Cultivos Tropicales Vol. 44, No. 3, julio-septiembre, 2023, ISSN: 1819-4087
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CU-ID: https://cu-id.com/2050/v44n3e06
Artículo original

Cartografía agroquímica y distribución de los suelos de la finca “El Pitirre”, Pinar del Río

 

iDGreter Carnero Lazo*✉:greter@inca.edu.cu

iDAlberto Hernández Jiménez

iDOsmel Rodríguez González

iDAndy Bernal Fundora

iDElein Terry Alfonso


Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32700

 

*Autor para correspondencia: greter@inca.edu.cu

RESUMEN

Se desarrolló un estudio edafológico en la Finca “El Pitirre”, perteneciente a la Entidad de Ciencia, Tecnología e Innovación (ECTI) “Sierra Maestra”, cuyo objetivo fue elaborar los mapas de formas del paisaje, suelos, pH en agua, materia orgánica, fósforo y potasio asimilables; mediante la aplicación de un sistema de información geográfica. El muestreo de suelo se realizó con barrena a una profundidad de 0-20 cm, a razón de cinco-seis muestras simples, para conformar una muestra compuesta por área. En total se prepararon 39 parcelas agroquímicas, representativas de las 100 ha. Los análisis químicos se realizaron utilizando las técnicas analíticas empleadas en el laboratorio de suelos del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. (INCA). Se pudo constatar, por los resultados del muestreo agroquímico, que los suelos tienen reacción ligeramente ácida y, en segundo lugar, neutro; en relación con los contenidos en materia orgánica, predomina el mediano, le sigue el contenido bajo y, en general, tienen contenido bajo y muy bajo en fósforo y potasio asimilables.

Palabras clave: 
fertilidad del suelo, muestreo, nutrición

Recibido: 27/8/2021; Aceptado: 21/11/2021

Conflicto de intereses: Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Contribución de los autores: Conceptualización- Greter Carnero-Lazo. Investigación- Greter Carnero-Lazo, Alberto Hernández-Jiménez, Osmel Rodríguez González, Elein Terry-Alfonso. Metodología- Greter Carnero-Lazo, Alberto Hernández-Jiménez, Osmel Rodríguez, Elein Terry-Alfonso. Escritura del borrador inicial, Escritura y edición final y Procesamiento de los datos - Greter Carnero-Lazo.

Conflict of interest: The authors declare that they have no conflict of interest.

Authors' contribution: Conceptualization- Greter Carnero-Lazo. Research- Greter Carnero-Lazo, Alberto Hernández-Jiménez, Osmel Rodríguez González, Elein Terry-Alfonso. Methodology- Greter Carnero-Lazo, Alberto Hernández-Jiménez, Osmel Rodríguez, Elein Terry-Alfonso. Initial draft writing, Final writing and editing, and Data processing - Greter Carnero-Lazo.

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

 

El suelo es la principal fuente de nutrientes para las plantas. En este sentido, varios autores refieren que el crecimiento, nutrición y rendimiento de los cultivos depende de la fertilidad del mismo (11. Santillano J, Roque LG, Núñez Fl, Grijalva RL, Robles F, Macías R, et al. La fertilidad del suelo afecta el crecimiento, nutrición y rendimiento de algodón cultivado en dos sistemas de riego y diferentes dosis de nitrógeno. Terra Latinoamericana. 2019; 37(1), 7-14. https://dx.doi.org/10.28940/tl.v37i1.304 ). Para el diagnóstico nutricional, el análisis de suelos es la herramienta más comúnmente utilizada, pero en determinadas situaciones es necesario complementarlo o utilizar otras alternativas. Las tecnologías actuales de imágenes satelitales, mapas de rendimiento, mapas de suelos y topográficos, son de gran utilidad para lograr una mejor definición de ambientes contrastantes (22. Correndo A, Garcia F. Métodos de diagnóstico nutricional en cultivos extensivos en Argentina. Informaciones Agronómicas de Hispanoamérica. 2017. 3-12. https://www.researchgate.net/publication/318487494_Metodos_de_diagnostico_nutricional_en_cultivos_extensivos_en_Argentina ).

El propósito de los estudios edafológicos es obtener predicciones sobre usos específicos de los suelos. Para ello, es necesario determinar el patrón de distribución, dividiendo la superficie del terreno en áreas relativamente homogéneas, cartografiar dichas unidades y caracterizar sus propiedades, a modo de inferir su potencial productivo, además de evaluar las respuestas de las mismas ante diferentes alternativas de manejo (33. Palma LD, Zavala CJ, Bautista ZF, Morales GM, López CA, Shirma TED, et al. Clasificación y cartografía de suelos del estado de Campeche, México. Agroproductividad; 2017. 10(12), 71-78. https://www.colpos.mx/wb_pdf/Agroproductividad/2017/AP-10-12-2017_ISSN-e.pdf ).

La Finca “El Pitirre” se utiliza para la producción de plantas proteicas; sin embargo, solo se cuenta con los resultados del mapa de suelos 1:25 000, con datos de un perfil de suelo, lo que resulta insuficiente para lograr una agricultura en la que se obtengan rendimientos adecuados, sin deterioro de los suelos. Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente, el objetivo del trabajo es evaluar las propiedades edafológicas para obtener información básica, que sirva para lograr buen rendimiento en las plantas proteicas, manteniendo una buena fertilidad en los suelos.

MATERIALES Y MÉTODOS

 

El estudio se realizó en la Finca “El Pitirre” del municipio Los Palacios, provincia Pinar del Río; ubicada en las coordenadas de Latitud: 317, 319 N y Longitud: 269, 271 E, en un área aproximada de 100 ha, utilizando como base cartográfica un mapa de la región 1:10 000. Se tomaron 30 puntos con barrena, según la diferencia del relieve y nueve perfiles de suelos, de los cuales se analizaron seis, lo cual corresponde a un punto de mapeo cada 4 ha y un perfil cada 14 ha, aproximadamente. Esto responde a una escala de mapeo 1:10 000, según las normas actuales en Cuba (44. Hernández A, Pérez JM, Boch D, Suárez E, Castro N, Gálvez V, et al. Metodología para la cartografía detallada y evaluación integral de los suelos. Instituto de Suelos, Ministerio de la Agricultura de Cuba, 1995. 45p.).

Se consultaron los mapas anteriores realizados en la región de estudio, el mapa genético de suelos 1: 250 000 (55. Instituto de Suelos. Mapa Genético de los Suelos de Cuba, escala 1:250 000. Instituto Cubano de Geodesia y Cartografía, 19 hojas cartográficas publicadas a color; 1970.) y el mapa de suelos 1: 25 000 (66. Mapa Genético de Suelos de Cuba, escala 1:25 000. Dirección Nacional de Suelos y Fertilizantes, edit. Ministerio de la Agricultura, La Habana, 1990.). Los suelos se clasificaron según la Clasificación de los Suelos de Cuba (77. Hernández A, Pérez JM, Bosch D, Castro N. Clasificación de los Suelos de Cuba 2015. Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas e Instituto de Suelos, Ediciones INCA; 2015. ISBN: 978-959-7023-77-7. Mayabeque, Cuba, 91p. http://ediciones.inca.edu.cu/files/libros/clasificacionsueloscuba_%202015.pdf ).

El muestreo agroquímico de las 100 ha se realizó a una profundidad de 0-20 cm, teniendo en cuenta los tipos de suelos, el relieve y el uso de los mismos. En total se prepararon 39 parcelas agroquímicas, tomando alrededor de cinco-seis muestras simples para una muestra compuesta, lo cual da una densidad de muestreo entre 195 y 234 muestras simples para 100 ha y también una parcela agroquímica cada 3,85 ha como promedio, resultando más detallado que las normas establecidas para este trabajo (44. Hernández A, Pérez JM, Boch D, Suárez E, Castro N, Gálvez V, et al. Metodología para la cartografía detallada y evaluación integral de los suelos. Instituto de Suelos, Ministerio de la Agricultura de Cuba, 1995. 45p.).

Para la caracterización de la fertilidad de los suelos se elaboraron cartogramas agroquímicos, para lo cual inicialmente se separan 39 parcelas. en relación con el tipo de suelo y su manejo (Figura 3), que tienen desde 0,5 ha hasta 2-3 ha. En las mismas, se hizo un muestreo con la toma de 5-6 muestras parciales a una profundidad de 0-20 cm para conformar una muestra compuesta.

A cada muestra compuesta se le determinó pH en agua; fósforo y potasio asimilable (mg 100 g-1) y materia orgánica (%). Con los resultados analíticos se conformaron los diferentes cartogramas agroquímicos. Las muestras se analizaron en el Laboratorio de Análisis Químico de Suelos del Departamento de Biofertilizantes y Nutrición de las Plantas del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA).

Los cartogramas que se realizaron fueron pH en agua; porcentaje de materia orgánica y fósforo y potasio asimilables. Para la elaboración de los cartogramas se tuvo en cuenta los parámetros establecidos para los diferentes niveles, según la metodología cubana (44. Hernández A, Pérez JM, Boch D, Suárez E, Castro N, Gálvez V, et al. Metodología para la cartografía detallada y evaluación integral de los suelos. Instituto de Suelos, Ministerio de la Agricultura de Cuba, 1995. 45p.), exceptuando los niveles de contenido en materia orgánica (%), según los criterios de la última versión de clasificación de los suelos de Cuba (77. Hernández A, Pérez JM, Bosch D, Castro N. Clasificación de los Suelos de Cuba 2015. Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas e Instituto de Suelos, Ediciones INCA; 2015. ISBN: 978-959-7023-77-7. Mayabeque, Cuba, 91p. http://ediciones.inca.edu.cu/files/libros/clasificacionsueloscuba_%202015.pdf ), que se aplican en el manual para la cartografía y la descripción de perfiles de suelos (88. Vera L, Jiménez A, Gallo F, Guzmán A, Cedeño A. Manual para la Cartografía de suelos y la Descripción de perfiles de suelos (Adaptado a las características de los suelos de la parte centro norte de Manabí); 2017, 75 p. ISBN 978-9942-77-308-1. https://www.researchgate.net/publication/330968626 ).

Se aplicó el SIG QGIS 2.18 al mapa de suelos, mediante este sistema se puede obtener el área de los suelos y de los cartogramas. Por medio del SIG se confeccionaron los mapas de: formas del paisaje; suelos; pH en agua; materia orgánica y fósforo y potasio asimilables.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

 

Formas del paisaje

 

En la formación y distribución de los suelos del área estudiada, se pueden diagnosticar dos tipos de formaciones del relieve y de suelos diferentes. Esto permite diferenciar dos formas de paisaje con distinta formación de suelos (Figura 1).

Figura 1.  Formas del paisaje de la Finca “El Pitirre”

El paisaje tipo 1 presenta pendientes entre 6 y 12 % y está bien diseccionado por algunos arroyos que lo atraviesan. En este paisaje, la formación del suelo está marcada, principalmente, por los procesos de intemperismo en las partes altas y de pendientes del relieve, dando lugar a la fersialitización con suelos de color rojo por la acumulación del hierro libre. En las partes bajas hacia los arroyos, hay acumulación de humedad en la formación del suelo, que trae como consecuencia la formación de manchas y concreciones suaves de color negro, de composición ferromangánica. Esto, como fue descrito anteriormente, es la manifestación del proceso de gleyzación, que resulta negativo a los cultivos por el exceso de humedad (99. Hernández A, Ascanio MO, Morales M, Bojórquez JI, García NE, García JD. El Suelo: Fundamentos sobre su formación, los cambios globales y su manejo. Editorial Universidad Autónoma de Nayarit, México; 2006. 255 p. ISBN 968833072-8. https://www.worldcat.org/title/suelo-fundamentos-sobre-su-formacion-loscambios-globales-y-su-manejo/oclc/310768849255p.).

En la región de estudio, la gleyzación se manifiesta en fajas llanas y, algunas veces, poco inclinadas aledaño a los arroyos. Los suelos en esta forma de paisaje son Ferralíticos Rojos Lixiviados húmico y mullido y Fersialítico Rojo Lixiviado erogénico y además Gleysoles Húmicos.

En el paisaje tipo 2, el relieve es diferente, es menos diseccionado, con pendientes entre 2 y 5 %, con formaciones de terrazas y elevaciones hacia la presa. En este paisaje, a medida que disminuye la altura por las terrazas, la formación del suelo está bajo la influencia de acumulación de humedad, mucho mayor que la actual. Debido a la elevación del terreno, por los movimientos neotectónicos, la influencia de este sobrehumedecimiento fue disminuyendo, aunque en el suelo quedaron marcas de este proceso.

La formación del suelo es de la fersialitización, pero es de color amarillento o anaranjado en el horizonte Bt, lo cual permite clasificarlo como Fersialítico Rojo Lixiviado gléyico y, además, se presenta el suelo Gleysol Húmico erogénico.

En la parte más baja y fuera del área cultivada, se encuentra una formación algo diferente, ya que el suelo en superficie tiene una estructura prismática marcada y se clasificó como Gleysol Vértico crómico.

Mapa de suelos y su distribución

 

Para el mapa de suelo que se presenta a escala 1:10 000 se tuvo que adoptar un sistema de símbolos no convencionales en cada contorno de suelos, debido a la escala de trabajo y el área que comprende cada contorno (Figura 2). Como puede observarse en el mapa, los suelos Fersialíticos Rojos Lixiviados erogénicos (FrsRL er) se encuentran en el paisaje tipo 1, situado en la parte izquierda de la Finca, con pendientes más marcadas y los FrsRL gléyicos y erogénicos (FrsRL erg), en la parte derecha arriba, hacia la presa. Los Gleysoles ocupan las áreas depresionales, aledaño a los arroyos. El área que ocupa cada suelo se presenta en la Tabla 1.

Figura 2.  Mapa de suelos de la Finca “El Pitirre”. Leyenda tipos de suelo: mirar Tabla 1
Tabla 1.  Claves para los diferentes subtipos de suelos de la finca “El Pitirre”, separados en el mapa y área que ocupa cada uno de ellos
Suelos Clave en el mapa Área que ocupa (ha)
Fersialítico Rojo Lixiviado húmico y mullido, éutrico 1.1 5,00
Fersialítico Rojo Lixiviado erogénico, éutrico, suavemente erosionado, sin carbonatos 1.2.1 29,04
Fersialítico Rojo Lixiviado erogénico, éutrico, medianamente erosionado, sin carbonatos 1.2.2 16,30
Fersialítico Rojo Lixiviado erogénico y gléyico, éutrico, sin carbonatos 1.3 23,43
Pardo erogénico, carbonatado, fuertemente erosionado y pedregoso 2.1 0,71
Gleysol Húmico erogénico, éutrico, suavemente erosionado 3.1 13,69
Gleysol Húmico, háplico, éutrico 3.2 2,41
Gleysol Vértico crómico 4.1 2,78
Total 93,36

En general, los suelos en las partes altas y estables del relieve en áreas conservadas, son del tipo Amh-Btfrs-BCgr-Crca (Fersialítico Rojo Lixiviado mullido y húmico); en las partes altas y medias no conservadas, del tipo Aer-Btfrs-BCgr-Crca (Fersialítico Rojo Lixiviado erogénico) o BAer-Btfrs-BCgr-Crca y, en las partes bajas del relieve, del tipo Aer-Bg-CG (Gleysol Húmico erogénico), Ah-Bg-Cg (Gleysol Húmico háplico) o Av-Bg-G (Gleysol Vértico crómico).

Características de fertilidad de los suelos

 

Los resultados obtenidos mediante la aplicación del método genético-geográfico dokuchaviano, en el estudio de los suelos de la Finca “El Pitirre” muestran, en forma rápida y precisa, los factores y procesos de formación de los suelos, los tipos y subtipos de suelos, su distribución y el área que ocupan; así como sus características físicas y químicas. Además, cómo ha sido el impacto del hombre en la degradación del suelo, durante la eliminación de la vegetación, dando lugar a subtipos de suelos erogénicos.

Teniendo en cuenta lo anterior se realiza el muestreo agroquímico de los suelos, con la separación de 39 parcelas agroquímicas, para obtener datos básicos para el manejo futuro de la fertilidad de los suelos de la Finca “El Pitirre”.

En la Figura 3 se muestran las 39 parcelas, las cuales fueron separadas teniendo en cuenta el tipo de suelo y su manejo, para la caracterización de la fertilidad de los suelos en la región de estudio.

Figura 3.  Parcelas separadas para los cartogramas agroquímicos de la Finca “El Pitirre”

Cartograma de pH en agua

 

Con respecto al cartograma de pH (Figura 4), en el área de estudio se puede observar que esta propiedad química varía en cuatro categorías: ligeramente alcalino, neutro, ligeramente ácido y medianamente ácido.

Figura 4.  Cartograma de pH en agua de la Finca “El Pitirre”

En la Tabla 2 se aprecia que en estos suelos predomina el pH ligeramente ácido (valores entre 6,1 a 6,5), en 21 parcelas (48,01 ha), y le sigue, en 13 parcelas (33,24 ha), los suelos con pH neutro (valores entre 6,6 a 7,5); solamente hay cuatro parcelas (11,40 ha) con pH medianamente ácido (valores entre 5,6 a 6,0) y una con pH ligeramente alcalino (0,71 ha).

Tabla 2.  Área que ocupan los diferentes valores de pH de los suelos presentes en la finca “El Pitirre”, Pinar del Río
Valor de pH Categoría Cantidad de parcelas Hectáreas % del área
7,6-8,0 Ligeramente alcalino 1 0,71 0,76
6,6-7,5 Neutro 13 33,24 35.60
6,1-6,5 Ligeramente ácido 21 48,01 51,43
5,6-6,0 Medianamente ácido 4 11,40 12,21
Total 39 93,36 100,00

Uno de los grandes retos que tiene la agricultura, actualmente, consiste en garantizar la seguridad alimentaria de la población. Para esto, es necesario contar con suelos que tengan condiciones apropiadas para mantener la producción agrícola en forma sostenible.

Dentro de las condiciones apropiadas que debe tener un suelo se encuentra el pH o la reacción del suelo (1010. Blum WEH, Schad P, Nortcliff S. Essentials of Soil Science. Borntraeger Science Publishers, Stuttgart. ISBN: 978-3-443-01090-4. 2018. 171p. https://www.schweizerbart.de/publications/detail/isbn/9783443010904 ). Es conocido que suelos con pH ácido tienen condiciones desfavorables para el crecimiento de las plantas; por una parte, debido a que la mayoría de los nutrientes del suelo se desarrollan en pH entre 6 y 7, más bien neutro y, además, en condiciones de pH ácido solamente se desarrollan los hongos, pues se inhibe bastante la actividad de las bacterias y actinomicetos (1111. Bertsch F. La Fertilidad de los Suelos y su Manejo. Asociación Costarricense de los Suelos. San José, Costa Rica, 1995. ISBN: 9968-9780-0-0, 157p. http://www.cia.ucr.ac.cr/pdf/Memorias/Memoria%20Curso%20Fertilidad%20de%20Suelos.pdf ). Cuando se está en presencia de pH alcalino, también hay afectaciones en la asimilación de los nutrientes y la actividad biológica del suelo. En pH igual o mayor a 8, puede estar presente el sodio cambiable en el complejo de intercambio, que puede provocar el proceso de solonetización en los suelos, que son condiciones muy desfavorables para el desarrollo de los cultivos (1212. Vera L, Mesías F, Cedeño A, Hernández A, Zambrano D. Aportes al conocimiento edafológico para lograr la agricultura sostenible del Sistema Carrizal Chone. 1ra. Edición: Editorial Humus. Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí. Calceta, Manabí, Ecuador, 2017. ISBN: 978-9942-773-04-3,188 p. https://www.researchgate.net/profile/Angel-Guzman-Cedeno-2/publication/330968102_Aportes_al_conocimiento_edafologico_para_lograr_la_agricultura_sostenible_del_sistema_Carrizal_-_Chone/links/5c5d9cdb299bf1d14cb4b3f8/Aportes-al-conocimiento-edafologico-para-lograr-la-agricultura-sostenible-del-sistema-Carrizal-Chone.pdf ).

Estos suelos son formados de rocas básicas y ultrabásicas, principalmente basalto, con pH entre 4,5 y 5,5, con formación intermedia entre los suelos sialíticos y ferralíticos, con formación de mezcla de minerales arcillosos del tipo 1:1 (caolinitas) y 2:1 (ilitas) y acumulación de óxidos de hierro (similar a los que hoy día se clasifican como Fersialíticos). Igualmente, otros autores los colocan dentro del Grupo de suelos Fersialíticos, entre los suelos Sialíticos y Ferralíticos (1313. Gong Zi Tong. Progress in Soil Classification of China. In: Soil Classification. Report of the International Conference on Soil Classification, 12-16 September 1988 Alma- Ata, URSS. 1990. Pp: 123-141.).

Sobre la base de estos resultados resulta conveniente aplicar enmendantes para mejorar el pH de los suelos con reacción ligera y medianamente ácida en el área estudiada.

Contenido de Materia Orgánica en los suelos

 

En esta región de estudio, se observa que predomina un tipo de vegetación secundaria de marabú, lo cual debe enriquecer el suelo en materia orgánica, con el tiempo. Sin embargo, en la mayoría de las áreas cultivadas se ha perdido alrededor de 15-20 cm del espesor superior del suelo, como resultado de la eliminación del marabú, por lo que no se encuentran altos contenidos en materia orgánica. No obstante, este no resulta, en muchas ocasiones, bajo o muy bajo, sino mediano, lo que evidencia que bajo la vegetación de marabú el suelo puede haber tenido de 4-6 % de materia orgánica, en los primeros 20 cm del espesor superior.

Los resultados obtenidos, tanto en la caracterización de los perfiles, como en los cartogramas del contenido en materia orgánica (Figura 5), demuestran que lo que predomina es el contenido mediano en la región, como se comprueba además en la Tabla 3, donde se presenta el área que ocupan los diferentes contenidos de materia orgánica en la región estudiada.

Figura 5.  Cartograma de materia orgánica de la Finca “El Pitirre”

Por los datos de la Tabla 3 se constata que el contenido en materia orgánica que predomina es el mediano, con el 57,68 % del área, lo que se atribuye a que la vegetación que tenía inicialmente era de marabú y, además, que los suelos Fersialíticos Rojos Lixiviados tienen cierta evolución, con un contenido relativamente alto de hierro libre, estimado de 6-7 %. Es necesario señalar que en estos suelos es muy importante la retención rápida de la materia orgánica, por el contenido en hierro que tienen, lo cual ha sido destacado en otras investigaciones (1414. Hernández A, Morales M, Cabrera A, Vargas D, Carnero G, Bernal A, et al. Cambio de las propiedades de los suelos Ferralíticos Rojos lixiviados de las llanuras cársicas de Cuba por el cultivo continuado y algunas buenas prácticas de manejo agrícola. In: XXI Congreso Científico Internacional del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, Cuba; 2018.). Esto constituye una de las causas de la ganancia de carbono por los suelos Ferralíticos Rojos Lixiviados de las llanuras cársicas de Mayabeque (1515. Carnero G, Hernández A, Terry E, Bojórquez JI. Changes in organic carbon stocks in lixiviated red ferralitic soils from Mayabeque, Cuba. Revista Bio Ciencias 6, e564. 2019. doi: https://doi.org/10.15741/revbio.06.01.36.).

Tabla 3.  Área que ocupan los diferentes contenidos en materia orgánica del suelo presente en la finca “El Pitirre”, Pinar del Río
Contenido en MO (%) Categoría Cantidad de parcelas Hectáreas % del área
4-6 Alto 5 4,69 5,02
3,0-3,9 Mediano 24 53,85 57,68
2,0-2,9 Bajo 10 34,82 37,30
Total 39 93,36 100,00

El contenido en materia orgánica del suelo es una de las características más importantes a tener en cuenta, ya que del mismo depende, no solamente el contenido en nutrientes, sobre todo de nitrógeno, sino, además, una serie de propiedades como la actividad biológica, la estructura del suelo, la porosidad, la consistencia y su régimen de aeración.

Por lo general, suelos bajo bosques, pastizales y frutales de muchos años, tienen contenido alto en materia orgánica, pero los suelos cultivados pierden, sistemáticamente, la materia orgánica (1616. Alejandro P, De la Cruz M, Palma DJ, Megía HJ, Palma DJ. Efecto del cambio de uso de suelo sobre las propiedades edáficas en La Sabana, Huimanguillo, Tabasco, México. 2019. 12. 95-100. 10.32854/agrop.v0i0.1476.,1717. Mora WE y Sernaque LM. Estudio integral del proceso de degradación, plan de manejo y conservación de los suelos de uso agrícola para la producción sostenible en la comunidad campesina San Felipe, distrito de San Felipe, provincia de Jaén, región de Cajamarca. 2019. https://repositorio.unprg.edu.pe/handle/20.500.12893/4929?show=full ).

Hoy día, tiene mucha importancia el contenido de carbono del suelo, en relación con su contenido en materia orgánica, cada vez es mayor la importancia que tienen las propiedades del suelo y su posibilidad de captura y secuestro de carbono, como vía para mitigar los efectos de las altas concentraciones de CO2 en la atmósfera. Por esto, conjuntamente con el contenido en materia orgánica, se determinan, además, las Reservas de Carbono Orgánico (RCO) en el suelo (1515. Carnero G, Hernández A, Terry E, Bojórquez JI. Changes in organic carbon stocks in lixiviated red ferralitic soils from Mayabeque, Cuba. Revista Bio Ciencias 6, e564. 2019. doi: https://doi.org/10.15741/revbio.06.01.36.,1818. Hernández A, Vargas D, Bojórquez JI, García JD, Madueño A, Morales M. ‘‘Carbon losses and soil property changes in ferralic Nitisols from Cuba under different coverages’’, Scientia Agricola, vol. 74, no. 4, agosto de 2017, pp. 311-316, ISSN 0103-9016, DOI 10.1590/1678-992x-2016-0117.-2323. Carnero G, Hernández A, Terry E, Bojórquez JI, García JD. Nuevos resultados sobre los cambios de las propiedades de los suelos Ferralíticos Rojos Lixiviados (FRL) por el cultivo continuado en la agricultura. En: Hernández A, Morales M, Carnero G, Hernández Y, Terán Z, Grandio D, et al. Nuevos resultados sobre el cambio de las propiedades de los suelos Ferralíticos Rojos Lixiviados de la “Llanura Roja de La Habana”. 2020. p. 158. ISBN: 978-959-7258-04-9. http://ediciones.inca.edu.cu/ ).

Contenido en fósforo asimilable (P2O5 mg 100g-1)

 

El fósforo es uno de los 17 nutrientes considerados esenciales para el crecimiento y el desarrollo de las plantas (2424. Marschner H. 1995. Mineral nutrition of higher plants. Second edition. 889 pp. London: Academic Press. https://www.elsevier.com/books/mineral-nutrition-of-higher-plants/marschner/978-0-08-057187-4 ). Se caracteriza por ser el elemento más estable dentro del suelo, no se pierde por lavado ni por volatilización; en gran parte, se fija al suelo, ya sea por el calcio o por el hierro y el aluminio, estos últimos presentes en los suelos tropicales muy intemperados (1111. Bertsch F. La Fertilidad de los Suelos y su Manejo. Asociación Costarricense de los Suelos. San José, Costa Rica, 1995. ISBN: 9968-9780-0-0, 157p. http://www.cia.ucr.ac.cr/pdf/Memorias/Memoria%20Curso%20Fertilidad%20de%20Suelos.pdf ).

Los contenidos de fósforo en suelos de áreas tropicales son muy variables. El fósforo total en la capa arable disminuye conforme aumenta la intensidad del intemperismo (1111. Bertsch F. La Fertilidad de los Suelos y su Manejo. Asociación Costarricense de los Suelos. San José, Costa Rica, 1995. ISBN: 9968-9780-0-0, 157p. http://www.cia.ucr.ac.cr/pdf/Memorias/Memoria%20Curso%20Fertilidad%20de%20Suelos.pdf ). Por otra parte, al aumentar el contenido en materia orgánica de los suelos, aumenta el contenido de fosfatos inorgánicos y, por tanto, los contenidos totales llegan a ser mayores.

En el área en estudio, los suelos con cierto grado de intemperización y contenido relativamente alto de hierro libre, es de esperar que el contenido en fósforo asimilable no sea alto; teniendo en cuenta, además, que son suelos que han sido alterados por el hombre, por el desbrozamiento del marabú, que puede haberse llevado de 20-25 cm de la capa superior del suelo y, por tanto, un buen contenido en materia orgánica donde hay bastante fósforo asimilable.

Si se hace el análisis del fraccionamiento del fósforo total del suelo, seguramente las fracciones del fósforo enlazado con el hierro y el ocluido (que son formas no asimilables) resultarían altos. Por esto, es muy recomendable en estos suelos hacer ensayos con aplicación de biofertilizantes micorrízicos, ya que la red de hifas de estos hongos, mejora la asimilación del fósforo asimilable, evitando su alta fijación por el hierro y, además, las micorrizas tienen la propiedad de solubilizar el fósforo del suelo (2525. Fernández F. La simbiosis micorrízica arbuscular. In: Rivera R, Fernández F, Hernández A, Martín JR y Fernández K. El manejo efectivo de la simbiosis micorrízica, una vía hacia la agricultura sostenible: Estudio de caso “El Caribe”. 2003. https://www.researchgate.net/publication/299979710_El_manejo_efectivo_de_la_simbiosis_micorrizica_una_via_hacia_la_agricultura_sostenible_Estudio_de_caso_El_Caribe ).

El cartograma agroquímico con los resultados del análisis por parcela se muestra en la Figura 6.

Figura 6.  Cartograma de fósforo asimilable de la Finca “El Pitirre”

En la Tabla 4 se presentan los resultados de los cartogramas agroquímicos de las 39 parcelas estudiadas, con sus contenidos en fósforo asimilable. Igualmente, se muestra el área que ocupan los diferentes contenidos en fósforo asimilable. Por estos resultados se demuestra que existen bajos contenidos de este nutriente en los suelos estudiados, donde hay una extensión de 87,56 ha de suelos con contenido muy bajo en este nutriente.

Tabla 4.  Área que ocupan los suelos por sus contenidos en fósforo asimilable presente en la finca “El Pitirre”, Pinar del Río
Contenido en P2O5 (mg 100g-1) Categoría Cantidad de parcelas Hectáreas % del área
15-0 Bajo 4 5,80 6,22
< 15 Muy Bajo 35 87,56 93,78
Total 39 93,36 100,00

La escasez de fósforo asimilable se atribuye, por una parte, a la evolución del suelo, fersialítica y, también, a su fijación por el contenido en hierro. En este sentido, recomendaciones del Dr. Pedro Sánchez para el uso de la Tithonia (Tithonia diversifolia), tomado de la edición nueva de su libro “Suelos Tropicales: Su Uso y Manejo”, el cual se encuentra actualmente en edición en español, México, refiere que: los Oxisoles y los suelos relacionados en zonas húmedas y subhúmedas del oeste de Kenia, Uganda, Ruanda y Burundi tienen una alta retención de fósforo, en un rango similar al de los suelos brasileños (Información personal).

Destaca las grandes diferencias que existen en el contenido de las formas de fosfatos en los principales suelos de las plantaciones cañeras de Cuba; predominando en los suelos Ferralíticos los fosfatos de hierro, con un contenido de 59 % (2626. Villegas R. El fósforo en los suelos y efectividad de la aplicación de los fertilizantes fosfóricos en la caña de azúcar en la República de Cuba. Tesis para optar el grado Científico de Doctor en Ciencias Agrícolas (en ruso). Instituto de Agroquímica y Fertilizantes de la Academia de Ciencias Agrícolas de la URSS. Moscú; 1981.).

En conclusión, el fósforo asimilable resulta un elemento muy importante para la nutrición y desarrollo adecuado de las plantas, por lo que en nuestro trabajo se evidencia que es muy escaso en estos suelos como resultado de su formación natural.

Contenido en potasio asimilable (K2O mg 100g-1)

 

El potasio es importante para la nutrición amónica de los cultivos. La deficiencia de potasio en el suelo frena muchos procesos bioquímicos que afectan el metabolismo de las plantas.

En los suelos minerales, la mayor cantidad de potasio se encuentra asociado con los silicatos, los feldespatos y con algunos minerales arcillosos como biotita y vermiculita (1111. Bertsch F. La Fertilidad de los Suelos y su Manejo. Asociación Costarricense de los Suelos. San José, Costa Rica, 1995. ISBN: 9968-9780-0-0, 157p. http://www.cia.ucr.ac.cr/pdf/Memorias/Memoria%20Curso%20Fertilidad%20de%20Suelos.pdf , 2727. González J. Factores asociados con la respuesta de la caña de azúcar (Saccharum spp.) a la fertilización potásica. Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Agrícolas. Instituto Nacional de Investigaciones de la Caña de Azúcar, La Habana, Cuba; 2019.110 p.). Este es un elemento que no entra en la composición de los compuestos orgánicos de las células; por esto, los abonos orgánicos no resultan una fuente de ingreso de potasio al suelo.

En suelos intemperizados, donde los minerales primarios están descompuestos y el potasio se ha lavado del suelo en su mayor parte, por lo general, hay escasez de potasio. Igualmente, hay que tener en cuenta la composición de las rocas madres, pues en caso de rocas básicas y ultrabásicas, como fuente de mineral parental del suelo, la composición química de las rocas es de silicato ferromagnesiales con muy poco potasio (99. Hernández A, Ascanio MO, Morales M, Bojórquez JI, García NE, García JD. El Suelo: Fundamentos sobre su formación, los cambios globales y su manejo. Editorial Universidad Autónoma de Nayarit, México; 2006. 255 p. ISBN 968833072-8. https://www.worldcat.org/title/suelo-fundamentos-sobre-su-formacion-loscambios-globales-y-su-manejo/oclc/310768849255p.).

Estas dos características, el tipo de roca madre en la formación del suelo en esta región (materiales transportados de rocas ultrabásicas, que son pobres en potasio) y el grado de intemperismo en el suelo, en un clima con precipitaciones anuales alrededor de 1500 mm al año (que provoca el lavado del potasio relativamente rápido), conllevan a que en esta finca el suelo tenga bajos contenidos de potasio, como se evidencia en la Figura 7 y en la Tabla 5, donde se muestran los resultados del cartograma de potasio en los suelos y el área que ocupan los diferentes contenidos en potasio asimilable.

Figura 7.  Cartograma de potasio de la Finca “El Pitirre”

En la Tabla 5 se evidencia que, prácticamente, estos suelos no tienen potasio asimilable, ya que el contenido alto no llega a 1 % del territorio. La escasez del potasio se debe a que el material de origen es basalto, en el cual predominan los ortosilicatos de hierro y magnesio, sin feldespatos, estos últimos portadores de potasio. No se descarta, además, que el clima con 1500 mm de precipitaciones anuales en suelos con evolución fersialítica, influye también en el lavado de potasio del suelo.

Tabla 5.  Área que ocupan los suelos por sus contenidos en potasio asimilable presente en la finca “El Pitirre”, Pinar del Río
Contenido en K2O (mg 100g-1) Categoría Cantidad de parcelas Hectáreas % del área
> 20 Alto 1 0,66 0,71
10-15 Bajo 11 22,55 24,15
< 10 Muy bajo 27 70,15 75,14
Total 39 93,36 100,00

Es importante tener en cuenta el contenido escaso de potasio asimilable en las plantaciones de morera, pues esta planta es un extractor fuerte de potasio del suelo (2828. Pentón G, Martín GJ y Rivera R. 2014. Effect of the combination of AMF and chemical fertilization on the extractions of N and K made by Morus alba. Pastos y Forrajes, 37(1), 38-46. http://scielo.sld.cu/pdf/pyf/v37n1/pyf05114.pdf ) y en el año, en este plan, se hacen tres cortes del follaje de las plantaciones.

Con relación a la escasez de potasio del suelo, se plantea que la mayor parte de este elemento en el suelo se encuentra formando parte de feldespatos, micas y la fracción de minerales secundarios, finamente dispersa en los suelos, dependientes, en gran medida, de las rocas que le dieron origen, por lo que su contenido no es de naturaleza uniforme (2626. Villegas R. El fósforo en los suelos y efectividad de la aplicación de los fertilizantes fosfóricos en la caña de azúcar en la República de Cuba. Tesis para optar el grado Científico de Doctor en Ciencias Agrícolas (en ruso). Instituto de Agroquímica y Fertilizantes de la Academia de Ciencias Agrícolas de la URSS. Moscú; 1981.).

En los suelos minerales, la mayor cantidad de potasio se encuentra asociado con los silicatos, los feldespatos (ortoclasa y plagioclasas), las micas (biotita y muscovita) y con algunos minerales arcillosos (vermiculita, ilita, clorita) (1111. Bertsch F. La Fertilidad de los Suelos y su Manejo. Asociación Costarricense de los Suelos. San José, Costa Rica, 1995. ISBN: 9968-9780-0-0, 157p. http://www.cia.ucr.ac.cr/pdf/Memorias/Memoria%20Curso%20Fertilidad%20de%20Suelos.pdf ).

Refieren, además, que los minerales del olivino (peridotitas) forman parte de las rocas básicas y ultrabásicas y son ortosilicatos de Fe y Mg (Si04FeMg), que se aportan al suelo.

Las rocas magmáticas presentan en Cuba un considerable desarrollo, destacándose un gran cinturón de rocas hiperbásicas, a partir de las cuales se forman los suelos Ferríticos en el noreste de Cuba y en Cajálbana, Pinar del Río, que ocupan una extensión de 190 800 ha (2929. Hernández A. Área que ocupan los Agrupamientos, Tipos y Subtipos de suelos de Cuba. Cultivos Tropicales. 2020).

CONCLUSIONES

 

De manera general, los resultados del muestreo agroquímico demuestran, en forma resumida, que los suelos de la Finca “El Pitirre” tienen pH ligeramente ácido y, en segundo lugar, neutro; en relación con los contenidos en materia orgánica predomina el mediano, le sigue el contenido bajo y, en general, tienen contenido bajo y muy bajo en fósforo y potasio asimilables.

RECOMENDACIONES

 
  • Profundizar en el estudio de la posible deficiencia que pueda surgir de fósforo y potasio en las plantaciones, así como la tendencia de la acidez, lo cual pudiera afectar la adecuada nutrición de las plantas proteicas.

  • Tomar en consideración los resultados obtenidos para evaluar la inclusión de un nuevo agrupamiento de suelos Erosoles; así como el tipo genético Fersialítico Rojo Lixiviado y Gleysol Húmico erogénico, en la próxima versión de la Clasificación de los Suelos de Cuba.

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Cultivos Tropicales Vol. 44, No. 3, julio-septiembre, 2023, ISSN: 1819-4087
 
Original article

Agrochemical mapping and distribution of soils on “El Pitirre” farm

 

iDGreter Carnero Lazo1*✉:greter@inca.edu.cu

iDAlberto Hernández Jiménez1

iDOsmel Rodríguez González1

iDAndy Bernal Fundora1

iDElein Terry Alfonso1


1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32700

 

*Author for correspondence: greter@inca.edu.cu

ABSTRACT

A soil study was carried out at “El Pitirre” farm, belonging to the Science, Technology and Innovation Entity (STIE) “Sierra Maestra”, with the objective of elaborating maps of landscape forms, soils, pH in water, organic matter and assimilable phosphorus and potassium; through the application of a geographic information system. Soil sampling was carried out with an auger at a depth of 0-20 cm, at a rate five-six simple samples to form a composite sample per area. A total of 39 agrochemical plots were prepared as representative of the 100 ha. Chemical analyses were carried out using the analytical techniques employed in the National Institute of Agricultural Sciences soil laboratory. Agrochemical sampling results showed that soils have a slightly acidic reaction, followed by a neutral one; in relation to the organic matter content, medium predominates, followed by low content; and in general, they have low and very low content of assimilable phosphorus and potassium.

Key words: 
soil fertility, sampling, nutrition

INTRODUCTION

 

Soil is the main source of nutrients for plants. In this sense, several authors state that crop growth, nutrition and yield depend on soil fertility (11. Santillano J, Roque LG, Núñez Fl, Grijalva RL, Robles F, Macías R, et al. La fertilidad del suelo afecta el crecimiento, nutrición y rendimiento de algodón cultivado en dos sistemas de riego y diferentes dosis de nitrógeno. Terra Latinoamericana. 2019; 37(1), 7-14. https://dx.doi.org/10.28940/tl.v37i1.304 ). For nutritional diagnosis, soil analysis is the most commonly used tool, but in certain situations it is necessary to complement it or use other alternatives. Current technologies of satellite images, yield maps, soil maps and topographic maps are very useful to achieve a better definition of contrasting environments (22. Correndo A, Garcia F. Métodos de diagnóstico nutricional en cultivos extensivos en Argentina. Informaciones Agronómicas de Hispanoamérica. 2017. 3-12. https://www.researchgate.net/publication/318487494_Metodos_de_diagnostico_nutricional_en_cultivos_extensivos_en_Argentina ).

The purpose of soil studies is to obtain predictions on specific land uses. To do this, it is necessary to determine the distribution pattern, dividing the surface of the land into relatively homogeneous areas, map these units and characterize their properties in order to infer their productive potential, as well as to evaluate their response to different management alternatives (33. Palma LD, Zavala CJ, Bautista ZF, Morales GM, López CA, Shirma TED, et al. Clasificación y cartografía de suelos del estado de Campeche, México. Agroproductividad; 2017. 10(12), 71-78. https://www.colpos.mx/wb_pdf/Agroproductividad/2017/AP-10-12-2017_ISSN-e.pdf ).

"El Pitirre" farm is used for the production of protein plants; however, only the results of the 1:25 000 soil map, with data from a soil profile, are available, which is insufficient to achieve an agriculture in which adequate yields are obtained without soil deterioration. In view of the above, the aim of this work is to evaluate the soil properties in order to obtain basic information that will help to achieve good yields of protein plants while maintaining good soil fertility.

MATERIALS AND METHODS

 

The study was carried out in "El Pitirre" farm in Los Palacios municipality, Pinar del Río province; located at the coordinates Latitude: 317, 319 N and Longitude: 269, 271 E, in an approximate area of 100 ha, using a map of the region 1:10 000 as a cartographic base. Thirty auger points were taken, according to the difference in relief and nine soil profiles, of which six were analyzed, which corresponds to one mapping point every 4 ha and one profile every 14 ha, approximately. This corresponds to a mapping scale of 1:10 000, according to current standards in Cuba (44. Hernández A, Pérez JM, Boch D, Suárez E, Castro N, Gálvez V, et al. Metodología para la cartografía detallada y evaluación integral de los suelos. Instituto de Suelos, Ministerio de la Agricultura de Cuba, 1995. 45p.).

Previous maps made in the study region were consulted, the genetic soil map 1: 250 000 (55. Instituto de Suelos. Mapa Genético de los Suelos de Cuba, escala 1:250 000. Instituto Cubano de Geodesia y Cartografía, 19 hojas cartográficas publicadas a color; 1970.) and the soil map 1: 25 000 (66. Mapa Genético de Suelos de Cuba, escala 1:25 000. Dirección Nacional de Suelos y Fertilizantes, edit. Ministerio de la Agricultura, La Habana, 1990.). Soils were classified according to the Cuban Soil Classification (77. Hernández A, Pérez JM, Bosch D, Castro N. Clasificación de los Suelos de Cuba 2015. Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas e Instituto de Suelos, Ediciones INCA; 2015. ISBN: 978-959-7023-77-7. Mayabeque, Cuba, 91p. http://ediciones.inca.edu.cu/files/libros/clasificacionsueloscuba_%202015.pdf ).

Agrochemical sampling of the 100 ha was carried out at a depth of 0-20 cm, taking into account soil types, relief and soil use. A total of 39 agrochemical plots were prepared, taking about five-six simple samples for a composite sample, which gives a sampling density between 195 and 234 simple samples for 100 ha and also one agrochemical plot every 3.85 ha on average, resulting in more detail than the standards established for this work (44. Hernández A, Pérez JM, Boch D, Suárez E, Castro N, Gálvez V, et al. Metodología para la cartografía detallada y evaluación integral de los suelos. Instituto de Suelos, Ministerio de la Agricultura de Cuba, 1995. 45p.).

For the soil fertility characterization, agrochemical cartograms were drawn up, for which 39 plots were initially separated according to soil type and management (Figure 3), ranging from 0.5 ha to 2-3 ha. These plots were sampled by taking 5-6 partial samples at a depth of 0-20 cm to form a composite sample.

For each composite sample, pH in water, assimilable phosphorus and potassium (mg 100 g-1) and organic matter (%) were determined. The analytical results were used to create the different agrochemical cartograms. The samples were analyzed in the Soil Chemical Analysis Laboratory of the Department of Biofertilizers and Plant Nutrition from INCA.

Cartograms that were carried out were pH in water; percentage of organic matter and assimilable phosphorus and potassium. For the elaboration of cartograms, the parameters established for the different levels were taken into account, according to the Cuban methodology (44. Hernández A, Pérez JM, Boch D, Suárez E, Castro N, Gálvez V, et al. Metodología para la cartografía detallada y evaluación integral de los suelos. Instituto de Suelos, Ministerio de la Agricultura de Cuba, 1995. 45p.), except for the levels of organic matter content (%), according to the criteria of the latest version of the Cuban soil classification (77. Hernández A, Pérez JM, Bosch D, Castro N. Clasificación de los Suelos de Cuba 2015. Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas e Instituto de Suelos, Ediciones INCA; 2015. ISBN: 978-959-7023-77-7. Mayabeque, Cuba, 91p. http://ediciones.inca.edu.cu/files/libros/clasificacionsueloscuba_%202015.pdf ), which are applied in the manual for the mapping and description of soil profiles (88. Vera L, Jiménez A, Gallo F, Guzmán A, Cedeño A. Manual para la Cartografía de suelos y la Descripción de perfiles de suelos (Adaptado a las características de los suelos de la parte centro norte de Manabí); 2017, 75 p. ISBN 978-9942-77-308-1. https://www.researchgate.net/publication/330968626 ).

The QGIS 2.18 GIS was applied to the soil map, by means of which the area of the soils and the cartograms can be obtained. Using GIS, maps were made of: landscape forms; soils; pH in water; organic matter and assimilable phosphorus and potassium.

RESULTS AND DISCUSION

 

Landscape form

 

In the formation and distribution of soils in the studied area, two different types of landforms and soils can be diagnosed. This makes it possible to differentiate between two landscape forms with different soil formations (Figure 1).

Figure 1.  Landscape forms of the farm "El Pitirre"

Landscape I has slopes between 6 and 12 % and is well dissected by some streams that cross it. In this landscape, soil formation is mainly marked by weathering processes in the upper parts and slopes of the relief, giving rise to fersialitization with red-colored soils due to the accumulation of free iron. In the lower parts towards the streams there is a humidity accumulation in the soil formation, which results in the formation of spots and soft black concretions of ferro-manganic composition. As described above, this is the gleyzation process manifestation, which is negative for crops due to excess moisture (99. Hernández A, Ascanio MO, Morales M, Bojórquez JI, García NE, García JD. El Suelo: Fundamentos sobre su formación, los cambios globales y su manejo. Editorial Universidad Autónoma de Nayarit, México; 2006. 255 p. ISBN 968833072-8. https://www.worldcat.org/title/suelo-fundamentos-sobre-su-formacion-loscambios-globales-y-su-manejo/oclc/310768849255p.).

In the study region, gleyzation occurs in flat and sometimes gently sloping strips along streams. The soils in this landscape form are humic and mellow Ferrallitic Red Leached, erogenous Fersialitic Red Leached and also Humic Gleysols.

In landscape II, the relief is different, it is less dissected, with slopes between 2 and 5 %, with terrace formations and elevations towards the dam. In this landscape, as the elevation decreases due to the terraces, the soil formation is under a much greater influence of moisture accumulation than at present. Due to the elevation of the terrain, as a result of neotectonic movements, the influence of this over-wetting was diminished, although marks of this process remained in the soil.

The formation of the soil is from fersialitization, but it is yellowish or orange in the Bt horizon, which allows it to be classified as Fersialitic Red Lixiviated gleyic and there is also the erogenic Humic Gleysol Humic soil.

In the lower part and outside the cultivated area, a somewhat different formation is found, as the surface soil has a marked prismatic structure and is classified as Vertic Chromic Gleysol.

Soil map and its distribution

 

For the soil map presented at a scale of 1:10 000, a non-conventional system of symbols had to be adopted for each soil contour, due to the scale of the work and the area comprising each contour (Figure 2). As can be seen in the map, the erogenous Red Fersialitic Leached Red Soils (FrsRL er) are found in landscape I, located on the left side of the Farm, with steeper slopes, and the erogenous Gleysol and Gleysol FrsRL (FrsRL erg), on the upper right side, towards the dam. Gleysols occupy the depressive areas, next to the streams. The area occupied by each soil is presented in Table 1.

Figure 2.  Soil map of "El Pitirre" Farm
Table 1.  Keys to the different soil subtypes of the "El Pitirre" farm, separated on the map and the area occupied by each of them
Soil Key on the map Area occupied (ha)
Fersialitic Red Leached humic and loamy. eutric 1.1 5.00
Fersialitic Red Leached erogenous, eutric, gently eroded without carbonates 1.2.1 29.04
Fersialitic Red Leached erogenous, eutric, moderately eroded, no carbonates 1.2.2 16.30
Fersialitic Red erogenous and gleyic, eutric. without carbonates 1.3 23.43
Brown erogenous, carbonate, strongly weathered and stony 2.1 0.71
Humic erogenic gleysol. eutric. gently eroded 3.1 13.69
Humic Gleysol, eutric haplic 3.2 2.41
Vertic Chromic Gleysol 4.1 2.78
Total 93.36

In general, soils in the upper and stable parts of the relief in preserved areas are of the Amh-Btfrs-BCgr-Crca type (Amh-Btfrs-BCgr-Crca (Fersialitic Red Leached mellow and humic leached); in the upper and middle unconserved parts Aer-Btfrs-BCgr-Crca (erogenous leached red Fersialitic) or BAer-Btfrs-BCgr-Crca and in the lower parts of the relief Aer-Bg-CG (erogenous humic Gleysol), Ah-Bg-Cg (humic haplic Gleysol) or Av-Bg-G (chromic vertic Gleysol).

Soil fertility characteristics

 

The results obtained through the application of the genetic-geographical dokuchavian method in the study of the soils of the "El Pitirre" farm, show quickly and precisely the factors and processes of soil formation, the types and subtypes of soils, their distribution and the area they occupy, as well as their physical and chemical characteristics. In addition, the impact of man on soil degradation during the elimination of vegetation, giving rise to subtypes of erogenous soils.

Taking into account the above, agrochemical sampling of the soils is carried out, with the separation of 39 agrochemical plots, in order to obtain basic data for the future management of the fertility of the soils of the "El Pitirre" farm.

Figure 3 shows the 39 plots, which were separated taking into account the type of soil and its management, for the characterization of soil fertility in the study region.

Figure 3.  Separate plots for agrochemical cartograms for farm "El Pitirre"

Water pH cartogram

 

With respect to the pH cartogram (Figure 4), in the area under study it can be observed that this chemical property varies in four categories: slightly alkaline, neutral, slightly acidic and moderately acidic.

Figure 4.  Cartogram of pH in water from the farm "El Pitirre"

Table 2 shows that these soils are dominated by slightly acid pH (values between 6.1 and 6.5), with 21 plots (48.01 ha), followed by 13 plots (33.24 ha) with neutral pH (values between 6.6 and 7.5), only four plots (11.40 ha) with medium acid pH (values between 5.6 and 6.0) and one plot with slightly alkaline pH (0.71 ha).

Table 2.  Area occupied by the different pH values of the soils present in the "El Pitirre" farm in Pinar del Río
pH Value Category Number of plots Hectares % of area
7.6-8.0 Slightly alkaline 1 0.71 0.76
6.6-7.5 Neutral 13 33.24 35.60
6.1-6.5 Slightly acidic 21 48.01 51.43
5.6-6.0 Medium acidic 4 11.40 12.21
Total 39 93.36 100.00

One of the great challenges facing agriculture today is to guarantee food security for the population. In order to achieve this, it is necessary to have soils that have the appropriate conditions to maintain agricultural production in a sustainable way.

Among the appropriate conditions that a soil must have is the pH or soil reaction (1010. Blum WEH, Schad P, Nortcliff S. Essentials of Soil Science. Borntraeger Science Publishers, Stuttgart. ISBN: 978-3-443-01090-4. 2018. 171p. https://www.schweizerbart.de/publications/detail/isbn/9783443010904 ). It is known that soils with acid pH have unfavorable conditions for plant growth; on the one hand, due to the fact that most of the nutrients in the soil develop in pH between 6 and 7, rather neutral, and also that in acid pH conditions only fungi develop, as the activity of bacteria and actinomycetes is inhibited (1111. Bertsch F. La Fertilidad de los Suelos y su Manejo. Asociación Costarricense de los Suelos. San José, Costa Rica, 1995. ISBN: 9968-9780-0-0, 157p. http://www.cia.ucr.ac.cr/pdf/Memorias/Memoria%20Curso%20Fertilidad%20de%20Suelos.pdf ). In the presence of alkaline pH, nutrient assimilation and biological activity of the soil are also affected. At pH 8 or higher, exchangeable sodium may be present in the exchange complex, which can lead to the process of solonetization in soils, with very unfavorable conditions for crop development (1212. Vera L, Mesías F, Cedeño A, Hernández A, Zambrano D. Aportes al conocimiento edafológico para lograr la agricultura sostenible del Sistema Carrizal Chone. 1ra. Edición: Editorial Humus. Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí. Calceta, Manabí, Ecuador, 2017. ISBN: 978-9942-773-04-3,188 p. https://www.researchgate.net/profile/Angel-Guzman-Cedeno-2/publication/330968102_Aportes_al_conocimiento_edafologico_para_lograr_la_agricultura_sostenible_del_sistema_Carrizal_-_Chone/links/5c5d9cdb299bf1d14cb4b3f8/Aportes-al-conocimiento-edafologico-para-lograr-la-agricultura-sostenible-del-sistema-Carrizal-Chone.pdf ).

These soils are formed from basic and ultrabasic rocks, mainly basalt, with pH between 4.5 and 5.5, with intermediate formation between sialitic and ferrallitic soils, with formation of a mixture of clay minerals of the 1:1 type (kaolinites) and 2:1 (illites) and accumulation of iron oxides (similar to those classified today as Fersialitic). Likewise, other authors place them within the Fersialitic soil group, between the Sialitic and Ferrallitic soils (1313. Gong Zi Tong. Progress in Soil Classification of China. In: Soil Classification. Report of the International Conference on Soil Classification, 12-16 September 1988 Alma- Ata, URSS. 1990. Pp: 123-141.).

On the basis of these results, it is convenient to apply amendments to improve the pH of soils with light and medium acid reaction in the studied area.

Soil organic matter content

 

In this study region, a secondary vegetation type of marabú predominates, which should enrich the soil in organic matter over time. However, in most of the cultivated areas about 15-20 cm of topsoil thickness has been lost as a result of marabú removal, so that high organic matter contents are not found. However, the organic matter content is often not low or very low, but medium, which shows that under marabú vegetation the soil may have had 4-6 % organic matter in the first 20 cm of topsoil thickness.

The results obtained, both in the characterization of the profiles and in the organic matter content cartograms (Figure 5), show that the predominant content is medium in the region, as can be seen in Table 3, which shows the area occupied by the different organic matter contents in the region studied.

Figure 5.  Cartogram of organic matter of the farm "El Pitirre"

The data in Table 3 show that the predominant organic matter content is medium, with 57.68 % of the area, which is attributed to the fact that the initial vegetation was marabou and, in addition, that the leached red fersialitic soils have a certain evolution, with a relatively high content of free iron, estimated at 6-7 %. It should be noted that in these soils the rapid retention of organic matter is very important, due to their iron content, which is highlighted in other research (1414. Hernández A, Morales M, Cabrera A, Vargas D, Carnero G, Bernal A, et al. Cambio de las propiedades de los suelos Ferralíticos Rojos lixiviados de las llanuras cársicas de Cuba por el cultivo continuado y algunas buenas prácticas de manejo agrícola. In: XXI Congreso Científico Internacional del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, Cuba; 2018.). This constitutes one of the causes of carbon gain by the Red Ferrallitic Leached Soils of the karst plains of Mayabeque (1515. Carnero G, Hernández A, Terry E, Bojórquez JI. Changes in organic carbon stocks in lixiviated red ferralitic soils from Mayabeque, Cuba. Revista Bio Ciencias 6, e564. 2019. doi: https://doi.org/10.15741/revbio.06.01.36.).

Table 3.  Area occupied by the different organic matter contents of the soil present in the "El Pitirre" farm in Pinar del Río
OM content (%) Category Number of plots Hectares % of area
4-6 High 5 4.69 5.02
3.0-3.9 Medium 24 53.85 57.68
2.0-2.9 Low 10 34.82 37.30
Total 39 93.36 100.00

The organic matter content of the soil is one of the most important soil characteristics, as it is not only responsible for the nutrient content, especially nitrogen, but also for a number of other properties such as biological activity, soil structure, porosity, consistency and aeration regime.

In general, soils under forests, pastures and orchards have a high organic matter content, but cultivated soils systematically lose organic matter (1616. Alejandro P, De la Cruz M, Palma DJ, Megía HJ, Palma DJ. Efecto del cambio de uso de suelo sobre las propiedades edáficas en La Sabana, Huimanguillo, Tabasco, México. 2019. 12. 95-100. 10.32854/agrop.v0i0.1476.,1717. Mora WE y Sernaque LM. Estudio integral del proceso de degradación, plan de manejo y conservación de los suelos de uso agrícola para la producción sostenible en la comunidad campesina San Felipe, distrito de San Felipe, provincia de Jaén, región de Cajamarca. 2019. https://repositorio.unprg.edu.pe/handle/20.500.12893/4929?show=full ).

Nowadays, the carbon content of soils in relation to their organic matter content is of great importance, and soil properties and their potential for carbon capture and sequestration are becoming increasingly important as a means of mitigating the effects of high CO2 concentrations in the atmosphere. This is why, together with the organic matter content, soil OCR are also determined (1515. Carnero G, Hernández A, Terry E, Bojórquez JI. Changes in organic carbon stocks in lixiviated red ferralitic soils from Mayabeque, Cuba. Revista Bio Ciencias 6, e564. 2019. doi: https://doi.org/10.15741/revbio.06.01.36.,1818. Hernández A, Vargas D, Bojórquez JI, García JD, Madueño A, Morales M. ‘‘Carbon losses and soil property changes in ferralic Nitisols from Cuba under different coverages’’, Scientia Agricola, vol. 74, no. 4, agosto de 2017, pp. 311-316, ISSN 0103-9016, DOI 10.1590/1678-992x-2016-0117.-2323. Carnero G, Hernández A, Terry E, Bojórquez JI, García JD. Nuevos resultados sobre los cambios de las propiedades de los suelos Ferralíticos Rojos Lixiviados (FRL) por el cultivo continuado en la agricultura. En: Hernández A, Morales M, Carnero G, Hernández Y, Terán Z, Grandio D, et al. Nuevos resultados sobre el cambio de las propiedades de los suelos Ferralíticos Rojos Lixiviados de la “Llanura Roja de La Habana”. 2020. p. 158. ISBN: 978-959-7258-04-9. http://ediciones.inca.edu.cu/ ).

Assimilable Phosphorus content (P2O5 mg 100 g-1)

 

Phosphorus is one of the 17 nutrients considered essential for plant growth and development (2424. Marschner H. 1995. Mineral nutrition of higher plants. Second edition. 889 pp. London: Academic Press. https://www.elsevier.com/books/mineral-nutrition-of-higher-plants/marschner/978-0-08-057187-4 ). It is characterized by being the most stable element in the soil, it is not lost by washing or volatilization; to a large extent, and it is fixed to the soil, either by calcium or by iron and aluminum, the latter being present in highly weathered tropical soils (1111. Bertsch F. La Fertilidad de los Suelos y su Manejo. Asociación Costarricense de los Suelos. San José, Costa Rica, 1995. ISBN: 9968-9780-0-0, 157p. http://www.cia.ucr.ac.cr/pdf/Memorias/Memoria%20Curso%20Fertilidad%20de%20Suelos.pdf ).

Phosphorus contents in tropical soils are highly variable. Total phosphorus in the topsoil decreases as the intensity of weathering increases (1111. Bertsch F. La Fertilidad de los Suelos y su Manejo. Asociación Costarricense de los Suelos. San José, Costa Rica, 1995. ISBN: 9968-9780-0-0, 157p. http://www.cia.ucr.ac.cr/pdf/Memorias/Memoria%20Curso%20Fertilidad%20de%20Suelos.pdf ). On the other hand, as the organic matter content of soils increases, the content of inorganic phosphates increases and, therefore, total phosphorus contents become higher.

In the area under study, with soils with a certain degree of weathering and a relatively high content of free iron, it is to be expected that the assimilable phosphorus content will not be high; bearing in mind, moreover, that these are soils that have been altered by man, by the clearing of the marabú, which may have taken 20-25 cm of the top layer of soil and, therefore, a good content of organic matter where there is enough assimilable phosphorus.

If the total phosphorus fractionation of the soil is analyzed, the fractions of iron-bonded and occluded phosphorus (which are non-assimilable forms) are likely to be high. For this reason, it is highly recommended to carry out trials in these soils with the application of mycorrhizal biofertilizers, since the network of hyphae of these fungi improves the assimilation of assimilable phosphorus, avoiding its high fixation by iron and, in addition, the mycorrhizae have the property of solubilizing the phosphorus in the soil (2525. Fernández F. La simbiosis micorrízica arbuscular. In: Rivera R, Fernández F, Hernández A, Martín JR y Fernández K. El manejo efectivo de la simbiosis micorrízica, una vía hacia la agricultura sostenible: Estudio de caso “El Caribe”. 2003. https://www.researchgate.net/publication/299979710_El_manejo_efectivo_de_la_simbiosis_micorrizica_una_via_hacia_la_agricultura_sostenible_Estudio_de_caso_El_Caribe ).

The agrochemical cartogram with the results of the analysis per plot is shown in Figure 6.

Figure 6.  Assimilable Phosphorus Cartogram of "El Pitirre" Farm

Table 4 shows the results of the agrochemical cartograms of the 39 plots studied, with their assimilable phosphorus contents. The area occupied by the different assimilable phosphorus contents is also shown. These results show that there are low contents of this nutrient in the studied soils, where there is an extension of 87.56 ha of soils with very low contents of this nutrient.

Table 4.  Area occupied by soils according to their assimilable phosphorus content on the "El Pitirre" farm in Pinar del Río
Content in P2O5 (mg 100g-1) Category Number of plots Hectares % of area
15-0 Low 4 5.80 6.22
< 15 Very low 35 87.56 93.78
Total 39 93.36 100.00

The shortage of assimilable phosphorus is attributed, on the one hand, to the development of the soil, which is fersialitic, and also to its fixation due to its iron content. In this respect, Dr. Pedro Sanchez's recommendations for the use of Tithonia (Tithonia diversifolia). Taken from the new edition of his book "Suelos Tropicales: Su Uso y Manejo", which is currently being published in Spanish in Mexico. I It reports that Oxisols and related soils in humid and sub-humid areas of western Kenya, Uganda, Rwanda and Burundi have high P retention, in a similar range to that of Brazilian soils (Personal information).

The large differences in the content of phosphate forms in the main soils of sugar cane plantations in Cuba stand out; iron phosphates predominate in Ferrallitic soils, with a content of 59 % (2626. Villegas R. El fósforo en los suelos y efectividad de la aplicación de los fertilizantes fosfóricos en la caña de azúcar en la República de Cuba. Tesis para optar el grado Científico de Doctor en Ciencias Agrícolas (en ruso). Instituto de Agroquímica y Fertilizantes de la Academia de Ciencias Agrícolas de la URSS. Moscú; 1981.).

In conclusion, assimilable phosphorus is a very important element for the nutrition and adequate development of plants, which is why our work shows that it is very scarce in these soils as a result of its natural formation.

Assimilable Potassium content (K2O mg 100 g-1)

 

Potassium is important for ammonium nutrition of crops. Potassium deficiency in the soil slows down many biochemical processes that affect plant metabolism.

In mineral soils, the greatest amount of potassium is found in association with silicates, feldspars and some clay minerals such as biotite and vermiculite (1111. Bertsch F. La Fertilidad de los Suelos y su Manejo. Asociación Costarricense de los Suelos. San José, Costa Rica, 1995. ISBN: 9968-9780-0-0, 157p. http://www.cia.ucr.ac.cr/pdf/Memorias/Memoria%20Curso%20Fertilidad%20de%20Suelos.pdf ,2727. González J. Factores asociados con la respuesta de la caña de azúcar (Saccharum spp.) a la fertilización potásica. Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Agrícolas. Instituto Nacional de Investigaciones de la Caña de Azúcar, La Habana, Cuba; 2019.110 p.). This is an element that does not enter into the composition of the organic compounds of the cells; therefore, organic fertilizers are not a source of potassium input to the soil.

In weathered soils, where the primary minerals are decomposed and potassium has mostly been washed out of the soil, there is usually a shortage of potassium. Likewise, the composition of the parent rocks has to be taken into account, because in case of basic and ultrabasic rocks, as a source of the soil parent mineral, the chemical composition of the rocks is ferromagnesian silicate with very little potassium (99. Hernández A, Ascanio MO, Morales M, Bojórquez JI, García NE, García JD. El Suelo: Fundamentos sobre su formación, los cambios globales y su manejo. Editorial Universidad Autónoma de Nayarit, México; 2006. 255 p. ISBN 968833072-8. https://www.worldcat.org/title/suelo-fundamentos-sobre-su-formacion-loscambios-globales-y-su-manejo/oclc/310768849255p.).

These two characteristics, the type of parent rock in soil formation in this region (transported materials from ultrabasic rocks, which are poor in potassium) and the degree of weathering in the soil, in a climate with annual rainfall around 1500 mm per year (which causes relatively rapid washing out of potassium), This leads to a low potassium content on this farm, as shown in Figure 7 and Table 5, which shows the results of the potassium cartogram in the soils and the area occupied by the different assimilable potassium contents.

Figure 7.  Potassium cartogram of the farm "El Pitirre"

Table 5 shows that these soils have practically no assimilable potassium, as the high content does not reach 1 % of the territory. The shortage of potassium is due to the fact that the source material is basalt, in which iron and magnesium orthosilicates predominate, without feldspars, the latter being carriers of potassium. It cannot be ruled out that the climate with 1500 annual precipitations in soils with a fersialitic evolution also influences the washing of potassium from the soil.

Table 5.  Area occupied by soils according to their assimilable potassium content on the "El Pitirre" farm in Pinar del Río
Content in K2O (mg 100g-1) Category Number of plots Hectares % of area
> 20 High 1 0.66 0.71
10-15 Low 11 22.55 24.15
< 10 Very low 27 70.15 75.14
Total 39 93.36 100.00

It is important to take into account the low content of assimilable potassium in the mulberry plantations, as this plant is a strong extractor of potassium from the soil (2828. Pentón G, Martín GJ y Rivera R. 2014. Effect of the combination of AMF and chemical fertilization on the extractions of N and K made by Morus alba. Pastos y Forrajes, 37(1), 38-46. http://scielo.sld.cu/pdf/pyf/v37n1/pyf05114.pdf ) and in the year in this plan, three cuts are made of the foliage of the plantations.

In relation to the shortage of potassium in the soil, it is stated that most of this element in the soil is found as part of feldspars, micas and the fraction of secondary minerals, finely dispersed in the soil, depending, to a large extent, on the rocks that gave rise to it, so its content is not uniform in nature (2626. Villegas R. El fósforo en los suelos y efectividad de la aplicación de los fertilizantes fosfóricos en la caña de azúcar en la República de Cuba. Tesis para optar el grado Científico de Doctor en Ciencias Agrícolas (en ruso). Instituto de Agroquímica y Fertilizantes de la Academia de Ciencias Agrícolas de la URSS. Moscú; 1981.).

In mineral soils, the greatest amount of K is associated with silicates, feldspars (orthoclase and plagioclase), micas (biotite and muscovite) and some clay minerals (vermiculite, illite, and chlorite) (1111. Bertsch F. La Fertilidad de los Suelos y su Manejo. Asociación Costarricense de los Suelos. San José, Costa Rica, 1995. ISBN: 9968-9780-0-0, 157p. http://www.cia.ucr.ac.cr/pdf/Memorias/Memoria%20Curso%20Fertilidad%20de%20Suelos.pdf ).

They also report that olivine minerals (peridotites) form part of basic and ultrabasic rocks and are orthosilicates of Fe and Mg (Si04FeMg), which are contributed to the soil.

Magmatic rocks have developed considerably in Cuba, with a large belt of hyperbasic rocks, from which ferritic soils are formed in northeastern Cuba and in Cajálbana, Pinar del Río, covering an area of 190,800 ha (2929. Hernández A. Área que ocupan los Agrupamientos, Tipos y Subtipos de suelos de Cuba. Cultivos Tropicales. 2020).

CONCLUSIONS

 

In general, the results of the agrochemical sampling show, in summary form, that soils of the "El Pitirre" farm have a slightly acid pH and, secondly, a neutral pH; in relation to the organic matter content, medium predominates, followed by low content and, in general, they have low and very low content of assimilable phosphorus and potassium.

RECOMMENDATIONS

 
  • To study in depth the possible deficiency of phosphorus and potassium in the plantations, as well as the tendency of acidity, which could affect the adequate nutrition of protein plants.

  • Take into consideration the results obtained to evaluate the inclusion of a new grouping of Erosol soils; as well as the genetic type of Fersialitic Red Leached and Humic Erogenic Gleysol, in the next version of the Cuban Soil Classification.