ediciones Mundi-Prensa. Madrid, España.
Schargel, R & Arnold R. 1973. Normas para la correlación de series en los estudios de suelos. Ministerio de Obras Públicas, División de Edafología. Guanare, Venezuela.
Schargel, R. 1991. Los estudios de suelos a nivel de finca. En: II Seminario sobre Clasificación Interpretativa de Suelos con Fines Agropecuarios. Maracay, Venezuela.
USDA. 2010. Keys to soil taxonomy. Soil Survey Staff. Natural Resources Conservation Service. (Eleventh edition), Washington, D.C. USA. 346 p.
Autores:
Edgar José Jaimes Cárdenas
Univesidad de los Andes - Venezuela
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