Análisis comparativo del porcentaje de materia orgánica y su relación con la textura del suelo en las regiones de Tlaxcala

Gabriel Marquez1* iD, José Antonio Hernández2 iD, Miguel García2 iD, Marisol Hernández3 iD, Blanca López3 iD, Edith Paulina Castillo3 iD 

1Secretaría de Impulso Agropecuario, Ex-Rancho La Aguanaja S/N, 90600 Apetatitlán, Tlaxcala. 2Secretaría de Impulso Agropecuario, Ex-Rancho La Aguanaja S/N, 90600 Apetatitlán, Tlaxcala. 3Universidad para el Bienestar Benito Juárez García, sede Cuapiaxtla, Carr. Cuapiaxtla Km 2+400, Benito Juárez 8 esq. Universidad Col. Ignacio Allende CP 90566, Cuapiaxtla, Tlaxcala. *gabrielmarquezaguilar@hotmail.com

http://doi.org/10.5281/zenodo.15062291

Bajar cita (RIS): Marquez et al., 2025 AyTBUAP 10(37):37-63

Editado por: Jesús Muñoz-Rojas (Instituto de Ciencias, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla).

Recibido: 13 de octubre 2024. Aceptado: 12 de enero 2025. Fecha de publicación: 21 de marzo de 2025

URI: https://hdl.handle.net/20.500.12371/27121

Referencia: Marquez G, Hernández JA, García M, Hernández M, López B, Castillo EP. Análisis comparativo del porcentaje de materia orgánica y su relación con la textura del suelo en las regiones de Tlaxcala. Alianzas y Tendencias BUAP. 2025;10(37):37–63. Disponible en: https://www.aytbuap.mx/aytbuap-1037/an%C3%A1lisis-comparativo-del-porcentaje-de-materia-org%C3%A1nica

RESUMEN

La materia orgánica (MO) en el suelo es fundamental para la salud y productividad de los agroecosistemas, especialmente en el estado de Tlaxcala, México, donde la agricultura es la principal actividad económica. Este estudio analiza el contenido de MO en diversas regiones del estado (Norte, Oriente, Poniente, Centronorte, Centrosur y Sur) a partir de 1158 muestras de suelo, con el fin de evaluar su calidad, estructura y clasificación de fertilidad. Se empleó el método de Walkley y Black para determinar el porcentaje de MO, y los resultados indican que más del 90% de las muestras presentan niveles de MO considerados "muy bajos" y "bajos", lo que sugiere una fuerte correlación con la textura del suelo. Las regiones Norte y Poniente mostraron mayor retención de MO debido a su textura arcillosa, mientras que la región Oriente presentó los valores más bajos, asociados a su alta proporción de arenas. Este estudio resalta la necesidad de implementar enmiendas orgánicas para mejorar el contenido de MO y, por ende, la fertilidad del suelo, contribuyendo así a la sostenibilidad y productividad agrícola en Tlaxcala. Las conclusiones enfatizan la importancia de una gestión adecuada de la MO para mitigar el riesgo de desertificación y promover prácticas agrícolas sostenibles.

Palabras clave: Cultivos; descomposición; fertilidad; regiones; suelo; textura del suelo.

ABSTRACT

Organic matter (OM) in soil is crucial for the health and productivity of agroecosystems, particularly in Tlaxcala, Mexico, where agriculture is the primary economic activity. This study analyzes the OM content across various regions of the state (North, East, West, Central North, Central South, and South) using 1,158 soil samples to assess its quality, structure and fertility classification. The Walkley and Black method was employed to determine the percentage of OM, with results indicating that over 90% of the samples exhibit OM levels classified as "very low" and "low," suggesting a strong correlation with soil texture. The North and West regions demonstrated better OM retention due to their clayey texture, while the East region had the lowest values, associated with a higher proportion of sand. This study highlights the necessity of implementing organic amendments to enhance OM content and, consequently, soil fertility, thus contributing to sustainable agricultural productivity in Tlaxcala. The findings emphasize the importance of proper OM management to mitigate the risk of desertification and promote sustainable agricultural practices.

Palabras clave: Analysis; crops; decomposition; fertility; regions; soil; soil texture.

INTRODUCCIÓN

La materia orgánica (MO) es una mezcla compleja de compuestos orgánicos (restos de vegetales y animales muertos), en diversas etapas de descomposición, sin embargo, en términos más amplios, incluye la biomasa total del suelo, incluida la meso y microfauna. Las plantas y los microorganismos vivos a través de su metabolismo y actividad se encargan de descomponer esta mezcla compleja. A este proceso se le conoce como humificación. La MO descompuesta o humus que se produce en la humificación, es la fracción más importante para la fertilidad del suelo ya que influye directamente en las propiedades hidrofílicas del suelo, la cual, aumenta la capacidad de retención de agua, lo que favorece la calidad del suelo [1-4]. Por otro lado, el carbono (C) presente en la MO sirve como fuente de alimento para la microbiota del suelo, compuesta por bacterias (109 organismos por gramo de suelo), actinomicetos (108 organismos por gramo de suelo), hongos (107 organismos por gramo de suelo), protozoarios (106 organismos por gramo de suelo), algas (103 organismos por gramo de suelo) y nematodos (50 organismos por gramo de suelo). Esta microbiota, a su vez, impulsa numerosos procesos bioquímicos en el suelo, entre los cuales destaca la fijación del nitrógeno atmosférico (N₂) y su conversión a formas minerales disponibles, como el amonio (NH₄) y el nitrato (NO₃) [4, 5]. De este modo, el aumento de las reservas de carbono en la MO del suelo mejora su fertilidad, incrementa su capacidad de trabajo, optimiza la retención de agua y reduce el riesgo de erosión, lo que, a su vez, disminuye la vulnerabilidad de los suelos ante el calentamiento global futuro. Por lo tanto, la MO es esencialmente crítica para mantener las óptimas condiciones del suelo y su contenido se considera un indicador seguro para evaluar la calidad y degradación del suelo [6]. La disminución en el contenido de MO aumenta la susceptibilidad a la degradación y erosión del suelo. Este fenómeno, generalmente provocado por prácticas pobres en el manejo del suelo, impacta negativamente sobre las propiedades del suelo [4, 7, 8].

En los agroecosistemas mediterráneos, uno de los desafíos significativos es la pérdida de MO y el riesgo asociado de desertificación, particularmente cuando el contenido desciende por debajo del umbral crítico del 1.7% [9]. En la tabla 1 se muestra la clasificación de suelos de acuerdo con el contenido de MO.

La fertilidad, la disponibilidad de agua, la susceptibilidad a la erosión, la compactación, e incluso la resistencia de las plantas a los insectos y las enfermedades, depende en gran medida de la MO. Cada tipo de suelo presenta características únicas, desde las tierras negras ricas en nutrientes hasta los suelos volcánicos que se caracterizan en diferentes regiones [11]. El suelo que actúa como regulador natural del ciclo del agua y como reservorio de C, contribuye a mitigar el cambio climático. Por lo tanto, la salud y conservación del suelo son esenciales para mantener la productividad agrícola a largo plazo para preservar la biodiversidad terrestre. Promover prácticas agrícolas sostenibles y gestionar adecuadamente los recursos naturales, estas acciones en conjunto son fundamentales para proteger este recurso vital y garantizar la seguridad alimentaria y ambiental en el futuro [10, 11, 12]. Por otra parte, otra característica que guarda relación en conjunto con la MO, es la textura del suelo, ya que influye en los procesos biológicos, químicos y físicos del suelo como la retención de agua y el movimiento de los nutrientes, la resistencia a la erosión, la accesibilidad al aire, la penetración de las raíces y el drenaje del suelo [3, 4].

En este artículo se analiza la relación entre la MO y la textura del suelo en el estado de Tlaxcala, considerando las características específicas de las distintas regiones: Norte, Oriente, Poniente, Centronorte, Centrosur y Sur.

METODOLOGÍA

Área de estudio

El área de estudio para determinar el contenido de MO de las distintas regiones en el estado de Tlaxcala (Figura 1), comprende 1158 muestras con una superficie de 2519.80 hectáreas. Las muestras se recolectaron de acuerdo con las solicitudes de productores interesados en análisis de suelos buscando aumentar su producción de acuerdo con un calendario de aplicación en su fertilización. La principal actividad económica en este estado es la agricultura.

El análisis de la MO se llevó a cabo en el Laboratorio de Suelo y Agua, el cual forma parte de la Secretaría de Impulso Agropecuario del Gobierno del Estado de Tlaxcala, ubicado en el municipio de Ixtacuixtla de Mariano Matamoros. Sus instalaciones se encuentran en el Centro Nacional de Innovación en Agricultura del Altiplano y Especies Menores.

A lo largo de la historia, la principal actividad económica del estado de Tlaxcala ha sido la agricultura, en especial el cultivo de maíz. Sin embargo, debido al bajo rendimiento y a la mala calidad de los suelos, las familias campesinas han optado por combinar las actividades agrícolas y ganaderas en pequeña escala, con otras actividades para complementar sus ingresos [14].

Conforme a información publicada de INEGI [13], Tlaxcala es un estado diverso en flora, fauna y climas, donde el 99.2% del territorio presenta principalmente el clima templado subhúmedo siendo favorable para la agricultura de temporal que predomina en la región; así mismo, el 0.6% de la superficie tlaxcalteca presenta clima seco y semiseco, localizado hacia la región este, el restante 0.2% presenta clima frío. La temperatura media anual es de 14 ºC en abril y mínima de 1.5 ºC, con una precipitación media anual de 720 mm cúbicos [15].

Recolección de la muestra

El procedimiento estándar para la recolección de la muestra está basado de acuerdo con la NOM-021-RECNAT-2000 [16], para cada muestra se realizó un muestreo a una profundidad de 0-30 cm a través del método de zigzag, se tomaron 10 muestras simples en cada punto del zigzag por cada superficie analizada para obtener una muestra compuesta representativa de la superficie de interés. Posteriormente, las muestras de suelo se extendieron sobre papel Kraft a temperatura ambiente a la sombra durante una semana para remover humedad y obtener una muestra seca, después se tamizó por malla 0.5 mm para obtener un tamaño de partícula homogéneo. Este enfoque asegura la precisión y consistencia en la preparación de las muestras para el análisis posterior.

Textura de suelo

Los porcentajes de la textura del suelo (arcilla, limo y arenas) se obtuvieron utilizando el método de Bouyoucos y la clasificación textural con ayuda del triángulo de texturas de acuerdo con el Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA, por sus siglas en inglés) [17] (Figura 2).

Determinación de materia orgánica

Para determinar el porcentaje de MO se empleó el método de Walkley y Black conforme a la NOM-021-RECNAT-2000 [16]. Este método se basa en la oxidación del carbono orgánico presente en el suelo agrícola mediante una disolución de dicromato de potasio (K2Cr2O7) 1N y ácido sulfúrico concentrado (H2SO4 97%). Posteriormente, se incorporó ácido fosfórico (H3PO4 85%) para eliminar las estructuras orgánicas remanentes que no se eliminan durante la reacción exotérmica generada por los reactivos H2SO4 y K2Cr2O7, se procedió a la titulación con sulfato ferroso heptahidratado (FeSO4 7H2O), previamente con adición de difenilamina como indicador [18]. La interpretación de resultados de MO de acuerdo con la NOM-021-RECNAT-2000 utiliza los valores obtenidos de MO para clasificar su concentración en los suelos minerales y volcánicos, como se muestra en la tabla 1.

Relación Textura-MO

Para observar el comportamiento e influencia de la textura de los suelos sobre el porcentaje de MO en las seis regiones del estado de Tlaxcala, se graficó los porcentajes de textura de suelo (arcillas, limos y arenas) en función de la MO utilizando el software Origin.

Método estadístico

El análisis estadístico se realizó con ayuda del programa Origin, utilizando como medida la desviación estándar para observar la variabilidad en el porcentaje de MO de las muestras de suelo en cada región del estado. En este estudio se omitieron las localidades con n=1 y se promedió el porcentaje de MO para aquellas muestras con la misma clase textural y cultivo. Así mismo, únicamente solo se engloban los cultivos de grano más comunes en cada localidad, descartando cultivos perennes. Además, las caracterizaciones de granulometría y MO se realizaron una sola vez.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En este estudio se analizaron las características texturales y de MO del suelo en las seis regiones del estado de Tlaxcala. Se identificaron variaciones significativas en los contenidos de arena, limo y arcilla. Los resultados obtenidos permiten entender mejor cómo la textura del suelo varía de una región a otra y cómo factores como la MO afecta la estructura y calidad del suelo en cada región. En la figura 3 se presenta el triángulo de texturas de cada región, donde se observan las clases texturales predominantes según la distribución de la población de muestras analizadas. Este gráfico ofrece una representación visual clara de cómo se distribuyen los diferentes tipos de suelo en las seis regiones del estado de Tlaxcala.

Las tablas 2, 3, 4, 5, 6 y 7 muestran el municipio, localidad, el número de muestras analizadas, la superficie estudiada, el cultivo que se siembra en la localidad, la clase textural del suelo, el porcentaje de MO, la desviación estándar y el año del análisis para las regiones Norte, Poniente, Oriente, Centronorte, Centrosur y Sur, respectivamente.

En la tabla 8, se detallan las clases texturales obtenidas a partir del triángulo de texturas con su porcentaje representativo en cada región. En esta tabla, se destaca con color negro la clase textural que predomina en mayor medida en cada zona, proporcionando una visión cuantitativa y clara de la distribución de las texturas en el estado. Es importante señalar que, aunque algunas regiones muestran una mayor variabilidad en los tipos de suelo, ciertas clases texturales predominan en determinadas regiones. En la región Norte predomina el suelo franco; en las regiones Poniente, Oriente, Centronorte y Sur predominan los suelos franco arenosos; y en la región Centrosur, el suelo arenoso franco.

Por otra parte, en la tabla 9 se observan las clases texturales franco-arenosos y arenoso-franco de los suelos, con distintos porcentajes en la textura del suelo que se encuentran en la literatura. Estos suelos presentan un contenido de arena superior al 50%, lo que es característico de estas clases texturales, debido a su bajo contenido de arcilla y limo, y su elevado contenido en arena. Cinco regiones del estado de Tlaxcala presentan este tipo de suelos.

De acuerdo con la tabla 8, en las regiones Norte y Poniente, predominan en mayor cantidad las clases texturales de suelos francos, franco arcillo arenosos y franco arenosos. En la tabla 9 se observan las clases texturales de suelos francos, franco arcillo arenosos y franco arenosos estudiados por diferentes autores, se observa que el porcentaje en la textura del suelo en estas clases texturales se encuentra dentro de los rangos en la distribución de arcillas y limos en un rango de 12-38.13% y de arena de 38-66.23%. De estas clases texturales, el suelo franco es muy común en las regiones Norte y Poniente, pero poco frecuente en las demás. Por otro lado, el suelo franco arcillo arenoso es común en las regiones Norte y Poniente, mientras que en las demás regiones no es tan común. Finalmente, el suelo franco-arenoso es poco común en la región Norte, pero es muy común en las regiones restantes.

En la figura 4 se observa la relación del porcentaje de MO y los porcentajes de textura del suelo, donde se muestra la distribución espacial de arcillas, limos y arenas de rojo, azul y negro, respectivamente. Se observa que en las regiones Oriente, Centronorte, Centrosur y Sur hay una distribución similar de arcillas y limos. En estas zonas, la distribución de las arenas predomina en mayor porcentaje, ya que se encuentran en un rango de la textura del suelo que varía entre el 40% y el 90%. Esto confirma las clases texturales con mayor predominancia, de acuerdo con lo indicado en la tabla 10.

En cuanto al porcentaje de MO en estas regiones, la mayor densidad de datos se encuentra en un rango de valores cercanos a 0-3.5% de MO aproximadamente, siendo menor para la región Oriente de 0-2%, debido a un porcentaje mayor de arenas en su textura del suelo. El bajo contenido de MO en esta región se debe a la interacción de la textura del suelo con la MO, los suelos arcillosos tienden a retener más MO que los suelos arenosos, a pesar de ser tratados con la misma cantidad y tipo de enmienda orgánica para incrementar el nivel en el porcentaje de MO [26].

Por otro lado, en las regiones Norte y Poniente, la densidad de datos para el porcentaje de MO se encuentra en un rango de 0.5-3.5% y de 0.5-3%, respectivamente. En estas regiones al tener un porcentaje más homogéneo entre arcillas, limos y arenas en la textura del suelo beneficia la interacción con la MO. No obstante, de acuerdo con la literatura, otras condiciones edáficas que llegan a afectar la capacidad de almacenamiento en la MO del suelo, además del tipo de textura del suelo, son las interacciones de la temperatura y humedad en la productividad de la planta, la capacidad de los componentes minerales del suelo, tipo de vegetación y manejo del suelo y clima [27].

Para visualizar la distribución espacial de las muestras analizadas y observar su variabilidad en el porcentaje de MO, se utilizó como referencia la desviación estándar para observar la variabilidad del conjunto de datos de muestras analizadas. Para ello, en la figura 5, se muestra la relación en el porcentaje de MO y las regiones del estado de Tlaxcala. Cada punto representa una muestra de acuerdo con su región, aquellas muestras fuera de los bigotes representan la variabilidad respecto a determinada región, se observa que las regiones con mayor variabilidad son las regiones Norte, Poniente, Centrosur y Sur donde el porcentaje de MO está por encima del 3%. No obstante, se observa que las regiones Oriente, Poniente, Centronorte no presentan variabilidad concentrándose la mayoría de los datos en la zona dentro de las cajas y bigotes.

En la figura 6, se observa la relación del porcentaje de MO promedio respecto con cada región del estado de Tlaxcala, se observa que las regiones Norte y Poniente tienen un valor similar en el porcentaje de MO promedio con valores aproximados a 1.6%. Por otro lado, las regiones Centronorte, Centrosur y Sur siguen una tendencia similar con valores aproximados en un rango entre 1.2-1.4% en el porcentaje de MO promedio. En última instancia, se observa que la región con menor porcentaje de MO promedio es la región Oriente debido a su alto porcentaje de arenas en los suelos de la región Oriente y su interacción con la MO (ver figura 3 y 4).

En la figura 7 se visualiza la distribución de porcentajes del nivel de MO de acuerdo con el nivel de fertilidad en los suelos del estado de Tlaxcala. Aproximadamente, la mitad de las muestras analizadas con una representación del 49.2% están por debajo del 0.5% de MO, el cual se considera un nivel ¨muy bajo¨; el 41.7% de los datos con un porcentaje de MO de 0.6-1.5% considerándose ¨bajo¨; el 8% con un porcentaje de MO con valores entre 1.6-3.5% que se asocia a ¨medio¨, y tan solo el 1% de los datos con valores en el porcentaje de MO de 3.6-6% el cual se asocia a un nivel de fertilidad alto. Como puede observarse en la figura 6, las muestras analizadas en las distintas regiones de Tlaxcala nos pueden ofrecer un panorama global del porcentaje de MO en Tlaxcala y cómo se comporta cada región (ver figura 6). Más de la mitad de las muestras analizadas con una representación del 90.9% del conjunto de datos se asocian a suelos con fertilidad asociada a ¨muy bajo¨ y ¨bajo¨ (esta distribución puede variar debido a que la mayor parte de las muestras analizadas se encuentran en la región Oriente del estado de Tlaxcala).

A pesar de que la mayor parte de los suelos del estado de Tlaxcala cuentan con baja fertilidad, debido a su bajo porcentaje en la MO del suelo, algunos métodos para incrementar el porcentaje de MO en el suelo son las enmiendas orgánicas, estas ayudan a mejorar, potenciar y a restaurar la estructura del suelo [28]. Las enmiendas orgánicas o abonos, como se conocen comúnmente, son el resultado de procesos de descomposición y mineralización de residuos animales, vegetales e industriales, estos, al ser aplicados al suelo, pueden ayudar a mejorar las propiedades químicas, físicas y biológicas del suelo que logran aumentar el rendimiento de las cosechas [28, 29].

De acuerdo con la literatura, en la figura 8 se observa el comportamiento entre la relación de rendimiento y nutrimento de utilizar fertilizante químico y abono, se observa que, al utilizar abono como nutrimento en el suelo, se tiene mayor rendimiento a diferencia de utilizar fertilizante sintético. En resumen, los abonos potencian la capacidad de los suelos para retener agua y sus procesos de infiltración promueven la actividad microbiana y control en el pH [28]. En suelos con bajo contenido de MO, es especialmente necesario incorporar abonos orgánicos para aumentar el porcentaje de MO y, de este modo, mejorar la fertilidad del suelo [30].

En la tabla 11 se muestra la clasificación de los abonos orgánicos sugeridos por la literatura para incrementar el porcentaje de MO en suelos con un bajo contenido de la misma. De igual manera, aplicar abonos orgánicos aumenta la fertilidad de los suelos, así como el rendimiento de la cosecha de los cultivos, como se muestra en la figura 6.

CONCLUSIÓN

Este estudio reveló que las características texturales y los contenidos de MO del suelo en Tlaxcala muestran una notable variabilidad entre sus regiones. Se identificaron clases texturales predominantes, como el suelo franco en la región Norte, el franco arenoso en las regiones Poniente, Oriente, Centronorte y Sur, y el arenoso franco en la región Sur. La relación entre textura y MO indica que los suelos arenosos retienen menos MO. Aunque la variabilidad en el contenido de MO es mínima, las muestras con mayor variabilidad presentan un mayor contenido de MO, lo cual se asocia con buenas prácticas de manejo, como la incorporación de enmiendas orgánicas. Por lo tanto, se recomienda utilizar enmiendas orgánicas para mejorar la retención de MO y las propiedades del suelo, lo que favorecerá la calidad y fertilidad de los suelos en Tlaxcala.

CONFLICTO DE INTERESES

Los autores no tienen ningún conflicto de intereses con el contenido de este trabajo.

AGRADECIMIENTOS

A la Secretaría de Impulso Agropecuario por las instalaciones y equipos prestados. A los estudiantes de la Universidad del Bienestar Benito Juárez García, sede Cuapiaxtla por su apoyo. Sobre todo, a los productores tlaxcaltecas que buscan una mejora en los suelos agrícolas y obtener un mayor rendimiento en sus cultivos para garantizar la seguridad alimentaria de las familias tlaxcaltecas, así como al Gobierno del estado de Tlaxcala.

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