Los HMA son biotrofos obligados que se agrupan en la clase Glomeromycotina del phylum Mucoromycota^1,2, los que son ampliamente conocidos por su importancia en la nutrición de las plantas ³ y en la formación y estabilidad de agregados del suelo ^4,5. Estos hongos también son importantes reguladores del flujo de carbono (C) desde las plantas hacia el suelo ⁶, pues consumen entre 4 y 20 % del C proveniente de la fotosíntesis vegetal, en dependencia de la especie fúngica involucrada, y contribuyen de manera notable a la biomasa microbiana del suelo en la mayoría de los ecosistemas ^7,8.

La glomalina es una glicoproteína recalcitrante producida por los HMA, con elevada estabilidad, vida media entre seis y 42 años, lenta velocidad de degradación que depende del suelo de origen y se ha señalado que constituye el mayor componente de la materia orgánica del suelo. Esta proteína puede influir en la fertilidad del suelo al acomplejarse con el hierro (Fe), así como en la remediación de suelos contaminados mediante su acomplejamiento con elementos potencialmente tóxicos ^4,5,9,10.

Diversos trabajos demuestran que la concentración de glomalina está altamente correlacionada con el porcentaje de agregados estables en agua en un amplio rango de suelos, sean estos ácidos o calcáreos y bajo diversos cultivos tales como pastos, cereales, especies forestales, entre otros ^4,5,8. Por lo que se considera que los HMA mejoran de forma notable la estabilidad de la estructura y calidad de los suelos y, por ende, contribuyen a la sostenibilidad de los agroecosistemas, a la vez que reducen la erosión de los suelos y las pérdidas de agua ^11,12.

Se plantean dos posibles vías para la deposición de glomalina en el suelo, las que tienen implicaciones muy diferentes para su funcionalidad: la primera que se consideró es la secreción a partir del micelio de los HMA en su entorno inmediato (micorrizosfera), pero la principal parece ser la liberación producida por la descomposición de hifas o esporas al encontrarse formando parte estructural de las paredes de éstas ^12,13.

De otro lado, los estudios que involucran a los HMA tienen el inconveniente del rango relativamente limitado de variables de respuesta adecuadas para medir su abundancia y actividad, entre las que se encuentran la identificación y conteo de esporas y la colonización radical, las cuales tienen limitaciones prácticas pues suponen un trabajo de laboratorio engorroso y largos años de experiencia visual. Por lo que se ha incluido la determinación de glomalina en este tipo de estudios debido a que la cuantificación de proteína es una técnica rápida, objetiva, barata y relativamente fácil de realizar ¹⁴.

Operacionalmente la glomalina se cuantifica como proteína del suelo relacionada a glomalina (GRSP, siglas en inglés) y se pueden evaluar dos fracciones de la misma: la glomalina total (GT) y la glomalina fácilmente extraíble (GFE). La primera representa la máxima cantidad que puede ser extraída y está fuertemente unida a las partículas de suelo, requiriendo por ello más tiempo (ciclos múltiples) de exposición a altas temperaturas para su extracción. Mientras que la GFE es el pool de más reciente deposición e incluso se ha sugerido que proviene de una descomposición parcial de la glomalina más estable (GT) ⁴. En adición, algunos autores han encontrado que condiciones de estrés hídrico en el suelo favorecen la deposición de glomalina ¹¹.

Por otra parte, los suelos Ferralíticos Rojos de Cuba se consideraban los de mayor fertilidad con valores de materia orgánica promedio de 5-7 %, según datos reportados por Bennet y Allison a principios del siglo XX. Ello indica que, en la segunda mitad del siglo XX, estos suelos sufrieron una aceleración en los procesos de degradación, relacionado con el mal manejo. En la actualidad es baja la productividad de estos suelos y la degradación de la estructura es alta, siendo una de las causas la pérdida de la materia orgánica. Además, existen evidencias de que los exudados y la biomasa de las raíces y los microorganismos, pueden formar una capa alrededor de las partículas que modifican sus propiedades aumentando su carácter hidrófobo. De ahí que se ha establecido una relación entre estos procesos y la actividad biológica de los suelos, donde los HMA pudieran jugar un rol fundamental.

El presente estudio se realizó como parte de las actividades enmarcadas en un proyecto encaminado a contribuir al esclarecimiento de los procesos de degradación de los suelos Ferralíticos Rojos de la Llanura Roja de La Habana, mediante la comparación de suelos con características de explotación diferentes. Para posteriormente y a partir de los resultados proponer medidas oportunas para frenar su deterioro y ayudar a su rehabilitación. En lo cual pudiera ser de interés la definición de variables biológicas indicadoras de la calidad de los suelos.

Por lo que el objetivo del trabajo fue caracterizar varios suelos Ferralíticos Rojos de la Llanura Roja de La Habana, con diferente uso, mediante algunas propiedades químicas y biológicas de los mismos, estas últimas variables relacionadas con la presencia y el funcionamiento de los HMA; además, de establecer correlaciones entre las variables estudiadas.

Para realizar el estudio se seleccionaron once suelos Ferralíticos Rojos ¹⁵, que se corresponden con Nitisol ferrálico ¹⁶, con diferente uso (bosque o vegetación forestal y cultivados con caña (S. officinarum L.), pasto y papa (S. tuberosum L.), provenientes de distintos Municipios y localidades (Aguacate, San José de las Lajas, Managua, Güira de Melena, San Nicolás de Bari, Güines y Batabanó), pertenecientes a las Provincias Habana, Mayabeque y Artemisa, Cuba (Tabla 1).

Se evaluaron algunas propiedades químicas de los suelos en el horizonte A, a una profundidad de 0 a 20 cm, para lo cual se realizó un muestreo aleatorio en las localidades seleccionadas para un total de 30 muestras por sitio. Las propiedades químicas evaluadas y las metodologías utilizadas fueron las siguientes: materia orgánica del suelo (MOS, %) Walkley y Black, pH (H₂O) potenciometría, fósforo asimilable (P₂O₅, mg kg^-1) Oniani, calcio intercambiable (Ca²⁺, cmol_c kg^-1) Maslova, capacidad de cambio de bases (cmol_c kg^-1) acetato de amonio 1N (pH 7,0), los porcentajes de carbono (C) y nitrógeno (N) se calcularon a partir de la MOS y se calculó la relación C/N.

Se tomaron muestras de suelo a dos profundidades (0-10 y 10-20 cm) en esquema anidado para un total de 10 muestras por localidad para el estudio de las variables biológicas: número de esporas de HMA, proteínas del suelo relacionadas a glomalina total (GT) y proteínas del suelo relacionadas a glomalina fácilmente extraíble (GFE). La profundidad para la toma de estas muestras se estableció dado que los hongos estudiados se encuentran fundamentalmente en los primeros 20 cm del suelo. Ambas fracciones de glomalina se extrajeron según protocolos descritos previamente ⁴ y se cuantificaron en los extractos al evaluar la concentración de proteínas por el método de Bradford ¹⁷, donde la lectura de absorbancia se realizó a 595 nm en un espectrofotómetro (Genesys 10 UV Thermo Fisher). Para esto se preparó una curva patrón de albúmina de suero bovino a partir de una solución de 1 g L^-1, utilizando 6 concentraciones de esta solución entre 0,05-0,5 g L^-1. Las concentraciones de glomalina se expresaron en mg g^-1 de suelo.

Para extraer las esporas de los suelos se procedió según una modificación realizada ¹⁸ del protocolo de tamizado húmedo y decantación ¹⁹. Una vez separadas las esporas, se lavaron con agua destilada y se vertieron en placa de conteo de nematodos para su cuantificación con auxilio del microscopio estéreo (Stemi 2000-C/50X).

Con los datos obtenidos de las variables biológicas evaluadas se calcularon los intervalos de confianza para cada suelo analizado, con una confianza del 95 %, para realizar la comparación y establecer las diferencias estadísticas. Además, se realizaron correlaciones de Pearson con una significación (() de 0,05, entre las variables químicas del suelo y las biológicas determinadas. Para esto, en el caso de las variables biológicas se tomó un único valor medio (profundidad 0-20 cm) calculado a partir de las evaluaciones realizadas a las 2 profundidades. Asimismo, se realizaron correlaciones entre las variables biológicas evaluadas a las 2 profundidades y los valores medios totales calculados para la profundidad 0-20 cm. Estos análisis se realizaron utilizando el paquete estadístico IBM SPSS Statistics, Versión 22 para Windows.

En la Tabla 2 se muestran los resultados de las propiedades químicas de los suelos estudiados. Los porcentajes superiores de materia orgánica del suelo (MOS) se encontraron en dos áreas de bosque ((5), seguido por las dos de pasto ((4), y los valores inferiores se observaron en dos de las áreas cultivadas con caña (2,6 y 2,9), así como en dos áreas destinadas al cultivo de papa ((3). El C y el N manifestaron una tendencia similar a la MOS. El pH osciló entre 5,6 y 8,1, correspondiendo a un área de bosque y una de papa, respectivamente. También mostraron pH ácido un área de pasto y una de caña. Otra zona de bosque presentó pH básico, mientras que el resto manifestó valores alrededor de la neutralidad.

El fósforo mostró diferencias asociadas al uso de la tierra (Tabla 2), con valores más bajos en las áreas cañeras (˂90 mg kg^-1), seguido por las de pasto ((105) y luego las cultivadas con papa ((250). Mientras que las 3 zonas de bosque presentaron tenores elevados con diferencias entre ellas, siendo la de pH ácido y MOS elevada (Managua) la de menor contenido de este elemento (125 mg kg^-1). El contenido de P superior se encontró en Nazareno (384 mg kg^-1), donde la MOS también fue alta y el pH cercano a la neutralidad ^4,7. Por su parte, el bosque de Aguacate presentó valores similares de P y MOS al de las áreas paperas, y el pH fue básico semejante al área de papa de Batabanó.

El contenido de Ca manifestó una tendencia en correspondencia con el uso de la tierra y el pH (Tabla 2). Así, en los dos bosques con pH superior a 7, también los valores de este catión fueron los más elevados (20-30 cmol_c kg^-1), mientras que el bosque con pH ácido mostró un valor bajo en comparación con el resto de los suelos analizados. En las áreas cañeras el Ca osciló entre 9 y 15 cmol_c kg^-1, correspondiendo el valor inferior al suelo ácido y el superior al de pH 7,1. Por su parte, los pastos presentaron valores medios y también estuvieron de acuerdo a los pHs, siendo el más bajo en el suelo ácido. Las áreas cultivadas con papa mostraron valores elevados (14-16 cmol_c kg^-1), solo por debajo de los dos bosques, y cuyos pHs fueron de neutro a básico. La capacidad de cambio de bases mostró un comportamiento similar al del contenido de Ca y fundamentalmente al pH de los suelos. Además, la relación C/N manifestó valores semejantes entre 11,2 y 11,71 (Tabla 2).

Es de destacar que los bajos valores de MOS y de P que presentaron las áreas dedicadas al cultivo de la caña de azúcar es consecuencia de los numerosos años de explotación que han sufrido estas tierras, que comúnmente datan de mediados del siglo XVIII para este cultivo en nuestro país. En cambio, los valores elevados de P, Ca y CCB en las áreas de papa, incluso de pH en uno de ellos, se deben a la fertilización química que tiene lugar en este cultivo el cual es considerado de altos insumos, lo que contrasta con el bajo porcentaje de MOS que presentaron estos suelos debido al cultivo intensivo de los mismos y al manejo, conduciendo a su degradación.

Los resultados del contenido de GFE se observan en la Figura 1. En general se detectó un comportamiento relacionado al uso de la tierra a la profundidad de 0-10 cm (Figura 1 A), donde los bosques presentaron valores altos con diferencias significativas entre sí, destacándose el de Managua (Bos_M). Le siguieron las áreas cultivados con pasto y caña de azúcar con valores intermedios, aunque el pasto del ICA no mostró diferencias con los tres bosques, ni la caña de Aguacate con los dos bosques de valores bajos. Los valores inferiores de esta variable correspondieron al cultivo de la papa con diferencias entre algunas áreas. A la profundidad de 10-20 cm (Figura 1 B), también las zonas cultivadas con papa manifestaron los valores inferiores, al igual que un área de pasto (P_SJ) y el bosque de Aguacate (Bos_A). El resto de los suelos estudiados mostraron valores superiores y similares, a excepción de los dos bosques que reflejaron diferencias significativas entre sí.

Al realizar la comparación entre las dos profundidades evaluadas no se observaron diferencias significativas en esta variable en la mayoría de los suelos (Figura 1). No obstante, los tres bosques y un área de pasto (Guayabal) presentaron valores superiores a la profundidad menor (0-10 cm). Cabe resaltar que esta variable evaluada a ambas profundidades manifestó una correlación positiva y altamente significativa (p=0,002; (=0,05). Además, la GFE (0-20 cm) mostró correlación positiva con la MOS (p=0,044; (=0,05), el C (p=0,05; (=0,05) y el N (p=0,042; (=0,05) y negativa con el pH (p=0,036; (=0,05).

Los contenidos de GT (Figura 2) fueron superiores a los de la GFE (Figura 1), como era de esperarse dado lo que representa cada una de estas fracciones en el suelo y los métodos extractivos utilizados debido a su estabilidad y labilidad, tasas de degradación y tiempo de vida media ^4,8,20,21. De forma similar al comportamiento de la GFE, en el contenido de GT entre las profundidades estudiadas (Figura 2) no se detectaron diferencias en las áreas cultivadas con papa, en el pasto del ICA y en dos zonas cañeras (C_SN y C_GM). Además, el resto de los suelos mostraron valores superiores a la menor profundidad. Otro aspecto común entre las dos fracciones de glomalina analizadas fue que se evidenciaron mejor las diferencias significativas a la profundidad de 0-10 cm de acuerdo al uso de la tierra (Figuras 1 y 2). En este sentido, se encontró correlación positiva entre la GT y la GFE evaluadas a esta profundidad (p=0,049; (=0,05), lo cual no se observó a la profundidad de 10-20 cm.

Los resultados del contenido de GT se observan en la Figura 2, donde a la profundidad 0-10 cm se detectó un comportamiento relacionado al uso de la tierra (Figura 2 A). Los valores superiores correspondieron a los tres bosques, destacándose el de Aguacate (Bos_A). A continuación, con valores intermedios, se encontraron las áreas cañeras y el pasto del Guayabal (P_SJ); aunque la caña cultivada en Aguacate (C_A) no difirió de dos de las áreas cultivadas con papa. Siendo precisamente los suelos de papa y el pastizal del ICA los que mostraron los valores inferiores. Mientras que a la profundidad 10-20 cm (Figura 2 B), el valor superior se observó en el bosque de Aguacate, seguido por el bosque de Nazareno (Bos_N) y dos áreas de caña. El bosque de Managua (Bos_M) y el área de papa de Batabanó (Pa_B) se ubicaron a continuación con valores bajos. Los valores inferiores correspondieron a las otras dos áreas cultivadas de papa, los dos pastizales y el área cañera de Aguacate (C_A). Es de destacar que esta variable evaluada a ambas profundidades manifestó una correlación positiva y altamente significativa (p=0,006; (=0,05). Además, la GT (0-20 cm) mostró correlación positiva con el Ca (p=0,012; (=0,05) y la CCB (p=0,032; (=0,05).

Las diferencias encontradas en ambas fracciones de glomalina, entre las profundidades, y en los distintos suelos estudiados pueden atribuirse a los diferentes usos y explotación de la tierra según la localidad; teniendo un peso fundamental los tipos de cultivo y el tiempo de establecidos, así como los cultivares/variedades de estas especies, dada las características en sus sistemas radiculares, y las prácticas de manejo agrícola aplicadas en cada caso. En resumen, el grado de perturbación del ecosistema tiene una estrecha relación con la respuesta de estas variables biológicas. Asimismo, hay que tener en cuenta las diversas especies vegetales arbóreas presentes en los bosques y el tiempo de establecidas, y que mayormente se asocian a hongos ectomicorrízicos ¹⁸, aunque en algunos casos también se observaron especies herbáceas.

En concordancia con este estudio, los resultados encontrados en tres suelos Ferralíticos Rojos Lixiviados con diferente manejo mostraron diferencias en estas tres variables, siendo inferiores los valores donde la acción antrópica era más intensa como el suelo bajo cultivo intensivo y, por tanto, los autores concluyeron que las pérdidas en la estructura de estos suelos eran mayores según indicadores físico-químicos y biológicos determinados, hasta un punto que conlleva a la degradación de los mismos, así como la pérdida en sus contenidos de materia orgánica, nutrientes para las plantas y población microbiana en general ²⁰.

Otro experimento realizado en suelo Ferralítico Rojo cultivado con tomate e inoculado con Glomus cubense (Y. Rodr. & Dalpé) en formulación líquida ²¹, informó valores de GFE de 0,8 mg g^-1 siendo superiores al tratamiento no inoculado. Estos valores son bajos comparados con los de caña y pasto del presente estudio, pero son superiores a los detectados en los suelos cultivados con papa; lo cual confirma las diferencias que se manifiestan en este indicador debidas al cultivo.

Además, trabajos de campo con maíz (Zea mays L.) informaron valores de GFE y GT de 0,745 y 5,8 g kg^-1, respectivamente ²², en suelos negros (Chernozem, Phaeozem y Cambisols de acuerdo a la clasificación-16). De forma similar, estos valores se encuentran entre los obtenidos aquí para caña y pasto y los que presentaron los suelos cultivados con papa a la profundidad 0-10 cm. Lo que demuestra las diferencias en el comportamiento de estas variables biológicas relacionadas al cultivo y a condiciones edáficas.

Aunque no existen prácticamente evidencias de comparaciones entre las fracciones de glomalina a distintas profundidades, cabe resaltar un estudio de 360 muestras de suelo provenientes de 72 fincas donde se realizó un perfil vertical hasta 1 m de profundidad, cuyo resultado mostró un decrecimiento lineal de la glicoproteína de arriba hacia abajo asociado a las características físico-químicas y a los nutrientes del suelo ²². Establecer una comparación entre éste y el presente trabajo no es apropiado puesto que la primera profundidad abarcó de 0-20 cm; no obstante, las diferencias detectadas aquí siguieron esta tendencia (Figuras 1 y 2) entre las profundidades evaluadas (0-10 y 10-20 cm).

El número de esporas de HMA en 50 g de suelo a las profundidades evaluadas osciló entre 15 y 620 (Figura 3). Los bosques presentaron valores bajos de esta variable en ambas profundidades, en el periodo de muestreo, lo que pudiera atribuirse a lo antes planteado respecto a la asociación preferencial de las especies arbóreas con hongos ectomicorrízicos ¹⁸. No obstante, se ha señalado que la ausencia de esporulación por parte de estos hongos no necesariamente indica ausencia de los mismos en el sitio, ya que pueden estar presentes otras estructuras fúngicas como micelio los cuales son ricos en glomalina, y que la esporulación depende de factores espaciales y estacionales, entre otros ²³.

En general en las áreas cultivadas (Figura 3), una zona de papa (Pa_GM) y las de pasto mostraron valores superiores del número de esporas de HMA; mientras que la caña de Aguacate (C_A) y la papa de Guiñes (Pa_Gui) manifestaron valores bajos. El resto de los suelos cañeros y la papa de Batabanó (Pa_B) presentaron valores intermedios. Es de destacar que esta variable evaluada a ambas profundidades manifestó una correlación positiva (p=0,015; (=0,05). Sin embargo, no mostró correlación con las otras variables biológicas determinadas ni con las propiedades químicas de los suelos. Estos resultados están influenciados, en parte, por factores como son el manejo en cada una de estas áreas (laboreo, rotación de cultivos, riego, fertilización), el tiempo de establecidos los distintos cultivos y las variedades utilizadas; y principalmente por las condicionantes del proceso de esporulación antes mencionadas que caracteriza a estos hongos.

En particular, numerosos trabajos realizados en pasto han mostrado diferentes resultados en el rendimiento y el número de esporas de HMA en función de la especie y del cultivar utilizados y, fundamentalmente, del manejo del mismo (cortes, riego, fertilizantes aplicados y dosis, etc) ^24-27. Resultados similares se han obtenido en otros cultivos como yuca (Manihot esculenta Crantz), banano (Musa spp) y Canavalia ensiformis^28-30. Además, algunos autores plantean que las buenas prácticas agrícolas de manejo del suelo tienden a incrementar los contenidos de GT y GFE ^11,31-33, entre las que señalaron el uso de abonos orgánicos o verdes y de bioproductos a base de Microorganismos eficientes, bacterias promotoras del crecimiento vegetal, rizobios u hongos beneficiosos.

Coincidentemente, un estudio realizado en 83 parcelas que presentaban de 10 a 20 años de cultivo maíz, trigo (Triticum vulgare L.) o cebada (Hordeum vulgare L.) con o sin rotación ocasional de frijol (Phaseolus vulgare L.) o haba (Vicia faba L.); perennes: agapando (Agapanthus spp.), nopales (Opuntia spp.) y agave (Agave spp.); ornamentales: rosa (Rosa spp.), crisantemo (Chrysanthemum spp.), clavel (Dianthus spp.); frutales: zarzamora (Rubus fructicosus L.), frambuesa (R. idaeus L.), higuera (Picus carica L.), capulín (Prunus serotina Cav.), durazno (P. persica L.), donde se evaluaron 10 clases de manejo agronómico (incorporación/retiro de los residuos de cosecha, labranza convencional o no labranza, con o sin incorporación de abonos orgánicos, riego), se encontró que las condiciones de manejo influyeron de forma significativa en la acumulación del carbono orgánico estable (COS), la glomalina y el carbono de la glomalina (CG). También se observó una correlación del COS con la glomalina y con el CG ³⁴.

Asimismo, se ha demostrado que la inoculación de los HMA (Rhizophagus intraradices y Funneliformis mosseae) y PGPR (Pseudomonas mendocina), en suelos degradados y bajo condiciones de sequía, promueven la formación y estabilidad de los agregados del suelo por parte de las poblaciones microbianas autóctonas de estos suelos al estimular su proliferación e incrementar las concentraciones de carbohidratos y de proteínas del suelo relacionadas a glomalina ⁷. Trabajos como este confirman la importancia de realizar un diagnóstico certero en suelos agrícolas degradados, a través de propiedades físico-químicas y biológicas como se realizó en el presente estudio, con el fin de proponer alternativas ecológicas que contribuyan a su rehabilitación y a una productividad sostenida. De hecho, los resultados corroboraron que las fracciones de glomalina determinadas aquí pudieran considerarse indicadores biológicos de la calidad de los suelos y su grado de perturbación/degradación. En este sentido, la glomalina se ha reportado por algunos autores como un parámetro útil para monitorear la desertificación y el mejoramiento/rehabilitación de suelos degradados ^22,35 y se ha sugerido su estimación como indicador biológico de los suelos ³².

Respecto a la correlación que se encontró entre algunas de las variables evaluadas, se demostró estadísticamente que pH bajos y altos contenidos de C orgánico del suelo se asociaron a niveles elevados de GFE y GT en varios agrosistemas cultivados con maíz ²². Otro trabajo realizado en condiciones controladas también detectó una alta correlación positiva entre el contenido de C del suelo y el de GRSP ³². Ambos resultados concuerdan con los de la GFE en esta investigación. No obstante, vale aclarar que la discrepancia en cuanto al comportamiento de la GT debe estar influenciada por la inclusión de ecosistemas naturales como los bosques en el análisis realizado aquí. De hecho, un estudio reciente informó que la contribución de la glomalina al C orgánico difirió de acuerdo al uso de la tierra y a la estacionalidad en los trópicos y que la relación entre el C de la glomalina y el C orgánico fue inferior en bosques en comparación con suelos dedicados a la agricultura ³⁶.

AMF are obligate biotrophs that are grouped in the Glomeromycotina class of the Mucoromycota phylum ^1,2, which are widely known for their importance in plant nutrition ³ and in soil aggregates formation and stability ^4,5. These fungi are also important regulators of the carbon (C) flow from plants to soil ⁶, since they consume between 4 and 20 % of the C from plant photosynthesis, depending on the fungal species involved, and contribute significantly to soil microbial biomass in most ecosystems ^7,8.

Glomalin is a recalcitrant glycoprotein produced by AMF, with high stability, a half-life between 6 and 42 years, a slow degradation rate that depends on the soil of origin, and it has been indicated that it constitutes the largest component of soil organic matter. This protein can influence soil fertility by complexing with iron (Fe), as well as in the remediation of contaminated soils by complexing it with potentially toxic elements ^4,5,9,10.

Various studies show that the concentration of glomalin is highly correlated with the percentage of stable aggregates in water in a wide range of soils, be they acidic or calcareous, and under various crops such as pastures, cereals, forest species, among others ^4,5,8. Therefore, it is considered that AMF significantly improve the soil structure stability and quality and, contribute to the agroecosystem sustainability, while reducing soil erosion and water losses ^11,12.

Two possible ways are proposed for the soil glomalin deposition, which have very different implications for its functionality. The first one that was considered is the secretion from the AMF mycelium in its immediate environment (mycorrhizosphere), but the main it seems to be the release produced by the decomposition of hyphae or spores as they are a structural part of their walls ^12,13.

On the other hand, studies involving AMF have the disadvantage of the relatively limited range of response variables suitable for measuring their abundance and activity, among which are spore identification and counting and root colonization, which have practical limitations as they involve a hard laboratory work and long years of visual experience. Therefore, the glomalin determinations have been included in this type of study because protein quantification is a fast, objective, cheap and relatively easy technique to perform ¹⁴.

Glomalin is operationally quantified as glomalin-related soil protein (GRSP) and two fractions can be evaluated: total glomalin (TG) and easily extractable glomalin (EEG). The first represents the maximum quantity that can be extracted and it is strongly bound to soil particles, thus requiring more time (multiple cycles) of exposure to high temperatures for extraction. While EEG is the pool with the most recent deposition and it has even been suggested that it comes from a partial decomposition of the more stable glomalin (TG) ⁴. In addition, some authors have found that conditions of soil water stress enhance the glomalin deposition ¹¹.

On the other hand, the Cuban Red Ferrallitic soils were considered the most fertile with average organic matter values of 5-7 %, according to data reported by Bennet and Allison at the beginning of the 20th century. This indicates that, in the second half of the 20th century, these soils had an acceleration in the degradation processes, related to inefficient management. At present, the productivity of these soils is low and the structure degradation is high, one of the causes being the organic matter losses. In addition, there is evidence that exudates and biomass from roots and microorganisms can form a layer around the particles that modify their properties, increasing their hydrophobic character. Hence, a relationship has been established between these processes and the soil biological activity, where AMF could play a fundamental role.

The present study was carried out as part of the activities framed in a project aimed at contributing to elucidate the degradation processes of the Red Ferrallitic soils of the Red Prairie of Havana, by comparing soils with different exploitation characteristics. To later, and based on the results, propose appropriate measures to stop their deterioration and help their rehabilitation. In which the definition of biological variables indicating the soil quality could be of interest.

Therefore, the objective of the work was to characterize several Red Ferrallitic soils of the Red Prairie of Havana, with different uses, through some chemical and biological properties. These last variables related to AMF presence and functioning. In addition, it was established correlations between the both type of studied variables.

To carry out the study, eleven Red Ferrallitic soils ¹⁵⁾ were selected, corresponding to Ferrallic Nitisol ¹⁶, with different uses (forest or forest vegetation and cultivated with sugar cane (S. officinarum L.), pastures and potato (S. tuberosum L.). Those are from different Municipalities and localities (Aguacate, San José de las Lajas, Managua, Güira de Melena, San Nicolás de Bari, Güines and Batabanó), belonging to the Havana, Mayabeque and Artemisa Provinces, Cuba (Table 1).

Some soil chemical properties were evaluated in the A horizon, at a depth of 0 to 20 cm, for which a random sampling was carried out in the selected localities for 30 samples per site. The chemical properties evaluated and the methodologies used were the following: soil organic matter (SOM, %) Walkley and Black, pH (H₂O), potentiometry. Besides that assimilable phosphorus (P₂O₅, mg kg^-1), Oniani, exchangeable calcium (Ca²⁺, cmol_c kg^-1) Maslova, cationic exchange capacity CEC, (cmol_c kg^-1) 1N ammonium acetate (pH 7.0), the percentages of carbon (C) and nitrogen (N) were calculated from the MOS and the C/N ratio was calculated.

Soil samples were taken at two depths (0-10 and 10-20 cm) in a nested scheme for 10 samples per location for the study of biological variables: number of AMF spores, total glomalin-related soil proteins (TG) and easily extractable glomalin-related soil proteins (EEG). The depth for taking these samples was established since the fungi studied are mainly found in the first 20 cm of the soil. Both glomalin fractions were extracted according to previously described protocols ⁴ and they were quantified in the extracts by evaluating the protein concentration by the Bradford method ¹⁷, where the absorbance reading was performed at 595 nm in a spectrophotometer (Genesys 10 UV Thermo Fisher). For this, a standard curve of bovine serum albumin was prepared from a solution of 1 g L^-1, using 6 concentrations of this solution between 0.05-0.5 g L^-1. Glomalin concentrations were expressed in mg g^-1 of soil.

To extract the spores from the soils, we proceeded according to a modification made ¹⁸ of the wet sieving and decanting protocol ¹⁹. Once the spores were separated, they were washed with distilled water and poured into a nematode count plate for quantification stereo microscope (Stemi 2000-C/50X).

With the data obtained from the biological variables evaluated, the confidence intervals were calculated for each soil analyzed, with a confidence of 95 %, to make the comparison and establish the statistical differences. In addition, Pearson correlations were performed with a significance (α) of 0.05, between the soil chemical variables and the determined biological ones. For this, in the case of the biological variables, a single mean value (depth 0-20 cm) was taken, calculated from the evaluations made at the two depths. Likewise, correlations were made between the biological variables evaluated at the two depths and the total mean values calculated for the depth 0-20 cm. These analyzes were performed using the statistical package IBM SPSS Statistics, Version 22 for Windows.

Table 2 shows the results of the chemical properties of the soils studied. The highest percentages of soil organic matter (SOM) were found in two forest areas (~5), followed by the two pasture areas (~4), and the lower values were observed in two of the areas cultivated with sugar cane (2, 6 and 2.9), as well as in two areas destined to potato cultivation (~3). C and N showed a similar trend to SOM. The pH ranged between 5.6 and 8.1, corresponding to a forest area and a potato area, respectively. An area of pasture and one of sugar cane also showed acid pH. Another forest zone presented basic pH, while the rest showed values around neutrality.

Phosphorus showed differences associated with land use (Table 2), with lower values in sugar cane areas (˂90 mg kg^-1), followed by pasture (~105) and then those cultivated with potatoes (~250). While the 3 forest areas presented high levels with differences between them, being the acid pH and high SOM (Managua) the one with the lowest content of this element (125 mg kg^-1). The highest P content was in Nazarene (384 mg kg^-1) found, where the SOM was also high and the pH was close to neutrality (4.7). On the other hand, the Avocado forest presented similar values of P and SOM to that of the mumps areas, and the pH was basic, similar to the potato area of Batabanó.

The Ca content showed a trend in correspondence with the use of the land and the pH (Table 2). Thus, in the two forests with a pH greater than 7, the values of this cation were also the highest (20-30 cmol_c kg^-1), while the forest with acid pH showed a low value compared to the rest of the soils analyzed. In sugar cane areas, Ca ranged between 9 and 15-cmol_c kg^-1, the lowest value corresponding to acidic soil and the highest value to pH 7.1. For their part, the pastures presented average values and agreed to the pHs, being the lowest in acidic soil. The areas cultivated with potatoes showed high values (14-16 cmol_c kg^-1), only below the two forests, and whose pHs ranged from neutral to basic. The capacity to change bases showed a behavior similar to that of the Ca content and fundamentally at the pH of the soils. Furthermore, the C/N ratio showed similar values between 11.2 and 11.71 (Table 2).

It is noteworthy that the low SOM and P values presented by the areas dedicated to the cultivation of sugar cane is a consequence of the many years of exploitation that these lands have suffered, which commonly date from the mid-18th century for this cultivation in our country. On the other hand, the high values of P, Ca and CCB in the potato areas, even of pH in one of them, are due to the chemical fertilization. It takes place in this crop, which high input is considered, which contrasts with the low percentage of SOM that these soils presented due to their intensive cultivation and management, leading to their degradation.

The results of the EEG content are observed in Figure 1. In general, a behavior related to land use was detected at a depth of 0-10 cm (Figure 1 A), where the forests presented high values with significant differences between them, highlighting that of Managua (Bos_M). It was followed by areas cultivated with pastures and sugar cane with intermediate values, although the ICA pasture did not show differences with the three forests, nor did Aguacate sugar cane from the two low value forests. The lower values of this variable corresponded to the potato crop with differences between some areas. At a depth of 10-20 cm (Figure 1 B), the areas cultivated with potatoes also showed the lower values, as did a pasture area (P_SJ) and the Aguacate forest (Bos_A). The rest of the studied soils showed higher and similar values, except for the two forests that presented significant differences between them.

Comparing the EEG at the two depths evaluated, no significant differences were in this variable observed in most of studied soils (Figure 1). However, the three forests and one pasture area (Guayabal) presented values higher than the shallow depth (0-10 cm). It should be noted that this variable evaluated at both depths showed a positive and highly significant correlation (p=0.002; α=0.05). In addition, the EEG (0-20 cm) showed a positive correlation with the SOM (p=0.044; α=0.05), the C (p=0.05; α=0.05) and the N (p=0.042; α=0.05) and negative with pH (p=0.036; α=0.05).

The contents of TG (Figure 2) were higher than those of EEG (Figure 1), as expected given what each of these fractions represents in the soil and the extractive methods used due to their stability and lability, rates of degradation and half-life time ^4,8,20,21. Similar to the EEG, in the TG content between the studied depths (Figure 2), no differences were detected in the areas cultivated with potatoes, in the ICA pasture and in two sugar cane areas (C_SN and C_GM). In addition, the rest of the soils showed higher values at the shallowest depth. Another common aspect between the two-glomalin fractions analyzed was that the significant differences according to land use were better evidenced at depths of 0-10 cm according to land use (Figures 1 and 2). In this sense, a positive correlation was found between TG and EEG evaluated at this depth (p=0.049; α=0.05), which was not observed at a depth of 10-20 cm.

The results of the TG content are observed in Figure 2, where at 0-10 cm depth a behavior related to land use was detected (Figure 2 A). The highest values corresponded to the three forests, highlighting that of Aguacate (Bos_A). Then, with intermediate values, the sugar cane areas and Guayabal pasture (P_SJ) were found; although the sugar cane cultivated in Aguacate (C_A) did not differ from two of the areas cultivated with potatoes. The potato soils and the ICA pasture showed the lowest values of TG content. While at the 10-20 cm depth (Figure 2 B), the highest value was observed in the Aguacate forest, followed by the Nazareno forest (Bos_N) and two sugar cane areas. The Managua forest (Bos_M) and the potato area of Batabanó (Pa_B) presented similar and low values. The lower values corresponded to the other two potato cultivated areas, the two pastures and the sugar cane area of Aguacate (C_A). This variable evaluated at both depths showed a positive and highly significant correlation (p=0.006; α= 0.05). Furthermore, TG (0-20 cm) showed a positive correlation with Ca (p = 0.012; α= 0.05) and CEC (p = 0.032; α= 0.05).

The differences found in both fractions of glomalin, between the depths, and in the different soils studied can be attributed to the different uses and exploitation of the land according to the locality. This has had a fundamental weight the types of cultivation and the time of establishment, as well as the cultivars/varieties of these species, given the characteristics of their root systems, and the agricultural management practices applied in each case. In summary, the degree of disturbance of the ecosystem is related to the response of these biological variables closely. Likewise, it is necessary to take into account the various arboreal plant species present in the forests and the time they were established, and which are mostly associated with ectomycorrhizal fungi ¹⁸, although in some cases herbaceous species were also observed.

In agreement with this study, the results found in three leached Red Ferrallitic soils with different management showed differences in these three variables, the values where the anthropic action was more intense being lower than the soil under intensive cultivation. Therefore, the authors concluded that the losses in the structure of these soils were greater according to determined physical-chemical and biological indicators, to a point that leads to their degradation, as well as the loss of their content of organic matter, plant nutrients and microbial population in general ²⁰.

Another experiment carried out on Red Ferrallitic soil cultivated with tomato and inoculated with Glomus cubense (Y. Rodr. & Dalpé) in liquid formulation ²¹, reported EEG values of 0.8 mg g^-1 being higher than the non-inoculated treatment. These values are low compared to those of sugar cane and grass in this study, but it is higher than those detected in soils cultivated with potatoes; which confirms the relationship between the observed differences to cultivation.

In addition, fieldwork with corn (Zea mays L.) reported EEG and TG values of 0.745 and 5.8 g kg^-1, respectively ²², in black soils (Chernozem, Phaeozem and Cambisols according to the classification - 16). Similarly, these values are between those obtained here for sugar cane and pastures and those presented by the soils cultivated with potatoes at a depth of 0-10 cm. This shows the differences in the behavior of these biological variables related to crop and edaphic conditions.

Although there is practically no evidence of comparisons between glomalin fractions at different depths, it is worth highlighting a study of 360 soil samples from 72 farms where a vertical profile was made up to 1 m deep. The result of it showed a linear decrease in glycoprotein from top to bottom associated with the physicochemical characteristics and the nutrients of the soil ²². Establishing a comparison between this and the present work is not appropriate since the first depth ranged from 0-20 cm; however, the differences detected here followed this trend (Figures 1 and 2) between the depths evaluated (0-10 and 10-20 cm).

The number of AMF spores in 50 g of soil at the evaluated depths ranged between 15 and 620 (Figure 3). The forests presented low values of this variable in both depths, in the sampling period, which could be due to the aforementioned regarding the preferential association of tree species with ectomycorrhizal fungi ¹⁸. However, it has been pointed out that the absence of sporulation by these fungi does not necessarily indicate their absence at the site, since other fungal structures such as mycelium may be present, which are rich in glomalin, and that sporulation depends on spatial and seasonal factors, among others ²³.

In general, in the cultivated areas (Figure 3), a potato zone (Pa_GM) and those of pastures showed higher values of the number of AMF spores; while the Aguacate sugar cane (C_A) and the Güines potato (Pa_Gui) showed low values. The rest of the sugarcane soils and the potato of Batabanó (Pa_B) presented intermediate values. This variable evaluated at both depths showed a positive correlation (p=0.015; (=0.05). However, it did not show correlation with the other biological variables determined or with the soil chemical properties. These results are influenced, in part, by factors such as management in each of these areas (tillage, crop rotation, irrigation, fertilization), the time the different crops have been established and the varieties used; and mainly due to the conditions of the sporulation process mentioned above that characterize these fungi.

In particular, numerous works carried out in pastures have shown different results in the yield and number of AMF spores depending on the species and cultivar used and, fundamentally, its management (cuts, irrigation, applied fertilizers and doses and others) ^(24-27). Similar results have been obtained in other crops such as cassava (Manihot esculenta Crantz), banana (Musa spp) and Canavalia ensiformis ^(28-30). In addition, some authors suggest that adecuate agricultural practices for soil management tend to increase the contents of TG and EEG ^(11,31-33), among which they pointed out the use of organic or green fertilizers and bioproducts based on efficient microorganisms, plant growth promoting bacteria, rhizobia or beneficial fungi.

Coincidentally, a study carried out in 83 plots that underwent 10 to 20 years cultivating corn, wheat (Triticum vulgare L.) or barley (Hordeum vulgare L.) with or without occasional rotation of beans (Phaseolus vulgare L.) or broad bean (Vicia faba L.); perennials: agapando (Agapanthus spp.), nopales (Opuntia spp.) and agave (Agave spp.). Also, ornamentals: rose (Rosa spp.), (Chrysanthemum spp.), carnation (Dianthus spp.), fruit trees: blackberry (Rubus fructicosus L.), raspberry (R. idaeus L.), fig tree (Picus carica L.), capulín (Prunus serotina Cav.), peach (P. persica L.). Ten classes of agronomic management (incorporation / removal of harvest residues, conventional tillage or no tillage, with or without incorporation of organic fertilizers, irrigation) were evaluated, it was found that the management conditions had a significant influence on the accumulation of stable organic carbon (COS), glomalin and glomalin carbon (CG). A correlation of COS with glomaline and CG was also observed ^34).

Likewise, it has been shown that the inoculation of AMF (Rhizophagus intraradices and Funneliformis mosseae) and PGPR (Pseudomonas mendocina), in degraded soils and under drought conditions, promote the formation and stability of soil aggregates by microbial populations indigenous to these soils by stimulating their proliferation and increasing the concentrations of carbohydrates and proteins in the soil related to glomalin ⁷. Works like this confirm the importance of making an accurate diagnosis in degraded agricultural soils, through physical-chemical and biological properties as it was in this study done, in order to propose ecological alternatives that contribute to their rehabilitation and sustained productivity. In fact, the results corroborated that the glomalin fractions determined here could be considered biological indicators of soils quality and their degree of disturbance/degradation. In this sense, glomalin has been reported by some authors as a useful parameter to monitor desertification and the improvement/rehabilitation of degraded soils ^22,35 and its estimation has been suggested as a biological indicator of soils ³².

Regarding the correlation that was found between some of the variables evaluated, it was statistically demonstrated that low pH and high soil organic C content were associated with high levels of EEG and TG in several agroecosystems cultivated with corn ²². Another work carried out under controlled conditions also detected a high positive correlation between the C content of the soil and that of GRSP ³². Both results agree with those of the EEG in this investigation. However, it is worth clarifying that the discrepancy regarding the behavior of the TG must be influenced by the inclusion of natural ecosystems such as forests in the analysis carried out here. In fact, a recent study reported that glomalin's contribution to organic C differed according to land use and seasonality in the tropics and that the ratio of glomalin C to organic C was lower in forests compared with soils dedicated to agriculture ³⁶.