Indicadores de Sustentabilidad Predial
Raúl Venegas Valdebenito Centro de Educaión y Tecnología- CET
volver Nº 11-12

En el presente trabajo se propone un conjunto de indicadores que permiten establecer la tendencia de la sustentabilidad a nivel predial, a través del tiempo, desde la perspectiva del impacto que tienen las prácticas agrícolas sobre su base física.

Indicadores de Sustentabilidad Predial
Estado Inicial

Indicadoresde Sustentabilidad Evaluación Final Hipotética

Las variables consideradas han tratado de incorporar el peso relativo que tienen en el planteamiento agroecológico elementos como la diversificación de los sistemas y el reciclaje.

También se han considerado elementos que tienen que ver con el agua, y el suelo, vistos en la literatura especializada como dos componentes claves a salvaguardar si se piensa en la conservación de los sistemas productivos. Estos son el contenido de materia orgánica del suelo, los niveles de erosión y la contaminación del agua.

Como expresión de la respuesta de los sistemas se han incorporado además dos efectos: la retención de agua en el suelo y la regulación biótica, expresadas en % de retención de agua como agua másica y % de daño de plagas sobre las cosechas del cultivo principal respectivamente.

Estas variables se han organizado en un diagrama con 7 ejes, en que se correlacionan positivamente con la sustentabilidad de un sistema en los cuadrantes orientados hacia la izquierda y los relacionados en forma inversa con los anteriores se han dispuesto a la derecha del diafragma.

Cuando los efectos, del manejo impacten positivamente el sistema, medios en temporadas consecutivas, la superficie de la figura que se forma en el sector izquierdo al unir los puntos que representan los diferentes valores de las variables, aumentará.

De manera inversa los efectos negativos sobre estos sistemas, se expresarán como una disminución de la superficie de la figura de los cuadrantes de la izquierda y un incremento de la figura en el área derecha.

ANALISIS DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA PROPUESTO

MATERIA ORGÁNICA

La importancia que se reconoce a la materia orgánica deriva de su intervención en procesos de tanta trascendencia para el comportamiento del suelo y crecimiento de las plantas y organismos del suelo como son: formación y estabilización de los agregados del suelo, absorción e intercambio iónico, suministro de energía y nutrientes, capacidad de retención de humedad, diversos procesos edafogénicos y protección de la degradación del suelo contra la erosión.

La materia orgánica es una reserva muy importante de nitrógeno disponible, contiene hasta 65% del P total presente en el suelo y es una fuente importante de S y otros nutrientes imprescindibles para el buen desarrollo de las plantas. Además, el suelo puede obtener el C como fuente de la actividad metabólica por parte de los microorganismos, teniéndose como resultado un mejoramiento en la estructura del suelo, y dado esto, las propiedades físicas también pueden ser alteradas (Paul, 1991).

Dadas las funciones enumeradas en el cuadro anterior, la materia orgánica y sus fluctuaciones en un determinado suelo pueden construir un indicador de los efectos de las prácticas de manejo en la sustentabilidad del sistema en cuestión.

Las principales acciones atribuidas a la materia orgánica y sus efectos asociados son:

Oscurecimiento del color del epipedón Hece disminuir el albedo al ser menor la radiación reflejada, en relación con la recibida.
Incrementa la temperatura del suelo.
Influye sobre el balance de energía.
Estructuración del suelo Favorece la:
- Formación y estabilización de agregados.
- Aireación.
- Resitencia al encostramiento.
- Velocidad de infiltración.
- Circulación de agua.
- Penetración de raíces.
- Resistencia a la erosión.
- Acción de los aperos en el laboreo.
Absorción e Intercambio de iones. Interviene en los ciclos biogeoquímicos de nutrientes:
- Almacenamiento bajo formas orgánicas.
- Evita pérdidas por lavado.
- Libera nutrientes al mineralizarse.
- Controla la acidez y basicidad del suelo por su poder tampón

Permite la formación de complejos y quelatos:
- Movilización de metales
- Papel depurador frente a vertidos.
Retención de suministro de agua. Interviene en el balance hídrico del suelo.
Estimulación de la actividad biológica. -Proporciona energía y nutrientes para la flora y fauna del suelo.
Estimulación del crecimiento vegetal. Contiene reguladores de crecimiento, Posee efectos antibióticos sobre patógenos.

RECICLAJE

El procesamiento de residuos agroindustriales y domiciliarios comienza en los países industrializados a mediados de los años sesenta, lo que coincide con un desarrollo económico muy acelerado que trae consigo un enorme aumento del volumen de basura, cuyo origen debe ubicarse en el aumento de la producción industrial y del consumo, (V. Ersner, 1972). Sin embargo, la utilización de residuos orgánicos de origen agropecuario es tan antiguo como la agricultura y de gran importancia en ella hasta la emergencia de la revolución verde o de la agricultura industrial.

El nivel de reciclaje de materiales orgánicos en un sistema, es un indicador de la capacidad de éste de absorbe residuos; reutilizar nutrientes minerales; hacer más eficiente el uso de la energía y del potencial de la biomasa en el sentido de modificar la actividad bioquímica del suelo. Por otra parte es indicador del tipo de agricultura y de la eficiencia de ella.

Son muchos los procesos actualmente en uso que permiten la eliminación o transformación de residuos.

El tratamiento biológico está basado en la degradación de la material orgánica por diversos microorganismo. En el caso de la producción de biogas, el proceso biológico se realiza bajo exclusión de aire, lo que lleva a la reducción de la materia orgánica.

Los procesos biológicos, de acuerdo a su finalidad, pueden estar destinados a la aplicación de sistemas de aprovechamiento o de eliminación de materia orgánica. Los residuos orgánicos que han sido recolectados en forma separada, representan un potencial aprovechable, que puede ser usados en plantas de compostación o de fermentación o en sistemas combinados.

La finalidad de la compostación de desechos orgánicos consiste desde el punto de vista técnico en la obtención de condiciones medioambientales que permitan condicionar una degradación microbiana en forma tal que la presión causada por el proceso sobre el medio ambiente se reduzca al mínimo y al mismo tiempo se obtenga una calidad de producto tal que corresponda a las exigencias que imponen las diferentes aplicaciones. En este contexto deben considerarse factores económicos, en especial la duración del proceso hasta la obtención del producto final.

Debido a las características del producto compostado, sin duda que su más importante aplicación es en la agricultura, ya sea como abono orgánico o algún producto derivado del compost. Si se analizan las características del compost en conjunto con el rol que cumple la materia orgánica de los suelos agrícolas se pueden deducir sus posibles usos. Se debe recordar que la materia orgánica presente en el suelo determinada en gran medida las propiedades físicas, químicas y biológicas del mismo (Stevenson, 1982; Tate, 1987).

Según Hauke, Stöppler-Zimmer Y Gottschall (1995), aparte de la agricultura, los productos basados en compost pueden utilizarse en cualquier área donde se quiera mejorar las características del suelo.


CONTENIDO DE AGUA DEL SUELO

El contenido de agua del suelo se refiere a la cantidad de agua (masa o volumen) que se halla en cada posición en un suelo en un momento determinado. Se pueden establecer una serie de definiciones y relaciones:

a) Contenido másico de agua:

W = Mw Mw = masa de agua (Kg)

Ms Ms = masa de suelo seco (Kg).

b) Contenido volumétrico de agua.

O = Vw Vw = Volumen de agua en un momento dado (m3)

Vt Vt = Volumen total de suelo.

En suelos minerales la humedad másica, W, puede variar entre un 5%-40%, mientras que en suelos orgánicos puede ser muy superior al 100%. En ambos casos presenta una variabilidad espacio temporal muy marcada. En un sistema de ordenadas donde se llevan en el eje de las ordenadas negativas las profundidades y en las abcisas el contenido de humedad correspondiente a cada profundidad, se obtiene una representación de la variación del contenido de humedad: perfil hídrico.

Medida del contenido de humedad

La determinación de la humedad másica, W, por pérdida de peso tras mantener la muestra a 105? C, hasta peso constante, constituye y método de referencia para todos los demás:

Método Gavimétrico.

En relación a este tipo de determinaciones debe tenerse en cuenta que:

  • La humedad del suelo presenta una variabilidad espacio temporal.

  • Es un ensayo destructivo

  • En general se trabaja con una muestra pequeña, lo que puede influir en su representatividad.

  • Es un método lento y laborioso.

  • A 105?C no se consigue eliminar las moléculas de agua atrapadas entre las moléculas de agua atrapadas entre las moléculas del arcilla.

El presente método se propone para ser aplicado en suelos a capacidad de campo, en los primeros 20 centímetros, y establecer en el mismo sistema, en años consecutivos, como ha ido variando la capacidad de retener agua, en esa zona del perfil del suelo sometido a un determinado manejo.


REGULACION BIOTICA

En este caso se plantea el control biológico, en el amplio sentido del concepto, como una forma de intervenir en los sistemas sustentables de producción, a través de la cual se busca controlar las poblaciones de patógenos y parásitos.

El control biológico es una búsqueda de respuestas a muchos de los problemas de la agricultura moderna y es uno de los principales componentes en el desarrollo de la agricultura sustentable.

El control biológico incluye:

(1) la rotación de cultivos y la utilización de sistemas de laboreo del suelo y prácticas de fertilización que afectan a los microorganismos,

(2) la adición directa de microorganismos antagonistas, patógenos o favorables a la planta,

(3) el uso de productos que cambian la microflora,

(4) el uso de entomófagos que controlan las plagas,

(5) el mejoramiento de plantas a través de cambios en el genoma, que afectan la resistencia a las enfermedades y también la microflora (en la filósfera y la rizósfera) (Campbell 1989).

Garret 1965, define el control biológico como el conjunto de condiciones bajo las cuales se reduce el desarrollo, actividad y daño producido por un patógeno gracias a la intervención de otro organismo vivo (excluyendo al hombre). También fue descrito como una reducción de la densidad del inóculo o la actividad del patógeno, ejercido por uno o más organismos en forma natural, a través del manejo del ambiente, del hospedero o del antagonista.

El control biológico definido desde el punto de vista de la patología vegetal es la reducción de la densidad del inóculo o de las actividades que favorecen el desarrollo de un enfermedad por parte de un patógeno o un parásito en estado activo o dormante, mediante uno o más organismos, efectuando naturalmente o a través de la manipulación del ambiente, del hospedero o del antagonista. (Baker, K.F. 1974).

Para que el control biológico se lleve a cabo es condición necesaria que estén presente los siguientes factores:

  • El hospedero: corresponde a un cultivo el cual según características de la especies y de la variedad o del cultivo pierde ser susceptible, tolerante, resistente o inmune a los patógenos que causan enfermedades de las plantas.

  • El patógeno o parásito: es el que causa una enfermedad que afecta a un cultivo o a una planta.

  • El entorno físico: es el clima y suelo. Se destaca la composición del suelo, porcentaje de materia orgánica, nivel de oxígeno, dióxido de carbono y otros gases, humedad y temperatura.

  • El antagonista: es el que limita la capacidad de uno o más agentes causales de enfermedades sin afectar en forma negativa al hospedero (Baker, 1974).

Como un forma de establecer el nivel de equilibrio y regulación de un sistema, se plantea el control de plagas o enfermedades en los cultivos de una unidad de producción. El nivel de equilibrio se establecerá en relación al porcentaje d daño que pueda existir en el cultivo principal del sistema en el que se quiere cuantificar la sustentabilidad.

En este caso se ha planteado el concepto de regulación biótica en relación al control biológico de patógenos, en el sentido de que los sistemas productivos de base agroecológica debieran generar condiciones estructurales o arquitectónicas que permitan el endemismo de especies controlables.

EROSION

La erosión es la pérdida de la base física donde se desarrolla la agricultura y constituye uno de los peores efectos derivados del uso inadecuado de las cuencas y del manejo del suelo en los sistemas de producción. Este fenómeno se medirá como pérdida anual de suelo: Ton. de suelo/ Hectárea / año.

CONTAMINACION DEL AGUA

De acuerdo a los planteamientos de National Research Council y de la Agencia para la Protección Ambiental, se ha normado que el nivel máximo de NO3-N aceptable en el agua de uso humano es de 10 ppm, nivel sobre el cual se expone a la población a riesgos de methaemoglobinemia y de la nitrosamina (cancerígenos), por lo tanto, se propone como un nivel que no debiera sobrepasarse en los sistemas sustentables de producción. También se podría considerar como variable la presencia en el agua de cualquier substancia química derivada de la actividad agrícola o industrial.

DIVERSIDAD

Generalmente se tiende a confundir los términos de diversidad y riqueza específica por el uso, y aplicación indistinta al concepto único del número de especies y sus abundancias en un sistema dado. Se entiende por riqueza específica al número de especies presentes en una situación habitualmente estimado a través de una muestra, y por diversidad o heterogeneidad, a la distribución de abundancias de las especies presentes en una situación, extrapolando valores muestrales a un sistema estudiado.

Un problema recurrente es la adecuada estimación de estos valores muestrales referidos al todo. En este sentido, se han definido variados métodos de "medición" de riqueza y diversidad específica de acuerdo a las diferentes tendencias de pensamiento sobre la dinámica de comunidades biológicas.

En un sistema existen varias comunidades interacciones donde las especies que las caracterizan pueden o no distribuirse de igual forma de acuerdo a las posibilidades que ofrece el ambiente. Para las poblaciones de insectos, el ambiente puede definirse por las plantas hospedadera y la gama de hábitat ofrecidos, por el tipo y variedad de éstas.

Para el estudio de una o varias comunidades de insectos es recomendable definir claramente los objetivos y alcance del estudio para que la selección del sistema de muestreo y el análisis de los resultados sea coherente al tipo de investigación que se emprende.

En este sentido, un estudio tendiente a la evaluación de la diversidad de una determinada unidad de estudio debe, en primera instancia, elaborar un inventario de especies y sus abundancias (absolutas o relativas) para cada unidad de muestreo (situaciones distintas o tiempos distintos), y luego seleccionar los parámetros ecológicos que entreguen la mejor información requerida.

Para comparar dos o más situaciones, parece aconsejable estimar la diversidad y la similitud entre ellas, como medidas que reflejen la dinámica de las comunidades estudiadas.

En los sucesivos ejemplos se sugiere el uso de dos índices ecológicos para diversidad y similitud biocenótica, respectivamente:

  • Indice de Diversidad (heterogeneidad) de Shannon

    Este índice relaciona la riqueza de especies y la abundancia de sus poblaciones referidas al total de la muestra, como una estimación del total global, imposible de determinar con exactitud. Diferentes autores discuten la aplicación de éste y otros índices y parece adecuada la elección de aquel que estime consistentemente la diversidad de muestras muy grandes o infinitamente grandes, representativas de la globalidad (Mc. Arthur y Mc Arthur 1961, Peet 1974, South-wood 1978). La medida de heterogeneidad de Shannon (H') relaciona la proporcionalidad del numero de individuos de cada especie respecto al total de la muestra, como lo indica la fórmula:

    H' = -å pi Ln pi pi = ni/N

    Los valores resultantes de este cálculo son individuales para cada situación a la que se aplica y se comparan entre ellos. Se menciona en la literatura que no es menor a 1 ni mayor de 4,5, por lo que un valor de H' de 2.0 puede considerarse una alta diversidad. Eso quiere decir que existe un ambiente lo suficientemente heterogéneo como para sustentar una alta diversidad específica. Si se compara con un H' de 3,0 entonces, la primera, es una situación de menor heterogeneidad que la segunda.

    En el sistema de indicadores este índice se multiplicará por 10 para poder representarlo en una escala de 100. O sea en este sistema sus valores variarán entre 10 y 45.

  • Indice de Similitud biocenótica según Winer

    Esta medida evalúa el grado de similaridad existente entre dos o más situaciones, referido a la composición taxonómica y de abundancia de la muestra. Esto indica, cuantas especies son comunes en las situaciones estudiadas en cuanto a su presencia y abundancia.

    La comparación de más de dos situaciones da origen a una matriz de índices que las relacionan entre sí, a partir de lo cual es posible construir una gráfica que resuma las agrupaciones definidas por el grado de similitud biocenótica dado, conocida como dendrograma de similitudes (Solervicens y Elgueta 1989, Solervicens et. al. 1991, Solervicens y Estrada (en prensa).

    El índice de Winer relaciona las abundancias relativas de cada especie en las situaciones comparadas, como se indica a continuación (Sáiz 1980).

    Sw = å xy

    Ö å x2 å y2

    donde "X" e "Y" son los valores de importancia de cada elemento en la condición "A" y "B", respectivamente. Los valores resultantes de este índice fluctúan entre 0 y 1, considerando baja similitud entre 0 y 0,4 y alta, entre 0,5 y 1.

Una tabla originada con los valores absolutos obtenidos de una o varias muestras, constata que las especies se distribuyen de diferente manera en cada situación: algunas pueden ser comunes o exclusivas; otras, dominantes o raras, etc. Con frecuencia se desconoce la determinación exacta de cada taxón, el hábitat propio de las especies o sus características biológicas, de manera que resulta importante realizar un análisis más detallado con la información disponible e interpretar tales datos dando una visión más integral y acabada de la dinámica comunitaria presente.

En los siguientes ejemplos se aplican los dos índices referidos y se sugieren distintas interpretaciones de acuerdo a los resultados obtenidos:

Ejemplo 1: Diversidades iguales y baja similitud biocenótica. Listado de especies y distribución de abundancias hipotéticas en dos policultivos distintos.

Especie
A
B
TOTAL
1
10
0
10
2
20
0
20
3
30
2
32
4
5
0
5
5
0
10
10
6
100
8
108
7
0
24
24
8
5
36
41
9
14
0
14
10
2
50
52
TOTAL
186
130
316

Sw = 0,157

H'a = 1,463

H'b = 1,468

El inventario de especies muestra que pocas son dominantes y algunas son comunes a ambas situaciones, la mayoría son exclusivas para una de ellas. A priori parecen ambientes muy distintos, no obstan te, las diversidades son sensiblemente iguales por lo que resulta valioso entregar el índice de similitud biocenótica que muestra que son situaciones diferentes con ambientes muy particulares que sustentan heterogeneidad equivalentes.

Ejemplo 2: Diversidades distintas y alta similitud biocenótica. Listado de especies y distribución de abundancias hipotéticas en dos policultivos distintos.

Especie
A B TOTAL
1
126 100 226
2
126 6 132
3
126 5 131
4
126 1 127
5
126 200 326
6
127 1 128
TOTAL
757 313 1070

Sw = 0,570

H'a = 1,791

H'b = 0,829

El inventario de especies muestra que la situación "A" presenta la totalidad de las especies y con una equidistribución aproximada, en cambio "B", presenta las mismas especies pero dos de ellas son dominantes y las demás son ocasionales.

Aparentemente A y B son iguales en composición taxonómica pero son muy distintos en las poblaciones que sustentan.

En este sentido, es consistente una similitud biocenótica discretamente alta y diversidades claramente diferentes:

A es valorablemente heterogéneo y B, redundante (poca dominancia).

Ejemplo 3: Análisis de diversidades y similitudes biocenóticas de un estudio con muestreo de secuencia mensual en un año. Listado de especies y distribución de abundancias hipotéticas en diferentes muestreos mensuales durante un año.

ESP.
E
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
TOT
1
40 22 4 0 0 0 0 0 20 38 60 46 230
2
88 76 31 21 0 0 0 0 0 26 91 98 431
3
0 0 0 27 53 49 37 2 0 0 0 0 168
4
99 91 21 0 0 0 0 2 29 46 76 86 450
5
89 84 13 3 0 0 0 0 38 55 69 76 427
6
81 40 13 0 0 0 0 0 2 14 45 70 265
7
0 0 0 32 41 50 47 0 0 0 0 0 170
8
0 0 0 19 36 70 80 12 1 0 0 0 218
9
19 16 11 9 4 7 2 3 9 19 16 11 126
10
0 0 0 10 18 21 30 17 0 0 0 0 96
T.
416 329 93 121 152 197 196 36 99 198 357 387 2581


Valores de diversidad según Shannon (H') por mes.

Meses
H
Meses
H
Enero
1,684
Febrero
1,626
Marzo
1,640
Abril
0,588
Mayo
1,410
Junio
1,418
Julio
1,356
Agosto
1,248
Setiembre
1,393
Octubre
1,690
Noviembre
1,695
Diciembre
1,665

BIBLIOGRAFIA

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  • Publ. by Chapman & Hall University Press Cambridge.
  • Stevenson, F.J. 1982. Humus chemistry.
  • John Wiley & Sons, New York.
  • Tate, R.L.I. 1987. Soil organic matter biological and ecological effects J. Wiley & Sons, New York.

Sistema de Indicadores

VARIABLE
RAZON DE ELECCION
INDICADOR
VALOR ESTIMADO
Materia Orgánica Relación a capacidad de retención de agua, estructura, fertilidad, biología de suelo, erosionabilidad % de materia orgánica en el suelo

Suelos con pradera 5-8%
Tuberias (istosoles)>40%
Secano semiárido 1 a 2%
De riego 2 a 4%
De zona templ./húmeda 6 a 8%

Reciclaje Mantención de materia orgánica
Disminución de desechos
Aumento de la biología
Utilización de residuos orgánicos Toneladas/Hectáreas/
Materia Orgánica
Contenido de Agua en el Suelo Indica capacidad del suelo de retener agua, relacionado a materia orgánica, textura, estructura. % de retención de agua Volumen o % de agua que el suelo retiene
Regulación Biótica Expresión de la actividad de mecanismos internos de regulación del agrosistema. % Daño Número de larvas y porcentaje de parasitación por planta.
% Desfoliación
% Daño Foliar
Erosión

Contaminación del Agua
Indicador de pérdida del recurso y calidad de prácticas de manejo.

Calidad del agua es una expresión del manejo del sistema.
Cantidad de Suelo perdido por año.

Contaminación NO3
Tonelada/Hectárea

Menos de 10ppm.
Diversidad Relación entre estabilidad biológica y económica. Indice de Shannon, indica la diversidad de especies ponderando el aporte relativo de c/u. Hí= 0 - 1
 
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