Capacidad de secuestro de Carbono y Nitrógeno en un sistema agroforestal de Gliricidia sepium en clima tropical sub-húmedo

M. DULORMNE, J. SIERRA, S.A. SOPHIE Y F. SOLVAR
Institut National de la Recherche Agronomique
Petit Bourg, Guadelope

Introducción

Guadalupe forma parte de las islas de Caribe, posee una superficie de 1 800 km² y una población de 400 mil habitantes. El territorio está constituido por dos islas, al oeste Basse-Terre (montañosa, clima húmedo, suelos ferralíticos y andosoles) y al este Grande-Terre (llana, clima sub-húmedo, vertisoles), separadas pour un estrecho brazo de mar. Los cultivos principales son la banana (Basse-Terre) y la caña de azúcar (Grande-Terre), cuyas producciones son destinadas en gran parte a la exportación hacia Francia. La actividad ganadera de bovinos se desarrolla a una escala reducida, es de baja tecnicidad, y se realiza principalmente sobre pasturas naturales de bajo valor nutritivo.

Desde hace algunos años, las autoridades regionales se proponen aumentar la producción bovina con el fin de disminuir las importaciones de carne y uno de los factores claves para lograrlo es el aumento de la cantidad y la calidad del forraje producido. Al mismo tiempo, los sistemas agrícolas basados en un fuerte nivel de insumos (p.e. banana) comienzan a mostrar sus limitaciones económicas y ambientales, con la aparición de casos de contaminación de las napas y los cursos de agua (por pesticidas y nitratos). El objetivo de la estación es de responder a esa doble problemática, proponiendo sistemas de producción agrícola durables y de bajo nivel de insumos.

El trabajo de este artículo forma parte de un programa sobre silvicultura que el INRA Guadalupe desarrolla desde 1989. El programa incluyó el análisis del crecimiento de la gramínea Dichanthium aristatum (Cruz et al., 2000) y del árbol Gliricidia sepium (Nygren y Cruz, 1998) así como la estimación de su capacidad fijadora de N (Nygren et al., 2000a), el reciclado de nódulos después de la poda (Nygren et al., 2000b) y la arquitectura de su sistema radical (Ozier-Lafontaine et al., 1999). En este documento se presenta un primer balance del C y del N del suelo de una parcela experimental bajo silvicultura diez años después de su instalación.

Descripción del sistema silvipastoral

Estacas de Gliricidia fueron plantadas en líneas norte-sur en 1989 sobre una parcela de 0,5 ha de pastura natural de Dichanthium, distanciadas 2 m entre líneas y 40 cm dentro de la línea. La parcela fue conducida como un sistema de corte y acarreo, donde el producto de las podas del árbol (cada 2-4 meses) y del corte de la gramínea (cada 40-60 días) fueron siempre retirados de la parcela para ser utilizados en experimentaciones con animales. Tres subparcelas de 20 m x 13 m fueron mantenidas sin árboles con el fin de analizar el crecimiento del pasto sin sombra. Los árboles fueron podados parcialmente de modo de conservar una altura de aproximadamente 1 m e impedir que la radiación recibida por la gramínea fuese inferior a 50 por ciento de la radiación correspondiente a las parcelas sin árboles. La parcela fue fertilizada con K (150 kg/ha) y P (100 kg/ha) en el momento del establecimiento, y la misma dosis fue aplicada dos, cuatro y nueve años después.

La parcela está localizada en Grande-Terre. Las precipitaciones son del orden de 1 200 mm, 3/4 de las cuales están concentradas entre junio y diciembre. Los suelos son vertisoles cálcicos, de una profundidad variable entre 0,8 m y 1,5 m, relativamente bien provistos en MO (2-4 por ciento) y de pH alcalino (7,5). Durante el périodo seco los suelos normalmente se fisuran hasta un metro de profundidad y el ancho de las fisuras en la superficie puede alcanzar 7-8 cm.

Resultados y discusión

Los valores iniciales de C y N del suelo en el momento de la instalación de la parcela fueron: en la capa 0-10 cm, C = 2,41 y N = 0,235 por ciento; en la capa 10-20 cm, C = 1,83 y N = 0,170 por ciento. El Cuadro 1 muestra los resultados de C y N obtenidos 10 años después. Los análisis fueron hechos sobre muestras extraidas sobre una transecta establecida entre dos líneas de Gliricidia y que atravesaba una de las subparcelas sin árboles.

CUADRO 1
Valores de Carbono y Nitrógeno orgánicos total medidos en una subparcela sin árboles 10 años después de instalada la parcela silvipastoral.

Los resultados muestran claramente: 1) un aumento del contenido de C y de N con respecto al momento de la instalación de la parcela; 2) la tendencia es similar para los dos elementos lo que se refleja en la relación C/N la cual no varió significativamente en diez años; 3) el aumento de C y N disminuye con la distancia al árbol. En el caso del N, el aumento promedio en la subparcela sin árboles correspondió a 1 100 kg N/ha en los primeros 10 cm y 900 kg N/ha en los siguientes 10 cm. Estos valores representan un aumento promedio de 200 kg N/ha año en los primeros 20 cm de suelo. Los resultados obtenidos dentro de las parcelas con árboles confirman esas tendencias (Cuadro 2), pero en este caso el aumento promedio fué de 300 kg N/ha año en los primeros 20 cm de suelo, el cual es significativamente mayor al observado en la parcela sin árboles. Los valores hallados en las entre-líneas fueron ligeramente pero significativamente menores que los obtenidos sobre las líneas de Gliricidia.

CUADRO 2
Valores de Nitrógeno orgánico total hallados en las parcelas silvopastorales.

El gradiente observado sobre la parcela sin árboles y las diferencias halladas entre las parcelas con y sin árboles confirman el efecto de la presencia del árbol sobre la cantidad de N en el suelo. Este efecto no puede ser debido al reciclado de la hojarasca ya que su cantidad es pequeña debido a las podas frecuentes del árbol. Cruz et al. (1997) estimaron que solo 5 kg N/ha año podrían ser reciclados por esa vía. Teniendo en cuenta que el manejo del sistema excluyó los animales y el producto de las podas, y además no hubo fertilización nitrogenada, la sola vía posible de aumento significativo del N del suelo corresponde al reciclado subterráneo del N fijado por el árbol.

El cálculo aproximativo de la fijación anual de N puede ser realizado sobre la base del aumento del N del suelo y de las exportaciones realizadas a través de las podas de Gliricidia y los cortes de la gramínea: 300 kg N/ha año de aumento en el suelo + 200 kg N/ha año exportados por la gramínea + 300 kg N/ha año exportados por las ramas y las hojas de Gliricidia. Con estos valores, y sin considerar pérdidas de N, la fijación sería del orden de 800 kg N/ha año, de los cuales un poco menos de 40 por ciento serían reciclados en el suelo y presentes en forma orgánica. El valor estimado de fijación se halla dentro de la amplia gama de valores citados por Peoples and Herridge (1990) para árboles leguminosos tropicales pero son superiores a los valores citados por otros autores (Young, 1989).

Por el momento no se puede explicitar el mecanismo por el cual una parte importante del N fijado es incorporada a la MO, y actualmente se trabaja sobre dos hipótesis. Estas hipótesis no son excluyentes y es posible que varios mecanismos de diferente importancia relativa contribuyan a ese reciclado. La primera hipótesis es que la poda frecuente del árbol provoca la mortalidad (Nygren y Ramirez, 1995) y el reciclado posterior de raices finas y nódulos cuyo N y C serían incorporados al suelo por la actividad microbiana. Nygren et al. (2000b) hallaron que los nódulos de Gliricidia en nuestra parcela contienen tan solo 3 kg N/ha. Por otro lado, Schroth y Zech (1995) encontraron que la biomasa radical total de Gliricidia representa del orden de 200 kg/ha en los primeros 50 cm del suelo. Nuestros análisis mostraron que el porcentaje de N en las raíces de Gliricidia es de aproximadamente 3 por ciento (Dulormne, 2000), con estos valores la cantidad de N en las raices y nódulos de Gliricidia no sobrepasaría los 10 kg N/ha. Esto implicaría que todas las raices y nódulos deberían ser recicladas 30 veces por año para explicar el aumento del N en la parcela silvipastoral, lo que parece inverosímil.

La segunda hipótesis concierne el secuestro de los exudados radicales del árbol, nitrogenados y carbonados, por la actividad microbiana. Este mecanismo ha sido considerado de poca importancia por algunos autores (Catchpole y Blair, 1990), pero trabajos más recientes muestran que probablemente en medio tropical esto juega un rol no despreciable sobre la transferencia del N fijado por los árboles leguminosos (Roggy et al., 1999). Los exudados podrían ser reciclados directamente hacia la materia orgánica del suelo o, alternativamente, mineralizados y absorbidos por la planta asociada y reciclados por la biomasa muerta.

Independientemente del mecanismo implicado en la transferencia, las dos hipótesis enunciadas explicarían el gradiente de N y C observado en la parcela sin árboles como causada por la disminución de la densidad radical en función de la distancia al árbol, lo que está de acuerdo con las mediciones de biomasa radical de Gliricidia halladas por Schroth y Zech (1995). Por otro lado, el mayor impacto sobre la primera capa de suelo se explicaría por la tendencia de las raices de Gliricidia a crecer horizontalmente cuando el árbol proviene de la plantación de estacas (P. Nygren, comunicación personal).

Consecuencias sobre crecimiento de la gramínea

El aumento de la fertilidad nitrogenada en las parcelas silvipastorales tuvo un efecto relativamente importante sobre la producción y la calidad de la gramínea asociada. En promedio, la producción de materia seca de la gramínea en las parcelas sin árboles es de 15 ton/ha año (1,0 por ciento de N) y 13 ton/ha año en las parcelas silvipastorales (1,5 por ciento de N). El aumento de la concentración de N equivale a una variación de calidad del forrage de "mediocre" a "medio", según la escala utilizada en Francia. La diferencia de producción es debido sobretodo a la menor radiación recibida por la gramínea asociada, factor que limita su crecimiento sobre todo en el período húmedo (Dulormne, 2000). Sin embargo, la eficiencia de conversion de la radiación, una vez excluido la influencia fisiológica del sombreado, es 20 por ciento mayor en la gramínea asociada lo que corresponde al "efecto N". Esto significa que el aumento de la fertilidad nitrogenada produjo un aumento promedio del orden de 2 ton/ha año en la gramínea asociada (Dulormne, 2000).

Bibliografía

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