Papel de la fauna edáfica en el funcionamiento de los ecosistemas agrícolas

Resumo

Los sistemas agrícolas han aportado a la sociedad bienes fundamentales, principalmente proporcionando alimentos pero también fibras textiles, combustibles y medicamentos. Para poder satisfacer las necesidades de una población humana en continuo crecimiento se han desarrollado técnicas agrícolas que tienen casi como único objetivo el aumentar la productividad, lo que se engloba dentro del término “agricultura convencional”. Entre los desarrollos tecnológicos para incrementar la producción agrícola están el uso de pesticidas, fitorreguladores, fertilizantes inorgánicos y el uso de maquinaria pesada para las labores de siembra, poda y cosecha. Sin embargo, en las últimas décadas se ha constatado un gran número de efectos negativos que este tipo de agricultura intensiva tiene sobre el medio ambiente a largo plazo, como son la disminución de la fertilidad del suelo, contaminación de las aguas subterráneas, pérdida de biodiversidad, etc. Para mitigar estos efectos negativos sobre el ecosistema, durante el siglo XX comenzaron a desarrollarse métodos alternativos más respetuosos con el medio ambiente. A esta nueva metodología agrícola se la denomina como “agricultura ecológica u orgánica” y se caracteriza fundamentalmente por no emplear pesticidas y permitir únicamente fertilizantes orgánicos. La agricultura orgánica se ha implementado con éxito en Europa de tal manera que se han creado diversos organismos internacionales con el fin de establecer una regulación internacional de estas prácticas. Las regiones bioclimáticas se definen como áreas con características climáticas, geológicas y vegetacionales similares. De las tres regiones biogeográficas presentes en la Península Ibérica, atlántica, mediterránea y alpina, las dos primeras ocupan la mayor extensión y contienen la mayor superficie agrícola útil. La región atlántica se ubica en la zona norte y noroeste de la Península y se caracteriza por presentar temperaturas frescas y lluvia moderada a lo largo del año, mientras que la región mediterránea presenta una marcada estacionalidad con veranos cálidos y secos e inviernos húmedos y frescos. Las diferencias geológicas de las dos regiones se reflejan en las distintas propiedades físico-químicas de los suelos, sobre rocas graníticas en el caso de los ubicados en la región atlántica y sobre materiales calcáreos en los suelos mediterráneos. Estas diferencias climáticas y edafoquímicas entre ambas regiones condicionan el éxito productivo de distintas especies agrícolas, de tal manera que en Galicia (región atlántica) destacan los cultivos de kiwi (Actinidia deliciosa) y vid (Vitis vinifera), las cuales representan una importante actividad económica para la región. Por otro lado, el cultivo de olivo (Olea europea) y de mandarino (Citrus clementina) son especies claves en el sector agrícola de Cataluña (región mediterránea). Las diferencias climáticas existentes entre las dos regiones determinan no sólo la selección del tipo de planta que se cultiva sino también las prácticas agrícolas que se aplican, con el fin de asegurar su buen crecimiento. Por ello, el primer objetivo de esta memoria fue describir las propiedades edafoclimáticas, edafoquímicas y microbiológicas de cada sistema de cultivo frutícola en cada región. En el capítulo I se describen los valores de pH, humedad, temperatura, carbono (C), nitrógeno (N), relación C/N y carbono de la biomasa microbiana de las 8 fincas agrícolas investigadas. Los resultados indicaron la existencia de importantes diferencias entre las regiones atlántica y mediterránea. La humedad del suelo destacó como la variable que mejor diferencia a los suelos de cultivo de las dos regiones seguida del pH, de tal forma que los suelos atlánticos son más húmedos y ácidos que los mediterráneos. Estas condiciones inhiben las actividades microbianas en los cultivos atlánticos y como resultado se favorece la retención de nutrientes (C y N) y que las relaciones C/N sean más altas que las de la región mediterránea. Sin embargo, el ambiente edafoquímico de los suelos de cultivo pueden verse alterado por el tipo de cultivo y manejo; así los cultivos con mayor requerimiento hídrico (kiwi y mandarino) presentaron suelos más húmedos que los plantados con vid y olivo y los sometidos a manejos convencionales, sometidos a una mayor frecuencia de riego, más húmedos que los orgánicos. Esto unido a un pH más favorable y una material vegetal menos recalcitrante puede acelerar los procesos de descomposición de la materia orgánica. Confirmando resultados previos, los sistemas de manejo orgánico favorecen una mayor retención de C en los suelos que los convencionales y por tanto, se prevén a largo plazo pérdidas de C y disminuciones de las relaciones C/N en los manejos intensivos, lo cuales requerirán mayores aportes orgánicos para compensar las pérdidas de fertilidad. Sin embargo, la magnitud de esta respuesta dependerá en gran medida de las reservas iniciales y cuánto tiempo lleva sometido el suelo a un manejo convencional. Además de las propiedades físico-químicas de los suelos, las propiedades biológicas también determinan el funcionamiento de los agrosistemas. Las comunidades de invertebrados edáficos tienen un papel clave en el mantenimiento de la estructura y fertilidad del suelo, ya que aceleran los procesos de descomposición y reciclado de nutrientes beneficiando así a las especies cultivadas. La reducida movilidad y la gran sensibilidad de los organismos edáficos a las prácticas agrícolas hacen que sean considerados “indicadores del estado de salud de los agrosistemas”. Dentro de la fauna edáfica, la mesofauna (entre 200 µm y 2 mm) y la macrofauna (>2 mm) son los que dominan en los sistemas agrícolas, en términos de abundancia y biomasa, respectivamente. Los taxones de mesofauna de mayor relevancia son los ácaros, colémbolos y enquitreidos que participan en la descomposición de los restos vegetales y mantienen la fertilidad del suelo y, en el caso de los enquitreidos, además, aumentan la porosidad del mismo. Por otro lado, las lombrices de tierra (macrofauna) están consideradas como “ingenieras del ecosistema” y, gracias de las galerías que construyen, aumentan porosidad, drenaje y aireación del suelo. Además, facilitan incorporación de materia orgánica hacia las capas más profundas del perfil e incrementan las actividades microbiológicas estimulando así la humificación y mineralización de la materia orgánica. En función del tipo de alimentación y de sus actividades excavadoras las lombrices de tierra se clasifican en distintas categorías ecológicas, con efectos diferentes sobre los procesos edáficos. Por ello, en el segundo capítulo de la tesis, se describe la composición y estructura de las comunidades edáficas en los ocho cultivos frutícolas. Se pudo comprobar que independientemente del tipo de manejo agrícola y de la región bioclimática, los taxones de mesofauna constituyen los grupos más numerosos en los suelos agrícolas, confirmando observaciones previas. Sin embargo, las temperaturas suaves y los suelos más húmedos y más ácidos de la región atlántica incrementan la abundancia de enquitreidos frente a los microartrópodos, mientras que los suelos más cálidos y secos y con un pH más alto de la región mediterránea favorecen a los ácaros. La macrofauna (lombrices de tierra) también resultó ser muy sensible a las variaciones climáticas y como consecuencia, las especies que viven en la superficie (epigeas) desaparecen de los suelos de la región mediterránea. Además, sus comunidades también se vieron muy afectadas por las prácticas agrícolas, haciendo que fuesen muy disimilares. Los sistemas convencionales reducen la diversidad y aumentan la equitabilidad entre especies de lombrices en ambas regiones, pero el efecto del manejo sobre estructura funcional varió según la región y el tipo de cultivo: en la región atlántica, los manejos convencionales redujeron drásticamente el número de lombrices endogeas y anécicas, mientras que en la región mediterránea dio como resultado que las lombrices anécicas fueran la categoría ecológica dominante. Estas observaciones fueron corroboradas por las comparaciones de curvas de abundancia y biomasa de la macrofauna, las cuales indicaron una menor perturbación en las fincas con manejos orgánicos con respecto a los convencionales, lo que provocó que en los últimos sus poblaciones desviasen más energía a la supervivencia que al crecimiento individual. En el tercer capítulo se aborda el estudio de las relaciones ecológicas entre las variables ambientales que caracterizan a los cultivos frutícolas (capítulo I) y las comunidades edáficas de estos suelos, que fueron descritas en el capítulo II. El objetivo fue determinar qué propiedades edafoquímicas de los suelos de cultivo tienen una mayor influencia sobre la estructura de las comunidades edáficas que viven en los suelos de cultivo frutícolas de las regiones atlántica y mediterránea investigadas. Los resultados señalaron que la humedad del suelo, el pH y la materia orgánica son las variables que regulan el tamaño de las poblaciones de organismos en los suelos de ambas regiones. Entre ellas, destaca en importancia la humedad para los oligoquetos (enquitreidos y lombrices de tierra), los cuales pueden poder sufrir serias reducciones en sus poblaciones en los periodos de sequía. Por otro lado, los ácaros, y en especial los oribátidos, presentaron una mayor resistencia a la desecación facilitando su supervivencia en la región mediterránea, mientras que el pH del suelo fue la variable más influyente para las poblaciones de colémbolos. Unos suelos más secos y menos ricos en materia orgánica, pero con valores altos de pH y biomasa microbiana, explican la ausencia de lombrices epigeas y la abundancia de anécicas en los cultivos mediterráneos y por qué en los suelos de la región atlántica dominan las especies endogeas. Estas relaciones ecológicas observadas tienen una importancia crucial para los procesos edáficos puesto que una menor densidad de especies excavadoras puede provocar reducciones en la porosidad y la capacidad de drenaje del suelo con consecuencias negativas para las especies vegetales cultivadas. Dado que las variaciones climáticas y en el ambiente edafoquímico causadas por las prácticas agrícolas modifican tanto las abundancias como la estructura de las comunidades, es necesario conocer si las relaciones tróficas entre los distintos taxones también se ven afectadas. Por ello, en el capítulo IV se investigaron las variaciones en las composiciones isotópicas (δ13C y δ15N) de los taxones dominantes en los cultivos frutícolas de ambas regiones. Los resultados de estos análisis permitieron constatar que las condiciones más cálidas de la región mediterránea favorecen la dominancia de los organismos excavadores y euedáficos que consumen materia orgánica más humificada. En cambio, los manejos orgánicos favorecen cadenas tróficas más complejas que incluyen consumidores primarios y secundarios, lo que garantiza una mayor estabilidad del agrosistema y por tanto, representa un indicador fiable del grado de perturbación de un suelo cultivado que podría ser utilizado en el desarrollo de estrategias de manejo más sostenibles. En vista de todo ello, se puede concluir que las comunidades edáficas son altamente sensibles a los cambios ambientales, tanto a las condiciones climáticas como los resultantes de las prácticas agrícolas, viéndose alteradas tanto sus abundancias como la estructura y composición de sus comunidades. Si bien los manejos orgánicos son más beneficiosos para los organismos, la magnitud de los efectos negativos de los manejos convencionales pueden verse contrarrestados mediante el mantenimiento de unas condiciones ambientales favorables para la supervivencia de las especies que viven en la superficie del suelo (riegos regulares y una cubierta vegetal que evite el calentamiento y la evaporación excesiva en las capas más superficiales y además, aporte alimento a las comunidades descomponedoras).