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RESUMENINTRODUCCIONLos estudios sobre los efectos del cambio de uso de la sierra sobre las propiedades de los suelos hen recibido muy poca atención en las áreas montañosas de Venezuela, a pesar de la importancia de este tópico en la conservación y manejo de los mismos. Este tipo de estudio ha sido desarrollado extensamente en regiones templadas y tropicales de baja altitud y de relieve poco accidentado, con la finalidad de resolver problemas relacionados con la productividad de los suelos o para la determinación e implantación de sistemas de manejo que propendan al uso sostenido de áreas naturales con potencial para su desarrollo agrosilvopastoril (ó, 8, 10, 17, 22, 28, 30, 31). Por lo general, se indica que el cambio de uso de la sierra provoca significativamente modificaciones en las propiedades del horizonte superficial de los suelos, afectando así su productividad y haciéndolos más proclives a la degradación. Trabajos desarrollados en la década de los ochenta (4, 9, 16, 18, 34, 25, 29, 33) evidencian que el cambio de uso no sólo afecta las propiedades físicas, químicas y biológicas de los horizontes superficiales, sino que sus efectos se dejan sentir haste niveles más profundos, modificando de esta manera las características morfológicas y micromorfológicas del perfil. Si bien existen modificaciones en las propiedades de los suelos que son comunes en todos estos trabajos, parece no existir acuerdo en la magnitud y orientación de tales, lo cual responde a la diversidad de condiciones en las que se ha desarrollado cada estudio en lo referente a clime, naturaleza y composición de los suelos, tipo de uso, sistemas de manejo, métodos de estudio y expresión de los resultados. El presente trabajo se realizó con la finalidad de describir las modificaciones producidas en las propiedades físicas, químicas y biológicas de un suelo forestal virgen, asociadas a cambios de uso y manejo tradicional. MATERIALES Y METODOSEl área estudiada se localize geográficamente en los Andes venezolanos, Sierra del Norte o de La Culata, entre los 8°38'y 8°42'de latitud norte y entre los paralelos 71°38'y 71°34', y a una altitud de 2 200 msnm. El clima de la zone corresponde al clime húmedo templado de montaña, Gmil, de acuerdo a la clasificación de Koeppen. Este clime se caracteriza por presenter una temperature media anual de 14,9°C y un promedio anual de precipitación de 1 606,9 mm, de los cuales el 88% se distribuye entre los meses de abril a noviembre. Por su ubicación altitudinal (2 200 msnm) y por efecto del relieve, la zone presenta una alta nubosidad diaria, la cual favorece el desarrollo y mantenimiento de la exuberante vegetación del área. La vegetación natural está representada por la selva nublada andina o bosque húmedo o muy húmedo montano bajo, según Holdridge. Son selvas siempre verdes, montañas, mesotérmicas de carácter hidrófilo, caracteriza das por presenter dos estratos, el bajo con 15 m y el más alto con 30 m de altura. Existe un predominio de lianas, epifitas, musgos, helechos, bambúes y diversas especies de la familia Podocarpacea, Myrtacea, Lauracea y Euforbiacea, entre otras. Los suelos se hen desarrollado sobre una colada barrosa constituida por materiales retrabajados de origen terciario, integrados por areniscas, lutitas, limolitas y lenses de carbón. Son suelos profundos, ácidos, con altos contenidos de materia orgánica, baja capacidad de retención de humedad y con horizontes bien diferenciados. Taxonómicamente se ubican en el subgrupo de los Vertic trophumults (32). El uso predominante de la sierra es la ganadería lechera. Los bosques son sustituidos por pastizales de kikuyo Pennisetum clandestinum a través de técnicas de deforestación manual o mecanizada. Posteriormente, son sembrados estolones del pasto y se aplica urea al voleo, para favorecer el desarrollo del pasto. Luego de establecido el pastizal, después de tres o cinco meses, éste, por lo general, es sometido a un pastoreo de tipo extensivo en el que ocasionalmente sólo se aplican fertilizantes nitrogenados para propiciar un mejor desarrollo de la vegetación. Basados en la delimitación pedomorfológica realizada por VERA (32), se escogieron tres parcelas continuas de 0,25 ha, sometidas a diferentes usos: parcela con bosque, parcela con pastizal de 80 años, sometida a manejo tradicional, y parcela deforestada mecánicamente. Las tres parcelas presentaban homogeneidad en sus suelos, exposición y pendiente, en cada una de ellas se describieron las características de la vegetación y de la superficie del suelo, se abrieron calicatas y se procedió a la tome de muestras de cada uno de sus horizontes para la caracterización fisico-quimica del suelo, Paralelamente se colectaron, al azar, cuatro muestras compuestas del horizonte superficial en cada una de las parcelas para determinar aspectos relativos a su fertilidad, y tres muestras para la determinación de la estabilidad estructural. De igual manera, se instalaron dos trampas Barber en cada una de las parcelas, las cuales se retiraron mensualmente, con la finalidad de colectar la microfauna para su caracterización. La extracción de la fauna del suelo se efectuó mediante el lavado y tamizado. El material colectado fue separado, identificado, clasificado y cuantificado mediante la utilización del microscopio estereoscópico y craves taxonómicas. Las muestras de sue lo fueron analizadas en el laboratorio del Instituto de Geografía de la Universidad de Los Andes, según la metodología rutinaria: densidad aparente, método del cilindro; estabilidad estructural, método de Yoder, modificado por PLA (27); texture por el método de Bouyoucos; carbono orgánico, método de combustión húmeda (14); nitrógeno total, método de Kjeldahl modificado (14); fósforo, método de Olsen (23); pH, método potenciométrico; aluminio cambiable por el método de Yuan (34); y bases cambiables por espectrofotometria de absorción atómica y fotometria de emisión atómica. RESULTADOS Y DISCUSIONCaracteristicas morfológicas y fisicas.Tal como ha sido señalado por otros investigadores, los horizontes superficiales son los más afectados por el cambio de uso (2, 7, 8, 11, 22). E1 suelo de la parcela bajo bosque presentó en superficie un horizonte "0" de 15 cm de espesor, constituido por hojas en diferentes grados de descomposición donde proliferan diversas especies de hongos. En el sub horizonte "Oa", de 10 cm de espesor, fue notoria la presencia de una dense malla de raíces medias y fines con abundantes nodulaciones, posiblemente relacionadas con mecanismos de economía de nutrimentos similares a las señaladas para ambientes oligotróficos. Subyacente al horizonte orgánico se encontró el horizonte "A", de naturaleza órgano-mineral, de 30 cm de espesor, de color pardo grisáceo muy oscuro (10YR3/2), de estructura blocosa sub angular, fine y fuerte, y de densidad aparente baja (0,8 g/cc). Presentó, igualmente, abundantes raíces medias y fines en todo el horizonte y abundantes bioagregados elipsoidales originados por las lombrices, los cuales evidencian un alta actividad biológica. En el suelo de la parcela deforestada se apreció la desaparición del horizonte "O" y una drástica reducción del 73% en el espesor, del horizonte "A" o su complete desaparición y afloramiento del horizonte arcilloso subyacente, haciendo muy heterogénea su distribución especial. El color de este horizonte se hizo más claro y con modificaciones en su valor y croma, pardo amarillento (10YR4/4). Fue, igualmente, notoria la formación de costras superficiales, el incremento en la densidad aparente y el cambio estructural, con formación de agregados laminares gruesos y de moderada intensidad. Estas últimas modificaciones se relacionan con la mineralogía de la fracción arcillosa dominada por minerales del tipo 2:1 poco expandibles, micas y caolinitas (32), las cuales constituyen una de las causes en la formación de costras, según lo señalado por BLANDON (5) y PLA (27). La modificación estructural y en densidad se relacionan con la utilización de maquinaria pesada para la deforestación y apilamiento del material vegetal. En la parcela pastizal se observó un horizonte "O" de sólo 2 cm de espesor suprayacente a un horizonte "A" de 20 cm, de color pardo grisáceo oscuro (10YR412), de estructura blocosa subangular, media y moderada, de baja densidad aparente (0,9 gi'cc) y abundantes raices fines. No se apreciaron cambios significativos en la estabilidad estructural de este suelo al compararlo con el suelo bajo bosque, PIRELA (26). Los cambios observados en este horizonte respecto al de la parcela anterior parecen reflejar una cierta recuperación de las características morfológicas degradadas por la deforestación, a través del efecto del sistema radicular e incorporación de biomasa radicular de la graminea Pennisetum clandestinum. La Figura 1. ilustra los principales cambios observados en los horizontes superficiales de los suelos estudiados.
Caracteristicas quimicasLa materia orgánica, nitrógeno total, capacidad de intercambio de cationes y la acidez cambiable fueron las características químicas más afectadas por el cambio de uso. En el Cuadro 1 se presentan los resultados analíticos de los suelos estudiados. Carbono orgánico. Los contenidos de carbono orgánico fueron interpretados como altos en sodas las parcelas y presentaron diferencias altamente significativas con un coeficiente de variación de 6,4%. La parcela testigo presentó el valor más alto (15%), y el más bajo la parcela con pastizal con 6%. La parcela deforestada alcanzó el valor intermedio de 8%. E1 contenido más elevado en carbono orgánico de la parcela testigo se asocia con el aporte anual de 4,8 t/ha de material vegetal bajo la forma de hojas, ramas, flores y frutos. El 50% de estos aportes corresponden al material foliar, el cual se incorpora lentamente al suelo a través de la descomposición, de acuerdo a lo indicado por GRIMM y FASSBENDER (13). La reducción en el contenido de carbono de la parcela deforestada se asocia a las pérdidas de materia orgánica por erosión y remoción por la maquinaria, asi como al incremento en la tasa de descomposición resultante de la modificación del microclima. Por otra parse, el menor contenido registrado en la parcela bajo pastizal puede ester relacionado con una baja productividad de los pastos ocasionada por las limitaciones hídricas y nutricionales del suelo. De acuerdo a los resultados analíticos de VERA (32), estos suelos presentan tasas de infiltración altas y una baja capacidad de retención de humedad que hen hecho necesario la instalación de sistemas de riego para superar las limitaciones hídricas que estas características imponen al desarrollo y producción de los pastos. Por otra parte, estos pastizales bajo el actual sistema de manejo no reciben fertilizaciones ni enmiendas periódicas que suministren los fitonutrimentos necesarios para el crecimiento vegetal en estos suelos de baja fertilidad natural, o bien que permitan la reposición de aquellos que han sido ex. traídos del sistema por efectos del pastoreo o por procesos de lixiviación.
Los resultados presentados en este estudio coinciden con trabajos similares desarrollados en otras regiones (1, 7, 8, 11, 28). Sin embargo, con trastan con aquellos señalados por MARTEL y McKENZEI (18), MILLETTF et al. (21) y MARTII\I et al. ( 19), quienes señalan contenidos de carbono or gánico superiores en los suelos bajo pastizales en relación a los suelos bajo bosque, como resultado del efecto de las fertilizaciones y enmiendas incluidas en las prácticas de manejo de los pastizales. Los resultados parciales de López (Comunicación personal. Ing. Agr. Ph.D. Roberto López F., Centro Intera. mericano de Desarrollo Integra1 de Aguas y Tierras, CIDIAT, Mérida, estado Mérida, Venezuela.), al estudiar los efectos de la aplicación de fertilizantes y enmiendas a este suelo, ponen de manifiesto una respuesta favorable. Encontró que luego de la aplicación de fertilizantes, cal y materia orgánica hubo un incremento en la biomasa de plantas de maíz por unidad de área. Tales resultados pueden ser indicativos de la tendencia de este suelo a mejorar su productividad si se aplican prácticas de manejo tendentes a cubrir las limitaciones nutricionales globales y no de un solo elemento, como se trace bajo el sistema de manejo actual. Nitrógeno total. Este elemento mostró un patrón muy similar al del carbono orgánico; sus valves se interpretaron cualitativamente como muy altos para la parcela bajo bosque y altos para las parcelas bajo pastizal y deforestada. Sin embargo, el análisis estadistico de los contenidos de nitrógeno de las tres parcelas reveló diferencias altamente significativas entre ellas. Se apreció una reducción del 48% en el contenido de este elemento en las parcelas deforestadas y con pastizal respecto a la parcela bajo bosque. Este decrecimiento se asocia a lo s efecto s de la intervención antrópica sobre la tasa de de scompo sición de la materia orgánica, mecanismos biológicos asociados al ciclo del nitrógeno y a la inadecuada fertilización nitrogenada que reciben estos suelos bajo una explotación extensive. Capacidad de intercambio de cationes. La capacidad de intercambio catiónico total de los suelos de cada parcela se interpretó como alta para la parcela con bosque y baja para la deforestada y con pastizal, sus valves reflejan la baja reactividad de la materia orgánica y de la fracción arcillosa de estos suelos, dominada principalmente por minerales de tipo 1:1 y 2:1 (32). El análisis estadístico de estos datos revel6 diferencias altamente significativas entre las parcelas; la reduccidn de la capacidad de intercambio en los suelos de las parcelas deforestada y bajo pastizal, 36 y 30%, respectivamente, está relacionada con los decrecimientos en materia orgánica observados en éstas y comentados en párrafos precedentes. Este fenómeno coincide con lo reportado por BRAUNS, citado por SANCHEZ (30), quien observó una reducción del 30% de la capacidad de intercambio de cationes al disminuir en 50% el contenido de materia orgánica de un oxisol. Acidez cambiable. Su análisis estadistico indica una diferencia significativa entre los tratamientos y un coeficiente de variación de 27%. Con la deforestación, la acidez de cambio incrementa, alcanzando el valor de 8 meq/100 g. Su valor tiende a disminuir en la parcela bajo pastizal y alcanza el nivel más bajo en la parcela testigo. Estas diferencias en los valves de acidez y aluminio de cambio pueden ester relacionadas con la perturbación ocasionada por la deforestación, principalmente por la mezcla de materiales del horizonte superficial con aquellos del subyacente, en el que la concentración de aluminio incrementa. El menor valor en la parcela testigo puede relacionarse teóricamente con los principales constituyentes del tipo de humus caracteristico de este suelo, mull forestal ácido (32), en el cual predominan los ácidos fúlvicos, fracción hidrosoluble capaz de former complejos con el aluminio y desplazarlo hacia niveles más profundos. Características biológicas.BARRETO y LEON (3). al estudiar la fauna del suelo en cada una de las parcelas consideradas en este trabajo, encontraron diferencias estadisticamente significativas en su abundancia, composición y diversidad. En todas las parcelas se colectaron 97 142 individuos, distribuidos de la manera siguiente: 42 984 (44%) en la parcela deforestada distribuidos en 19 órdenes: 35 427 (37%) en 18 órdenes en la parcela pastizal y 18 731 individuos (19%) en la parcela testigo o bajo bosque, repartido en 23 órdenes. Los Colembolos (52%) y los Himenópteros (13%) representan los órdenes más importantes, el 35% restante del total de individuos colectados está integrado por ácaros, dípteros, homópteros y otros órdenes con abundancia relative inferior al 6%, tal como puede apreciarse en el Cuadro 2.
La Figura 2 muestra las variaciones en la abundancia relativa de los diferentes grupos de microartrópodos en cada una de las parcelas estudiadas. Tal como se puede apreciar, los Colembolos representan el grupo dominante, mientras que los otros grupos muestran variaciones en su abundancia en cada una de las parcelas. Vale la pena destacar que únicamente en la parcela bajo bosque aparecen grupos de organismos que son considerados como indicadores ecológicos de condiciones de humedad del ambiente, tal es el cat so de los sinfilas, crustáceos, diplópodos, gastrópodos y nematodos.
Otra diferencia importante entre las parcelas estudiadas fue la relacionada con los indices de diversidad y similaridad. La parcela bajo bosque presentó el indice de diversidad más elevado, lo que es indicativo de la mayor complejidad de la estructura de la comunidad de esta parcela. Los valves del índice de similaridad entre las tres parcelas permiten señalar que las parcelas bajo bosque y deforestada presentan semejanzas en su estructura, mientras que la comparación de la parcela bajo bosque con la de pastizal indica que poseen estructuras diferentes. Estas variaciones en las comunidades bióticas de cada parcela son similares a las señaladas por PAWLUK (25) y MARTIN et al. (l9), y de acuerdo a lo indicado por MANGLNOT (20) pueden influir en la evolución de la hojarasca y tipos de humus, como consecuencia del establecimiento de cadenas tróficas diferentes a las originales debido al efecto de la deforestación y cambio de uso, con lo cual pueden también esperarse modificaciones en aquellos procesos pedogenéticos asociados a la evolución de la materia orgánica. Características del perfil de suelo en cada parcela.Las modificaciones en las características de los horizontes superficiales de los suelos de cada parcela pueden considerarse estrechamente relacionadas con los cambios observados en sus perfiles con la profundidad. Las condi. clones del suelo previas a su intervención determinan un conjunto de características sobre las cuales actúa un determinado juego de procesos, cuya in. tensidad y orientación son alterados por la deforestación y posterior uso de los mismos. A1 respecto, JENNY (15) señala que bajo ciertas situaciones, la defo. restación de los bosques o la preparación de los pastizales naturales con fi. nes agrícolas modifica el ecosistema inicial y lo transforma on el material parental para los nuevos suelos. Así, el ecosistema forestal inicialmente cons. tituido por la vegetación forestal, la fauna del bosque y por los suelos forestales, es modificado por la deforestación, la cual elimina sus componentes bióticos y deja sólamente los suelos originales modificados y residuos or. gánicos en superficie, de acuerdo a la modalidad de deforestación y prepa. ración de las sierras. Con el tiempo y de acuerdo al manejo y resiliencia de los suelos, el ecosistema deforestado reflejará los efectos agregados de las ganancias y pérdidas del sistema. Los efectos de la deforestación y posterior uso, se pueden considerar a nivel de todo el ecosistema, o bien sobre el componente edáf~co. A nivel de ecosistema, la deforestación ocasiona la eliminación y sustitución de la vegetación natural por otra, con caracteristicas fisonómicas, estructurales y florísticas muy diferentes. Igualmente, provoca la rupture de los ciclos bio geoquimicos y sus mecanismos biológicos, asi como la pérdida de importantes elementos minerales y compuestos orgánicos almacenados en la biomasa vegetal. De acuerdo con los datos de GRIMM y FASSBENDER (13) y FASSBENDER y GRIMM (12? se puede señalar que con la deforestación se pierden o son extraidos del ecosistema 500 t/ha de materia orgánica, en la cual se encuentran almacenadas grandes cantidades de nitrógeno y fósforo. De igual manera, se eliminan los aportes vegetales, que bajo la forma de hojas epifitas y raices fines le suministran al suelo 4,ó; 2,8 y 12,7 t/ha/año, respectivamente, que a través de un período de descomposición de 20 meses liberan o transfieren al ecosistema más del 50% de su contenido en N. P. K,Ca,Mg,Fe,Mn,AlyNa. Al analizar el perfil de suelo de cada una de las parcelas estudiadas se encontraron modificaciones en el color, espesor, profundidad, distribución de arcilla, contenidos de materia orgánica, nitrógeno total y capacidad de intercambio catiónico de sus horizontes. El suelo de la parcela bajo bosque presentó colores más oscuros en todo su perfil que el de aquellos de las parcelas deforestada y bajo pastizal, las cuales, además, exhibieron horizontes subsuperficiales más espesos y ubicados más próximos a la superficie. Estas diferencias se asocian al efecto diferencial en los aportes y distribución de la materia orgánica con la profundidad, as i como a las condiciones de mineralización y de scompo sición de la misma en cada condición. Los suelos de cada parcela presentaron clases texturales muy similares. El análisis de la distribución de arcilla con la profundidad reveló diferencias importantes en la intensidad de los procesos de eluviación e iluviación en cada una de las parcelas. En la parcela bajo bosque se apreció un incremento neto de arcilla a partir de los 30 cm haste los 60 cm de profundidad, mientras que en la parcela pastizal el incremento en arcilla se hizo evidente desde los 20 cm haste la profundidad de 70 cm. En la parcela deforestada se apreció un incremento progresivo en el contenido de arcilla con la profundidad. Estas diferencias sugieren que la eluviación e iluviación en las parcelas intervenidas son incrementadas como consecuencia de la mayor energia de alteración a que están expuestos los materiales superficiales, susceptibilidad de sus constituyentes a la alteración y degradación de los agregados del suelo por el pastoreo. Resultados similares son reportados por MILLETTE et al. (21), DANIELS et al. (9) y LIPKINA y RZHEZNIKOVA (16) para otras zones geográficas. Los suelos analizados, independiente de su condición de uso presentan un elevado contenido de carbono orgánico que disminuye con la profundidad, lo cual refleja un ciclo de evolución superficial. E1 suelo bajo bosque destaca por su muy alto contenido en carbono orgánico haste niveles profundos, mientras que los suelos de las parcelas intervenidas presentan contenidos medios a muy bajos por debajo del horizonte superficial. En lo que respecta al nitrógeno total, el suelo bajo bosque presentó los contenidos más elevados en todo su perfil en relación al de los suelos de las parcelas deforestada y pastizal. El mayor contenido de carbono orgánico y nitrógeno con la profundidad en la parcela bajo bosque, sugiere la existecia de mecanismos de incorporación, posiblemente relacionados con su mayor actividad biológica. La capacidad de intercambio catiónico total resultó ser ligeramente más alta en el perfil del suelo bajo bosque, lo cual parace ester asociado a su contenido y distribución de carbono orgánico. Las Figuras 3, 4 y 5 muestran las variaciones de las características consideradas con la profundidad.
CONCLUSIONES
SUMMARYBIBLIOGRAFIAALLEN, J. Soil response to forest clearing in the United States and the tropics: geological and biological factors. Biotropica 17(1):1527. 1985. AWETO, A. Organis matter built-up in fallow soils in a part of southwester Nigeria and its effects on soil properties. Journal of Biogeography 8:67-74. 1981. BARRETO, M. y D. LEON. Estudio de la fauna edáfica en ambiente bioclimático de selves nubladas en los andes venezolanos. Trabajo especial de grado. Mérida, yen. Universidad de Los Andes, Escuela de Geografia. 1988. BERG, N.W. and S. PAWLUK. Soil mesofaunal studies under different vegetative regimes in north central Alberta. Canadian Journal of Soil Science 64:209-233. 1984. BLANDON, E. Algunos aspectos sobre los suelos encostrados. Boletín técnico No. 3, Soc. Venezolana de la Ciencia del Suelo.1983. CRITCHLEY, B.R., A.G. COOK, U. CRITHLEY, T.P. PERFECT, A. RUSSELL-SMITH and R. YEADON. 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