INTRODUCCIÓN

El suelo es uno de los componentes más importantes de los ecosistemas, junto al clima, la fauna y la actividad biológica. Actualmente, un factor importante que está incidiendo en las propiedades de los suelos, lo constituye la actividad del hombre (11. Jiménez AH, Macías LV, Basurto CAN, Mantuano FWV, Cedeño AMG, Arrieta MV, et al. Impactos del cambio de uso de la tierra en la microcuenca Membrillo, Manabí, Ecuador. Cultivos Tropicales. 2017;38(1):59-65.-33. Bernal-Fundora A, Hernández-Jiménez A. Influencia de diferentes sistemas de uso del suelo sobre su estructura. Cultivos Tropicales. 2017;38(4):50-7.). Es bien conocido la importancia que tiene, actualmente, el contenido de carbono en el suelo, tanto desde el punto de vista de degradación de las propiedades del suelo, como en la mitigación del cambio climático (44. Lal R, Follett RF, Stewart BA, Kimble JM. Soil carbon sequestration to mitigate climate change and advance food security. Soil science. 2007;172(12):943-56.) La retención de carbono en los suelos y su posible enriquecimiento con los manejos agrícolas se ha convertido en un tema de actualidad, a investigar por los edafólogos en el mundo.

En los últimos años, se vienen realizando investigaciones al respecto. En Brasil, se han obtenido resultados sobre las reservas y flujo de carbono en sistemas naturales y agrícolas (55. Cerri CC, Bernoux M, Blair GJ. ‘Reservas y flujo de carbono en sistemas naturales y agrícolas del Brasil y las implicaciones para el balance global de CO2. Terra Latinoamericana. 1996;14(1):1-12.). Por su parte, en México, se tienen resultados novedosos sobre el contenido y variación de carbono orgánico en suelos, según su manejo (66. Acevedo DC, Hernández Acosta E, Maldonado Torres R, Álvarez Sánchez ME, Acevedo DC, Hernández Acosta E, et al. Variabilidad espacial del carbono en un suelo después de 10 años de retiro e incorporación de residuos de cosecha. Terra Latinoamericana. 2015;33(3):199-208.,77. Bojórquez Serrano JI, Castillo Pacheco LA, Hernández Jiménez A, García Paredes JD, Madueño Molina A. Cambios en las reservas de carbono orgánico del suelo bajo diferentes coberturas. Cultivos Tropicales. 2015;36(4):63-9.). Además, en pastizales subalpinos se han obtenido resultados sobre los cambios en el carbono (88. Hunziker M, Caviezel C, Kuhn NJ. Shrub encroachment by green alder on subalpine pastures: Changes in mineral soil organic carbon characteristics. Catena. 2017;157:35-46.). En los últimos años, en la Amazonía, se determinan los cambios en el contenido de Carbono Orgánico, antes y después de la deforestación (99. Fujisaki K, Perrin A-S, Garric B, Balesdent J, Brossard M. Soil organic carbon changes after deforestation and agrosystem establishment in Amazonia: An assessment by diachronic approach. Agriculture, Ecosystems & Environment. 2017;245:63-73.).

Para Cuba, es necesario encaminar estos estudios en los suelos de los ecosistemas, por provincia, para sentar las bases para el desarrollo local en relación con la mitigación del cambio climático y la producción de alimentos (99. Fujisaki K, Perrin A-S, Garric B, Balesdent J, Brossard M. Soil organic carbon changes after deforestation and agrosystem establishment in Amazonia: An assessment by diachronic approach. Agriculture, Ecosystems & Environment. 2017;245:63-73.). De suma importancia para la producción de alimentos, en Cuba, es la provincia Mayabeque, la cual tiene como objetivo principal abastecer de alimentos a la provincia de la Habana, además de los pequeños pueblos y ciudades que le pertenecen. En Mayabeque, se pueden separar siete ecosistemas, de los cuales, tres de ellos son los de mayor importancia agrícola (1010. Hernández Jiménez A. Ecosistemas y suelos de la provincia de Mayabeque, Cuba. In Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas; 2020. p. 19.).

Uno de estos ecosistemas lo constituye el caso específico del ecosistema de la llanura cársica, con suelos Ferralíticos Rojos y Ferralíticos Rojos Lixiviados (FRL), donde se ha podido determinar cuánto pierde en carbono el suelo FRL por el cultivo continuado y cómo influye en sus propiedades (1111. Hernández-Jiménez A, Vargas-Blandino D, Bojórquez-Serrano JI, García-Paredes JD, Madueño-Molina A, Morales-Díaz M. Carbon losses and soil property changes in ferralic Nitisols from Cuba under different coverages. Scientia Agricola. 2017;74:311-6.). Además, se ha cuantificado las ganancias o pérdidas de carbono en estos suelos por el manejo, ya sea en arboledas de muchos años, plantaciones de frutales, pastizales o cultivo continuado (1212. Carnero-Lazo G, Hernández-Jiménez A, Terry-Alfonso E, Bojórquez-Serrano JI. Changes in organic carbon stocks in lixiviated red ferralitic soils from Mayabeque, Cuba. Revista bio ciencias [Internet]. 2019;6. Available from: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S2007-33802019000100136&script=sci_arttext ). Otro ecosistema de importancia, sobre todo para la ganadería y la producción de viandas y granos (maíz y frijoles), es el ecosistema del pediplano Campo Florido-Jaruco, con suelos Pardos, Vertisoles y Húmicos Calcimórficos. Teniendo en cuenta lo anterior, iniciamos investigaciones edafológicas, en este ecosistema, para conocer el comportamiento del carbono en suelos Pardos, en fincas de producción agrícola y pecuaria intensiva.

En la finca “La Rosita”, ubicada en el municipio Habana del Este, La Habana, que tiene producciones de granos, viandas, hortalizas, leche, carne y huevos durante todo el año, se comenzó a investigar cuánto gana o pierde el carbono del suelo Pardo, según su manejo. Los suelos de esta finca fueron estudiados, inicialmente, para una Tesis de Maestría, en la cual se demuestra que los suelos predominantes son, principalmente, del tipo genético de suelos Pardos formados de rocas carbonatadas, en relieve ondulado, medianamente a poco profundos, con arcilla tipo 2:1 (1313. López D. Confección de un Sector de Referencia en la finca “La Rosita” de la UJC Nacional como fundamento para el manejo de los suelos en la producción agropecuaria [Internet] [Maestría]. [Mayabeque, Cuba]: Universidad Agraria de la Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”; 2007. 98 p. Available from: https://scholar.google.com.cu/scholar?hl=es&as_sdt=0%2C5&as_vis=1&q=L%C3%B3pez%2C+D.+Confecci%C3%B3n+de+un+Sector+de+Referencia+en+la+finca+%E2%80%9CLa+Rosita%E2%80%9D+de+la+UJC+Nacional+como+fundamento+para+el+manejo+de+los+suelos+en+la+producci%C3%B3n+agropecuaria.+%5BTesis+de+Maestr%C3%ADa%5D%3B+UNAH.+2007.+98+p.&btnG= ). Teniendo en cuenta lo anterior, el objetivo de este trabajo es conocer el estado (ganancia o pérdida) del carbono de los suelos Pardos en la finca la Rosita, después de 15 años de haber sido caracterizados.

MATERIALES Y MÉTODOS

La zona en estudio tiene una superficie de 32,29 ha y se localiza en la Carretera de Minas a Campo Florido, dos km antes de llegar a Campo Florido. Presenta un clima tropical subhúmedo, relativamente seco, con precipitación promedio anual de 1.200 mm, temperatura media de 24,5 ° C y relieve ondulado a alomado; el material de origen es de calizas del Oligoceno, constituida por margas (carbonato de calcio de textura arcillosa), en combinación con lutitas y serpentinitas del Cretáceo, con desarrollo de suelos Pardos en las partes altas y de pendiente del relieve y Vertisoles en muchas partes llanas (depresiones) (1313. López D. Confección de un Sector de Referencia en la finca “La Rosita” de la UJC Nacional como fundamento para el manejo de los suelos en la producción agropecuaria [Internet] [Maestría]. [Mayabeque, Cuba]: Universidad Agraria de la Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”; 2007. 98 p. Available from: https://scholar.google.com.cu/scholar?hl=es&as_sdt=0%2C5&as_vis=1&q=L%C3%B3pez%2C+D.+Confecci%C3%B3n+de+un+Sector+de+Referencia+en+la+finca+%E2%80%9CLa+Rosita%E2%80%9D+de+la+UJC+Nacional+como+fundamento+para+el+manejo+de+los+suelos+en+la+producci%C3%B3n+agropecuaria.+%5BTesis+de+Maestr%C3%ADa%5D%3B+UNAH.+2007.+98+p.&btnG= ). Para el trabajo se partió de investigaciones precedentes sobre las características de los suelos Pardos estudiados (1313. López D. Confección de un Sector de Referencia en la finca “La Rosita” de la UJC Nacional como fundamento para el manejo de los suelos en la producción agropecuaria [Internet] [Maestría]. [Mayabeque, Cuba]: Universidad Agraria de la Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”; 2007. 98 p. Available from: https://scholar.google.com.cu/scholar?hl=es&as_sdt=0%2C5&as_vis=1&q=L%C3%B3pez%2C+D.+Confecci%C3%B3n+de+un+Sector+de+Referencia+en+la+finca+%E2%80%9CLa+Rosita%E2%80%9D+de+la+UJC+Nacional+como+fundamento+para+el+manejo+de+los+suelos+en+la+producci%C3%B3n+agropecuaria.+%5BTesis+de+Maestr%C3%ADa%5D%3B+UNAH.+2007.+98+p.&btnG= ). Siguiendo el método geográfico comparativo, se seleccionaron cinco perfiles de estos suelos, con diferentes coberturas de vegetación, se realizó el muestreo por triplicado (excepto el perfil D-8), en los meses de febrero y marzo de 2020. En las Tablas de este trabajo se presenta el promedio de los análisis del muestreo por triplicado.

Se utiliza la clasificación de suelos de (1414. Hernández JA, Pérez JJM, Bosch ID, Castro SN. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA. 2015;93:91.) para los resultados de los suelos en el 2020 y la clasificación de suelos (1515. Hernández A, Pérez JM, Bosch D, Rivero L. Nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba, 64pp. AGRINFOR, ISBN. 1999;959-246.), que fue la que se utilizó en el trabajo edafológico de la Finca “La Rosita” en el año 2005 (1212. Carnero-Lazo G, Hernández-Jiménez A, Terry-Alfonso E, Bojórquez-Serrano JI. Changes in organic carbon stocks in lixiviated red ferralitic soils from Mayabeque, Cuba. Revista bio ciencias [Internet]. 2019;6. Available from: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S2007-33802019000100136&script=sci_arttext ). Los perfiles de suelos Pardos con su uso se realizaron de acuerdo a la clasificación de suelos de (1515. Hernández A, Pérez JM, Bosch D, Rivero L. Nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba, 64pp. AGRINFOR, ISBN. 1999;959-246.) para el estudio realizado en el año 2005 y la clasificación de suelos de (1414. Hernández JA, Pérez JJM, Bosch ID, Castro SN. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA. 2015;93:91.) para los estudios de 2020.

Para este estudio se presentan los resultados del comportamiento de las Reservas de Carbono Orgánico (RCO) en los cinco perfiles de suelos Pardos formados de roca carbonatada, tomando como referencia los datos de caracterización realizadas anteriormente (1313. López D. Confección de un Sector de Referencia en la finca “La Rosita” de la UJC Nacional como fundamento para el manejo de los suelos en la producción agropecuaria [Internet] [Maestría]. [Mayabeque, Cuba]: Universidad Agraria de la Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”; 2007. 98 p. Available from: https://scholar.google.com.cu/scholar?hl=es&as_sdt=0%2C5&as_vis=1&q=L%C3%B3pez%2C+D.+Confecci%C3%B3n+de+un+Sector+de+Referencia+en+la+finca+%E2%80%9CLa+Rosita%E2%80%9D+de+la+UJC+Nacional+como+fundamento+para+el+manejo+de+los+suelos+en+la+producci%C3%B3n+agropecuaria.+%5BTesis+de+Maestr%C3%ADa%5D%3B+UNAH.+2007.+98+p.&btnG= ). Los muestreos se realizaron en la capa superior del perfil, donde ocurren los cambios más importantes en relación con el carbono del suelo en este período de tiempo. Estos muestreos se hicieron para las capas de 0-10 y 10-30 cm, en el área alrededor donde se caracterizó el perfil de suelo.

El cálculo del contenido de COS se realizó por la determinación de las Reservas de Carbono Orgánico del suelo, con la ecuación:

Donde:

Dv (Densidad de volumen): la densidad de volumen del suelo se determinó en campo por el método del cilindro, mediante el uso de un cilindro de 100 cc de volumen y con determinación de la humedad en estufa a 105 ^oC por 24 horas, hasta peso constante;

I: el porcentaje que pueda haber de Inclusiones (nódulos ferruginosos, gravas o piedras). En el caso de los suelos que se estudiaron no se presentan Inclusiones para las capas superiores del perfil, por lo que no se aplica esta parte de la fórmula.

La materia orgánica (MO) se determinó mediante el procedimiento de combustión húmeda (Walkley & Black). Luego, a partir del % de MO, aplicando el factor empírico equivalente a 1.724, se determinó el % de carbono orgánico (CO).

Las ganancias o pérdidas de COS se calcularon al comparar los resultados de los perfiles estudiados en el 2005 y los muestreos realizados en 2020, lo que nos da una diferencia de 15 años.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Hasta el momento, en Cuba, existen muy pocos resultados del cambio de las propiedades de los suelos Pardos ocasionados por el cultivo. Recientemente, se reportan resultados obtenidos sobre el cambio de propiedades de suelos Pardos bajo bosque secundario, bajo cultivo y, posteriormente, como pastos y bajo cultivo permanente (1616. Socarrás Armenteros Y, Hernández Jiménez A, Terry Alfonso E, González Cañizares PJ, Sánchez Iznaga ÁL, Delgado Cabrera O. Cambios en las propiedades morfológicas de suelos Pardos sialíticos sometidos a diferentes manejos agrícolas en Cuba. Idesia (Arica). 2019;37(3):47-53.).

En este trabajo, se obtiene que, en los perfiles estudiados, las RCO, en el suelo Pardo eslítico y vértico, con arboleda de mangos o con pastizales con arbustos, para la capa de 0-10 cm se presentan valores de 23 t ha^-1 y para la capa de 0-30 cm, no es mayor de 52 t ha^-1. Los valores más bajos para la capa de 0-10 cm se obtuvo en el perfil D-6, que es un suelo erosionado y muy poco profundo, en una pendiente de 15 % (Tabla 1) (1515. Hernández A, Pérez JM, Bosch D, Rivero L. Nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba, 64pp. AGRINFOR, ISBN. 1999;959-246.); según datos de (1313. López D. Confección de un Sector de Referencia en la finca “La Rosita” de la UJC Nacional como fundamento para el manejo de los suelos en la producción agropecuaria [Internet] [Maestría]. [Mayabeque, Cuba]: Universidad Agraria de la Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”; 2007. 98 p. Available from: https://scholar.google.com.cu/scholar?hl=es&as_sdt=0%2C5&as_vis=1&q=L%C3%B3pez%2C+D.+Confecci%C3%B3n+de+un+Sector+de+Referencia+en+la+finca+%E2%80%9CLa+Rosita%E2%80%9D+de+la+UJC+Nacional+como+fundamento+para+el+manejo+de+los+suelos+en+la+producci%C3%B3n+agropecuaria.+%5BTesis+de+Maestr%C3%ADa%5D%3B+UNAH.+2007.+98+p.&btnG= ).

Sin embargo, los resultados obtenidos después de 15 años con manejos algo diferentes muestran que en aquellos suelos que se pusieron bajo cultivo, el contenido de RCO disminuyó (perfiles D-7 y D-8) mientras que en los que estuvieron bajo cultivos de arboleda de mangos con pastizales (perfil D-1) o bajo pastizales (perfiles D-10 y D-6), estas reservas aumentaron (Tabla 2).

En el perfil D-1, los aumentos para la capa de 0-10 cm fueron mayores, igualmente para los perfiles D-10 y D-7, bajo pastizales. En los perfiles D-7 y D-8, que estaban bajo pastos o pastos con arbustos, y que en los últimos años se pusieron bajo cultivo, las RCO disminuyeron. Teniendo en cuenta estos resultados, al comparar las RCO en el año 2005 para estos suelos, y en el año 2020, con una diferencia de 15 años, se obtienen ganancias y pérdidas promedio por año de RCO, para estos suelos, según su manejo (Tabla 3).

Las ganancias en RCO en el perfil D-1, bajo arboleda de mangos con pastizales para la capa de 0-10 cm no sobrepasa 1 t ha^-1 año^-1, mientras que para las capas de 0-20 y 0-30 cm aumenta un poco más. En los perfiles D-10 y D-6, bajo pastizales. es un poco menor esta ganancia de RCO por año, para la capa de 0-10 cm, lo que puede atribuirse que bajo la arboleda de mango hay enriquecimiento en carbono no solamente por los pastizales entre los árboles, sino también, por la cantidad de hojas que deja esta arboleda.

Es notable que la ganancia en RCO en estos suelos tanto bajo arboledas de frutales con pastos, como bajo pastizales sea menor que lo que se obtiene en suelos Ferralíticos Rojos Lixiviados (FRL) del ecosistema de estos suelos en la propia provincia de Mayabeque, lo que puede atribuirse a dos cosas, por una parte la incidencia de una cantidad menor de lluvias y por otra que en los suelos FRL, a pesar que tienen arcilla del tipo 1:1 (caolinitas), que fijan menos carbono que las arcillas del tipo 2:1 (montmorillonita), que predomina en los suelos Pardos, tienen una buena cantidad de hierro que es un elemento que capta carbono rápidamente en el suelo (1717. Verchinin, PV. Fase sólida del suelo como fundamento de su régimen físico. In: Fundamentos de Agrofísica. Rusia: Fizmatlit; 1959. p. 209-404.). Debe señalarse que en el suelo las sustancias que captan carbono más rápidamente son la ceniza volcánica (ausente en los suelos de Cuba), el hierro libre y los carbonatos de calcio (1818. Bojórquez JI, Hernández Jiménez A. La captura de Carbono Orgánico en los Suelos. In Nayarit, México: Escuela de Agricultura de la Universidad Autónoma de Nayarit; 2018. p. 24.). Estos cambios en las pérdidas y ganancias de carbono en el suelo por el manejo, en el tiempo, puede llevar a cambios en sus propiedades y por tanto en su clasificación; sobre todo teniendo en cuenta los avances en las clasificaciones de suelo en los últimos años (1919. Hernández-Jiménez A, Pérez-Jiménez JM, Bosch-Infante D, Speck NC. La clasificación de suelos de Cuba: énfasis en la versión de 2015. Cultivos Tropicales. 2019;40(1).). Teniendo en cuenta estos avances y los resultados obtenidos hemos aplicado la Clasificación de Suelos 2015, en estos perfiles, encontrando en ellos diferencias notables (Tabla 4).

El perfil D-1, mantiene su misma clasificación, aunque el contenido en carbono tiene una tendencia a aumentar, hasta llegar a obtener valores en materia orgánica igual o mayor de 4 %, para la capa de 0-20 cm del espesor superior del suelo, lo que lo pondría en el subtipo húmico, pero aún no lo alcanza, es realmente una tendencia, en varios años bajo este manejo lo alcanzaría (Tabla 4). En el caso del perfil D-10, que se clasificó como suelo Pardo mullido, en el año 2020, presenta un contenido en materia orgánica ligeramente mayor de 4 % para los primeros cm del horizonte superior, por lo que hay que clasificarlo como mullido y húmico, según la clasificación más actualizada de 2015.

Por otra parte, los perfiles de suelo D-7 y D-8, han perdido 0,60 t ha^-1 año^-1, para la capa superior de 0-10 cm, lo que se debe, no solamente a la oxidación de la materia orgánica por el cultivo, sino también, posiblemente, a pérdidas de carbono con la erosión, ya que estos suelos están en pendiente. Esto al aplicar la clasificación actual (1414. Hernández JA, Pérez JJM, Bosch ID, Castro SN. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA. 2015;93:91.), los coloca en el subtipo erogénico (Tabla 4).

El perfil D-6 que se clasificó como ócrico y lítico, ha ganado en carbono orgánico para la capa superior de 0-10 cm. Este suelo estaba erosionado, ya que según (1212. Carnero-Lazo G, Hernández-Jiménez A, Terry-Alfonso E, Bojórquez-Serrano JI. Changes in organic carbon stocks in lixiviated red ferralitic soils from Mayabeque, Cuba. Revista bio ciencias [Internet]. 2019;6. Available from: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S2007-33802019000100136&script=sci_arttext ) era un perfil BA-BkCk, con colores claros en superficie y ahora tiene el horizonte A bien desarrollado, con un contenido alto en materia orgánica y con colores gris oscuro. Todo esto es debido a la acción de los pastizales, siendo la ganancia en carbono de 0,60 t ha^-1 año^-1, como promedio, en estos últimos 15 años. Como está erosionado debido a los manejos antiguos, debe ser erogénico, pero nos preguntamos cómo un suelo erogénico tiene un contenido tan alto en materia orgánica, por esto es posible que en un futuro estos suelos puedan clasificarse posterogénicos, como plantean Tonkonogov y Gueraimova en 2005 (2020. Tonkonogov VD, Guerasimova MI. Agrogenic pedognesis and soil evolution. In México: Instituto de Geología, UNAM; 2005. p. 79-80. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0258-59362013000300007 ). Es decir, el hombre provocó el proceso erosivo, pero como han estado en barbecho con pastos durante tantos años, tiene que reflejarse en su clasificación esta acción, por eso hay que ver en un futuro para suelos erosionados que han estado en barbecho el concepto de posterogénico; acorde a los principios actuales de la clasificación de los suelos en el mundo que debe reflejarse la acción antropogénica en ellas (2121. Blum WE, Schad P, Nortcliff S. Essentials of Soil Science: soil formation, functions, use and classification (World Reference Base, WRB) [Internet]. Germany: Gebr. Borntraeger Science Publishers; 2017. 171 p. Available from: https://books.google.com.cu/books?hl=es&lr=&id=r6qeEAAAQBAJ&oi=fnd&pg=PP1&dq=21.+Winfried+E.H.+Blum,+Peter+Schad,+Stephen++Nortcliff.+2018:+Essentials+or+Soil+Science.+Soil+formation,+functions,+use+and+classification+(Woirld+Reference+Base).+Bomtraeger+Science+Publishers,+Stuttgarrt+2018.+ISBN:+978-3-443-01090-4.171+p%C3%A1ginas.&ots=D3shPvuFqE&sig=wI0QdUPSfvNfwGXWqpLCZlNiCi0&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false ).

Para los suelos erogénicos (perfiles D-7 y D-8), hay que estudiar y aplicar tecnologías de manejo que conlleven a la conservación y mejora de las propiedades de ellos. Puede pensarse en medidas anti erosivas como recomienda (2020. Tonkonogov VD, Guerasimova MI. Agrogenic pedognesis and soil evolution. In México: Instituto de Geología, UNAM; 2005. p. 79-80. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0258-59362013000300007 ); pero los resultados de costo que plantea la aplicación de estas medidas son altamente costosas, sobre todo, al hacer el cálculo de las mismas contra el dinero invertido, la medida de conservación conlleva a un costo de 8 000 pesos cubanos por hectárea y, en ese caso, hay que hacer una evaluación de la relación Beneficio:Costo que llevaría su aplicación, para no ocasionar pérdidas económicas (2222. Fuentes Soto AndrésO, Rosales del Toro U, Rodríguez Lozano D, Castellanos Piña N. Poligono Nacional de conservacion de suelos ,agua y bosques [Internet]. 1st ed. Cuba: INFOIIMA; 2019 [cited 18/10/2022]. 315 p. Available from: https://isbn.cloud/9789592850583/poligono-nacional-de-conservacion-de-suelos-agua-y-bosques/ ).

Finalmente, es necesario destacar que las ganancias en carbono de los perfiles que se obtienen en este estudio es una muestra palpable de los servicios ambientales que realiza el suelo, como un componente en los ecosistemas muy importante para la captura y secuestro de carbono, como bien reflejan (1919. Hernández-Jiménez A, Pérez-Jiménez JM, Bosch-Infante D, Speck NC. La clasificación de suelos de Cuba: énfasis en la versión de 2015. Cultivos Tropicales. 2019;40(1).).

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

INTRODUCTION

Soil is one of the most important components of ecosystems, together with climate, fauna and biological activity. At present, an important factor affecting soil properties is human activity (11. Jiménez AH, Macías LV, Basurto CAN, Mantuano FWV, Cedeño AMG, Arrieta MV, et al. Impactos del cambio de uso de la tierra en la microcuenca Membrillo, Manabí, Ecuador. Cultivos Tropicales. 2017;38(1):59-65.-33. Bernal-Fundora A, Hernández-Jiménez A. Influencia de diferentes sistemas de uso del suelo sobre su estructura. Cultivos Tropicales. 2017;38(4):50-7.). The importance of soil carbon content is well known, both from the point of view of soil property degradation and in the mitigation of climate change (44. Lal R, Follett RF, Stewart BA, Kimble JM. Soil carbon sequestration to mitigate climate change and advance food security. Soil science. 2007;172(12):943-56.). Carbon sequestration in soils and its possible enrichment by agricultural management has become a current topic of research by soil scientists around the world.

In recent years, research has been carried out in this regard. In Brazil, results have been obtained on carbon stocks and flow in natural and agricultural systems (55. Cerri CC, Bernoux M, Blair GJ. ‘Reservas y flujo de carbono en sistemas naturales y agrícolas del Brasil y las implicaciones para el balance global de CO2. Terra Latinoamericana. 1996;14(1):1-12.). In Mexico, new results have been obtained on the content and variation of organic carbon in soils, according to their management (66. Acevedo DC, Hernández Acosta E, Maldonado Torres R, Álvarez Sánchez ME, Acevedo DC, Hernández Acosta E, et al. Variabilidad espacial del carbono en un suelo después de 10 años de retiro e incorporación de residuos de cosecha. Terra Latinoamericana. 2015;33(3):199-208.,77. Bojórquez Serrano JI, Castillo Pacheco LA, Hernández Jiménez A, García Paredes JD, Madueño Molina A. Cambios en las reservas de carbono orgánico del suelo bajo diferentes coberturas. Cultivos Tropicales. 2015;36(4):63-9.). In addition, in subalpine pastures, results have been obtained on changes in carbon (88. Hunziker M, Caviezel C, Kuhn NJ. Shrub encroachment by green alder on subalpine pastures: Changes in mineral soil organic carbon characteristics. Catena. 2017;157:35-46.). In recent years, in the Amazon, changes in organic carbon content before and after deforestation have been determined (99. Fujisaki K, Perrin A-S, Garric B, Balesdent J, Brossard M. Soil organic carbon changes after deforestation and agrosystem establishment in Amazonia: An assessment by diachronic approach. Agriculture, Ecosystems & Environment. 2017;245:63-73.).

For Cuba, it is necessary to conduct these studies in ecosystem soils, by province, to lay the foundations for local development in relation to climate change mitigation and food production (99. Fujisaki K, Perrin A-S, Garric B, Balesdent J, Brossard M. Soil organic carbon changes after deforestation and agrosystem establishment in Amazonia: An assessment by diachronic approach. Agriculture, Ecosystems & Environment. 2017;245:63-73.). Of utmost importance for food production in Cuba is Mayabeque province, whose main objective is to supply food to Havana province, in addition to the small towns and cities that belong to it. In Mayabeque, seven ecosystems can be separated, of which three of them are the most agriculturally important (1010. Hernández Jiménez A. Ecosistemas y suelos de la provincia de Mayabeque, Cuba. In Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas; 2020. p. 19.).

One of these ecosystems is the specific case of the ecosystem of the karst plain, with Ferrallitic Red and Ferrallitic Red Leached (FRL) soils, where it has been possible to determine how much carbon the FRL soil loses through continued cultivation and how it influences its properties (1111. Hernández-Jiménez A, Vargas-Blandino D, Bojórquez-Serrano JI, García-Paredes JD, Madueño-Molina A, Morales-Díaz M. Carbon losses and soil property changes in ferralic Nitisols from Cuba under different coverages. Scientia Agricola. 2017;74:311-6.). In addition, carbon gains or losses have been quantified in these soils due to management, whether in long-standing groves, fruit plantations, pastures or continuous cropping (1212. Carnero-Lazo G, Hernández-Jiménez A, Terry-Alfonso E, Bojórquez-Serrano JI. Changes in organic carbon stocks in lixiviated red ferralitic soils from Mayabeque, Cuba. Revista bio ciencias [Internet]. 2019;6. Available from: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S2007-33802019000100136&script=sci_arttext ). Another important ecosystem, especially for livestock and the production of tubers and grains (corn and beans), is the ecosystem of the Campo Florido-Jaruco piedmont, with Bronw, Vertisol and Calcimorphic Humic soils. Taking into account the above, edaphological research was initiated in this ecosystem, to know the behavior of carbon in Brown soils, in farms of intensive agricultural and livestock production.

At the "La Rosita" farm, located in Habana del Este municipality, Havana, which produces grains, tubers, vegetables, milk, meat and eggs throughout the year, it was began to investigate how much carbon the Brown soil gains or losses, depending on its management. The soils of this farm were initially studied for a Master's Thesis, in which it was shown that the predominant soils are mainly of the genetic type of Brown soils formed from carbonate rocks, in undulating relief, moderately to shallow, with clay type 2:1 (1313. López D. Confección de un Sector de Referencia en la finca “La Rosita” de la UJC Nacional como fundamento para el manejo de los suelos en la producción agropecuaria [Internet] [Maestría]. [Mayabeque, Cuba]: Universidad Agraria de la Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”; 2007. 98 p. Available from: https://scholar.google.com.cu/scholar?hl=es&as_sdt=0%2C5&as_vis=1&q=L%C3%B3pez%2C+D.+Confecci%C3%B3n+de+un+Sector+de+Referencia+en+la+finca+%E2%80%9CLa+Rosita%E2%80%9D+de+la+UJC+Nacional+como+fundamento+para+el+manejo+de+los+suelos+en+la+producci%C3%B3n+agropecuaria.+%5BTesis+de+Maestr%C3%ADa%5D%3B+UNAH.+2007.+98+p.&btnG= ). The objective of this work is to know the carbon status (gain or loss) of the brown soils in the Rosita farm, after 15 years of having been characterized.

MATERIALS AND METHODS

The study area has an area of 32.29 ha and is located on the road from Minas to Campo Florido, two km before reaching Campo Florido. It has a sub-humid tropical climate, relatively dry, with average annual rainfall of 1.200 mm, average temperature of 24.5 °C and undulating to hilly relief. The source material is Oligocene limestone, consisting of marls (calcium carbonate with a clayey texture), in combination with Cretaceous shales and serpentinites, with the development of Brown soils in the higher and steeper parts of the relief and Vertisols in many flat parts (depressions) (1313. López D. Confección de un Sector de Referencia en la finca “La Rosita” de la UJC Nacional como fundamento para el manejo de los suelos en la producción agropecuaria [Internet] [Maestría]. [Mayabeque, Cuba]: Universidad Agraria de la Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”; 2007. 98 p. Available from: https://scholar.google.com.cu/scholar?hl=es&as_sdt=0%2C5&as_vis=1&q=L%C3%B3pez%2C+D.+Confecci%C3%B3n+de+un+Sector+de+Referencia+en+la+finca+%E2%80%9CLa+Rosita%E2%80%9D+de+la+UJC+Nacional+como+fundamento+para+el+manejo+de+los+suelos+en+la+producci%C3%B3n+agropecuaria.+%5BTesis+de+Maestr%C3%ADa%5D%3B+UNAH.+2007.+98+p.&btnG= ). The work was based on previous research on the characteristics of Brown soils studied (1313. López D. Confección de un Sector de Referencia en la finca “La Rosita” de la UJC Nacional como fundamento para el manejo de los suelos en la producción agropecuaria [Internet] [Maestría]. [Mayabeque, Cuba]: Universidad Agraria de la Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”; 2007. 98 p. Available from: https://scholar.google.com.cu/scholar?hl=es&as_sdt=0%2C5&as_vis=1&q=L%C3%B3pez%2C+D.+Confecci%C3%B3n+de+un+Sector+de+Referencia+en+la+finca+%E2%80%9CLa+Rosita%E2%80%9D+de+la+UJC+Nacional+como+fundamento+para+el+manejo+de+los+suelos+en+la+producci%C3%B3n+agropecuaria.+%5BTesis+de+Maestr%C3%ADa%5D%3B+UNAH.+2007.+98+p.&btnG= ). Following the comparative geographic method, five profiles of these soils, with different vegetation covers, were selected and sampled in triplicate (except profile D-8), in February and March 2020. In the Tables of this work, the average of the analyses of the triplicate sampling is presented.

The soil classification (1414. Hernández JA, Pérez JJM, Bosch ID, Castro SN. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA. 2015;93:91.) is used for the results of the soils in 2020 and the soil classification (1515. Hernández A, Pérez JM, Bosch D, Rivero L. Nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba, 64pp. AGRINFOR, ISBN. 1999;959-246.), which was the one used in the edaphological work of the farm "La Rosita" in 2005 (1212. Carnero-Lazo G, Hernández-Jiménez A, Terry-Alfonso E, Bojórquez-Serrano JI. Changes in organic carbon stocks in lixiviated red ferralitic soils from Mayabeque, Cuba. Revista bio ciencias [Internet]. 2019;6. Available from: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S2007-33802019000100136&script=sci_arttext ). Brown soil profiles with their use were made according to the soil classification (1515. Hernández A, Pérez JM, Bosch D, Rivero L. Nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba, 64pp. AGRINFOR, ISBN. 1999;959-246.) for the 2005 study and the other soil classification (1414. Hernández JA, Pérez JJM, Bosch ID, Castro SN. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA. 2015;93:91.) for the 2020 studies.

For this study, behavior results of the Organic Carbon Reserves (OCR) in the five profiles of Brown soils formed from carbonate rock are presented, taking as reference the characterization data previously carried out (1313. López D. Confección de un Sector de Referencia en la finca “La Rosita” de la UJC Nacional como fundamento para el manejo de los suelos en la producción agropecuaria [Internet] [Maestría]. [Mayabeque, Cuba]: Universidad Agraria de la Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”; 2007. 98 p. Available from: https://scholar.google.com.cu/scholar?hl=es&as_sdt=0%2C5&as_vis=1&q=L%C3%B3pez%2C+D.+Confecci%C3%B3n+de+un+Sector+de+Referencia+en+la+finca+%E2%80%9CLa+Rosita%E2%80%9D+de+la+UJC+Nacional+como+fundamento+para+el+manejo+de+los+suelos+en+la+producci%C3%B3n+agropecuaria.+%5BTesis+de+Maestr%C3%ADa%5D%3B+UNAH.+2007.+98+p.&btnG= ). Sampling was performed in the upper layer of the profile, where the most important changes occur in relation to soil carbon in this time period. These samplings were made for the 0-10 and 10-30 cm layers, in the area around where the soil profile was characterized.

The calculation of COS content was made by the determination of soil Organic Carbon Stocks, with the equation:

Where:

Dv (Bulk density): the bulk density of the soil was determined in the field by the cylinder method, using a cylinder of 100 cc volume and determining the humidity in an oven at 105 ºC for 24 hours, until constant weight

I: the percentage of inclusions (ferruginous nodules, gravels or stones). In the case of the soils studied, there are no inclusions in the upper layers of the profile, so this part of the formula does not apply.

Organic matter (OM) was determined using the wet combustion procedure (Walkley & Black). Then, from OM %, applying the empirical factor equivalent to 1.724, the organic carbon (OC) % was determined.

The gains or losses of COS were calculated by comparing the results of the profiles studied in 2005 and those sampled in 2020, which gives us a difference of 15 years.

RESULTS AND DISCUSSION

So far, in Cuba, there are very few results on the change of caused by cultivation. Recently, results obtained on the change of Brown soil properties under secondary forest, under cultivation and, later, as pasture and under permanent cultivation have been reported (1616. Socarrás Armenteros Y, Hernández Jiménez A, Terry Alfonso E, González Cañizares PJ, Sánchez Iznaga ÁL, Delgado Cabrera O. Cambios en las propiedades morfológicas de suelos Pardos sialíticos sometidos a diferentes manejos agrícolas en Cuba. Idesia (Arica). 2019;37(3):47-53.).

In this work, it was obtained that, in the profiles studied, the OCR, in the Brown Slitic and Vertic soil, with mango grove or pasture with shrubs, for the 0-10 cm layer, values of 23 t ha^-1 are presented, and for the 0-30 cm layer, it is not greater than 52 t ha^-1. The lowest values for the 0-10 cm layer were obtained in profile D-6, which is an eroded and very shallow soil, on a slope of 15 % (Table 1) (1515. Hernández A, Pérez JM, Bosch D, Rivero L. Nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba, 64pp. AGRINFOR, ISBN. 1999;959-246.); according to data from (1313. López D. Confección de un Sector de Referencia en la finca “La Rosita” de la UJC Nacional como fundamento para el manejo de los suelos en la producción agropecuaria [Internet] [Maestría]. [Mayabeque, Cuba]: Universidad Agraria de la Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”; 2007. 98 p. Available from: https://scholar.google.com.cu/scholar?hl=es&as_sdt=0%2C5&as_vis=1&q=L%C3%B3pez%2C+D.+Confecci%C3%B3n+de+un+Sector+de+Referencia+en+la+finca+%E2%80%9CLa+Rosita%E2%80%9D+de+la+UJC+Nacional+como+fundamento+para+el+manejo+de+los+suelos+en+la+producci%C3%B3n+agropecuaria.+%5BTesis+de+Maestr%C3%ADa%5D%3B+UNAH.+2007.+98+p.&btnG= ).

However, the results obtained after 15 years with somewhat different management show that in those soils that were put under cultivation, the content decreased (profiles D-7 and D-8) while in those that were under mango grove cultivation with pasture (profile D-1) or under pasture (profiles D-10 and D-6), these reserves increased (Table 2).

In profile D-1, the increases for the 0-10 cm layer were greater, as well as for profiles D-10 and D-7, under pasture. In profiles D-7 and D-8, which were under pasture or pasture with shrubs, and which in recent years were put under cultivation, the OCR decreased. Considering these results, when comparing OCR in 2005 for these soils and in 2020, with a difference of 15 years, average gains and losses per year of OCR are obtained for these soils, according to their management (Table 3).

The gains in OCR in profile D-1, under mango grove with pasture for the 0-10 cm layer does not exceed 1 t ha^-1 yr^-1, while for the 0-20 and 0-30 cm layers it increases a little more. In the D-10 and D-6 profiles, under pasture, the OCR gain per year is slightly lower for the 0-10 cm layer, which can be attributed to the fact that under the mango grove there is carbon enrichment not only because of the pasture between the trees, but also because of the amount of leaves left by the grove.

It is remarkable that the gain in OCR in these soils both under fruit groves with pastures and under pastures is lower than what is obtained in Ferrallitic Red Leached Soils (FRL) of the ecosystem of these soils in Mayabeque province, which can be attributed to two things, on the one hand the incidence of a lower amount of rainfall and on the other hand that in the FRL soils, although they have clay of type 1: 1 (kaolinites), which fix less carbon than clays of type 2:1 (montmorillonite), which predominates in Brown soils, they have a good amount of iron, which is an element that captures carbon quickly in the soil (1717. Verchinin, PV. Fase sólida del suelo como fundamento de su régimen físico. In: Fundamentos de Agrofísica. Rusia: Fizmatlit; 1959. p. 209-404.). It should be noted that in the soil the substances that capture carbon most rapidly are volcanic ash (absent in the soils of Cuba), free iron and calcium carbonates (1818. Bojórquez JI, Hernández Jiménez A. La captura de Carbono Orgánico en los Suelos. In Nayarit, México: Escuela de Agricultura de la Universidad Autónoma de Nayarit; 2018. p. 24.). These changes in the losses and gains of carbon in the soil by management, in time, can lead to changes in its properties and therefore in its classification; especially taking into account the advances in soil classifications in recent years (1919. Hernández-Jiménez A, Pérez-Jiménez JM, Bosch-Infante D, Speck NC. La clasificación de suelos de Cuba: énfasis en la versión de 2015. Cultivos Tropicales. 2019;40(1).). Taking into account these advances and the results obtained, we have applied the 2015 Soil Classification to these profiles, finding notable differences in them (Table 4).

Profile D-1, maintains its same classification, although the carbon content has a tendency to increase, until obtaining values in organic matter equal to or greater than 4 %, for the 0-20 cm layer of the upper soil thickness, which would put it in the humic subtype. It still does not reach it; it is really a tendency, in several years under this management it would reach it (Table 4). In the case of profile D-10, which was classified as Brown mellow soil, in 2020, it presents an organic matter content slightly higher than 4 % for the first cm of the upper horizon, so it has to be classified as fluffy and humic, according to the most updated classification of 2015.

On the other hand, soil profiles D-7 and D-8, have lost 0.60 t ha^-1 yr^-1, for the upper 0-10 cm layer, which is due, not only to oxidation of organic matter by the crop, but also, possibly, to carbon losses with erosion, as these soils are on slopes. This, when applying the current classification (1414. Hernández JA, Pérez JJM, Bosch ID, Castro SN. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA. 2015;93:91.), places them in the erogenous subtype (Table 4).

Profile D-6, which was classified as ochric and lithic, has gained organic carbon for the upper 0-10 cm layer. This soil was eroded, since according to (1212. Carnero-Lazo G, Hernández-Jiménez A, Terry-Alfonso E, Bojórquez-Serrano JI. Changes in organic carbon stocks in lixiviated red ferralitic soils from Mayabeque, Cuba. Revista bio ciencias [Internet]. 2019;6. Available from: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S2007-33802019000100136&script=sci_arttext ) it was a BA-BkCk profile, with light colors on the surface and now has the well-developed A horizon, with a high organic matter content and dark gray colors. All this is due to the action of the pastures, being the gain in carbon of 0.60 t ha^-1 yr^-1, on average, in these last 15 years. As it is eroded due to old management, it must be erogenic, but we wonder how an erogenic soil has such a high content of organic matter, so it is possible that in the future these soils could be classified as posterogenic, as Tonkonogov and Gueraimova proposed in 2005 (2020. Tonkonogov VD, Guerasimova MI. Agrogenic pedognesis and soil evolution. In México: Instituto de Geología, UNAM; 2005. p. 79-80. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0258-59362013000300007 ). That is to say, man caused the erosive process, but as they have been fallow with pastures for so many years. This action must be reflected in their classification, therefore, in the future, for eroded soils that have been fallow, the concept of posterogenic must be considered; according to the current principles of soil classification in the world, which must reflect the anthropogenic action in them (2121. Blum WE, Schad P, Nortcliff S. Essentials of Soil Science: soil formation, functions, use and classification (World Reference Base, WRB) [Internet]. Germany: Gebr. Borntraeger Science Publishers; 2017. 171 p. Available from: https://books.google.com.cu/books?hl=es&lr=&id=r6qeEAAAQBAJ&oi=fnd&pg=PP1&dq=21.+Winfried+E.H.+Blum,+Peter+Schad,+Stephen++Nortcliff.+2018:+Essentials+or+Soil+Science.+Soil+formation,+functions,+use+and+classification+(Woirld+Reference+Base).+Bomtraeger+Science+Publishers,+Stuttgarrt+2018.+ISBN:+978-3-443-01090-4.171+p%C3%A1ginas.&ots=D3shPvuFqE&sig=wI0QdUPSfvNfwGXWqpLCZlNiCi0&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false ).

For erogenous soils (profiles D-7 and D-8), it is necessary to study and apply management technologies that lead to the conservation and improvement of their properties. Anti-erosion measures can be considered as recommended (2020. Tonkonogov VD, Guerasimova MI. Agrogenic pedognesis and soil evolution. In México: Instituto de Geología, UNAM; 2005. p. 79-80. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0258-59362013000300007 ); but the cost results of the application of these measures are highly expensive. Above all, when calculating them against the money invested, the conservation measure leads to a cost of 8 000 Cuban pesos per hectare and, in this case, it is necessary to make an evaluation of the Benefit: Cost ratio that its application would entail, in order not to cause economic losses (2222. Fuentes Soto AndrésO, Rosales del Toro U, Rodríguez Lozano D, Castellanos Piña N. Poligono Nacional de conservacion de suelos ,agua y bosques [Internet]. 1st ed. Cuba: INFOIIMA; 2019 [cited 18/10/2022]. 315 p. Available from: https://isbn.cloud/9789592850583/poligono-nacional-de-conservacion-de-suelos-agua-y-bosques/ ).

Finally, it is necessary to emphasize that the gains in carbon of the profiles obtained in this study is a palpable sample of the environmental services provided by the soil, as a very important component in the ecosystems for the capture and sequestration of carbon, as is well reflected (1919. Hernández-Jiménez A, Pérez-Jiménez JM, Bosch-Infante D, Speck NC. La clasificación de suelos de Cuba: énfasis en la versión de 2015. Cultivos Tropicales. 2019;40(1).).

CONCLUSIONS

RECOMMENDATIONS