​Ñadi: suelos de origen volcánico, únicos en el mundo y su potencial uso en la agricultura
Investigador de CISVo

​Ñadi: suelos de origen volcánico, únicos en el mundo y su potencial uso en la agricultura

Los suelos Ñadi se formaron a partir de cenizas volcánicas holocénicas depositadas sobre estratos fluvioglaciares en la Depresión Intermedia del sur de Chile. En general, son suelos ricos en materia orgánica (20 a 40%) y de baja densidad aparente (< 0,7 g/cm3) caracterizándose por presentar un perfil de suelo poco profundo (20 a 90 cm) y por la presencia de una capa impermeable discontinua de 2 a 4 mm en el subsuelo (conocido localmente como fierrillo).

Esta condición permite que constituyan un ecosistema con características únicas, pero a la vez extremas, lo que restringe su uso en sistemas productivos afectando el desarrollo económico y social en el sur de Chile.

Tomando en cuenta estos antecedentes se desarrolló el proyecto FONDECYT 1130546 titulado "El cambio de uso de suelo y drenaje de un Ñadi (Aquands) en el sur de Chile: efectos sobre propiedades estructurales de suelo, el funcionamiento físico de los poros, las propiedades químicas y las emisiones de gases efecto invernadero", dirigido por el Dr. José Dörner, académico del Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Austral de Chile (UACh) y Director del Centro de Investigación en Suelos Volcánicos CISVo (UACh).

Además, contó con la participación de la Dra. Dorota Dec académica de esta Facultad; del Dr. Oscar Thiers, de la Facultad de Ciencias Forestales y Recursos Naturales de la UACh y del Dr. Leandro Paulino de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Concepción, todos ellos investigadores del Centro de Investigación en Suelos Volcánicos CISVo (www.cisvo.cl).

Esta iniciativa científica acaba de finalizar y ya tiene resultados que son muy interesantes y relevantes para la región, si se toma en cuenta que en nuestro país, los Ñadi, se distribuyen desde el extremo sur de la provincia de Cautín hasta el norte de la isla de Chiloé, cubriendo un área aproximada de 475 mil hectáreas, lo que representa el 9% de los suelos volcánicos del país.

Además, en las regiones de Los Ríos y de Los Lagos existen aproximadamente 325 mil hectáreas de suelos lo que constituye el 19% del área útil para la agricultura.

El Profesor Dörner explica que para su estudio se implementaron sistemas de drenaje para incorporar los suelos Ñadi a sistemas de producción agrícola y forestal más intensivos. Sin embargo, agrega que "aun cuando el propósito inicial del drenaje es eliminar el exceso de agua y, por lo tanto, aumentar el volumen del suelo disponible para el desarrollo de las raíces, no se ha considerado que esto pudiera tener impactos negativos en el suelo como, por ejemplo, la subsidencia y compactación del mismo, lo que afecta la dinámica de agua y temperatura en el perfil".

A juicio del investigador el problema y fragilidad de los suelos Ñadi está determinada por la escasa profundidad del perfil. Esto limita su uso productivo, pero desde nuestra perspectiva releva otras funciones del suelo, como el secuestro de carbono y la reserva de agua.

Por otro lado, "cuando el diseño del drenaje se enfoca exclusivamente en drenar el exceso de agua en Invierno, pero sin conservar el agua para el Verano, junto con los problemas de estrés hídrico que se pueden producir, el suelo sufre una contracción por secado que disminuye su profundidad, lo que puede ser aún más drástico cuando el suelo es expuesto a altos niveles de presión con maquinaria pesada o pastoreos intensivos", puntualiza Dörner.

Otros de los efectos que se genera hacia el ambiente es la emisión de gases de efecto invernadero. En este sentido, el Dr. Leandro Paulino sostiene que el suelo es el hábitat de microorganismos que reciclan la materia orgánica y nutrientes, como el carbono y el nitrógeno.

Para este investigador "los procesos microbianos del suelo liberan nutrientes para las plantas, pero pueden generar subproductos gaseosos, como el CO2, N2O y CH4, que son gases de efecto invernadero. Por lo tanto, el drenaje del suelo puede alterar este habitad microbiano y potenciar la generación de estos gases".

Trabajo en terreno y objetivos

El objetivo principal de esta investigación fue evaluar el impacto del cambio de uso de suelo (CUS) y del drenaje de un suelo Ñadi sobre la dinámica del agua (altura de la napa freática, contenido de agua del suelo). También se estudió la temperatura del suelo y sus consecuencias sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo y la emisión de gases de efecto invernadero (GEI).

El sector escogido para el trabajo de campo fue el sector de Tepual, a 16 kilómetros al noroeste de Puerto Montt, en el predio Chaqueihua de propiedad del Sr. Alfredo Núñez, en la serie de Suelo Alerce, en la región de Los Lagos.

Allí se instaló una red de piezómetros para medir la altura de la napa freática en una gradiente de uso de suelo, desde un renoval de bosque nativo (BN) hasta una pradera naturalizada (PN).

Además, se ubicaron sensores de humedad y temperatura de suelo a distintas profundidades en BN y PN. Durante los primeros tres años se investigó el impacto del CUS sobre el comportamiento del suelo y a fines del 2015 se construyó una red de drenaje (zanja de infiltración en conjunto con una red de drenajes "topo") con el fin de analizar su impacto sobre la dinámica de agua y emisión de GEI, explica la Dra. Dorota Dec, Profesora del Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos de la UACh.

"Con el objetivo de determinar el tipo de drenaje que tiende mejorar condiciones de humedad y así mejorar calidad del suelo, la pradera naturalizada se dividió en tres partes: situación sin drenaje, con drenaje libre (convencional) y controlado, lo cual permite eliminar exceso de agua en invierno y conservarla en verano, a través de manejo de compuerta instalada en la zanja", indica la investigadora.

Principales aportes de la investigación: sistema de drenaje diseñado

Las principales conclusiones del trabajo a la fecha muestran que el cambio de uso de suelo ocurrido en 1980 generó una reducción en la profundidad del suelo lo que provocó cambios en sus funciones físicas alterando la dinámica del agua y temperatura en los suelos.

El suelo bajo Pradera Naturalizada en relación al suelo bajo Bosque Nativo tiene una menor profundidad, menor capacidad de almacenamiento de agua y aire, mayor resistencia mecánica y menor capacidad de resiliencia a estreses mecánicos.

Lo anterior representa que se perdió -desde la condición inicial bajo bosque- volumen de suelo para el desarrollo de raíces y para almacenar agua y aire para las plantas. Esto explica por qué los problemas de anegamiento de estos suelos aumentan cuando éstos sufren problemas de compactación, lo que restringe su uso productivo.

Debido a que el suelo bajo pradera naturalizada es menos profundo, presenta periodos de tiempo más amplios en los que se encuentra completamente saturado con agua, como así también, completamente seco, lo que afecta la emisión de GEI (p.ej. la emisión de CO2 es más alta en condiciones aérobicas y de temperatura más alta del suelo).

Por otra parte, se concluyó que el problema del anegamiento no está tan solo asociado a la presencia de la estrata impermeable de fierrillo, sino que a una discontinuidad porosa sobre yacente a esta estrata, reflejado en una reducción significativa de índices de continuidad porosa en el horizonte de suelo con mayor contenido de arcilla.

Esta temática, también fue analizada en la Universidad de Kiel (Alemania) mediante la utilización de tomografía de rayos X en la estadía de investigación del Dr.(c) Felipe Zúñiga, tesistas de este proyecto y alumnos del doctorado en Ciencias Agrarias de la UACh.

El impacto del cambio de uso de suelo (CUS) afectó la dinámica del agua y de temperatura del mismo, lo que sugiere que se ha producido una evolución en el suelo que se mantendrá en el largo plazo.

"Los resultados preliminares de la tesis del Dr.(c) Felipe Zúñiga en relación al efecto de distintos sistemas de drenaje (con y sin control) sobre la dinámica del agua en el suelo y producción de la pradera, muestran el efecto positivo del drenaje controlado en términos de una correcta evacuación del agua en el periodo invernal y una mayor disponibilidad de agua para las praderas en el periodo de estival, lo que se traduce en mayores niveles de acumulación de biomasa pratense. Esto muestra que el sistema de drenaje diseñado alargó el periodo productivo mejorando la producción de la pradera", explica el Profesor Dörner.

En cuanto a las actividades agrícolas y forestales…

En cuanto a la pregunta de: ¿si estos suelos pueden ser utilizados en actividades agrícolas y forestales? La investigación indica que su respuesta va estar muy condicionada por la profundidad efectiva que éstos tengan, pero también tomando en cuenta las funciones ecológicas que estos suelos nos brindan como por ejemplo, la reserva de carbono. Por lo tanto, si la profundidad del suelo es limitada (< 50 cm) estos ecosistemas Ñadi deberían tender a conservarse y no usarse de forma productiva.

Para el académico del Instituto de Bosques y Sociedad de la Facultad de Ciencias Forestales y Recursos Naturales de la UACh, Dr. Oscar Thiers, "la tendencia general muestra que suelos más delgados coinciden con períodos más prolongados de inundación. Las limitantes principales de los Ñadis son problemas oxigenación durante varios meses en el año y su escasa profundidad fisiológica. Además, el régimen de elementos nutritivos es limitante debido a que son suelos muy ácidos, con alta saturación de aluminio y pobres en nutrientes disponibles. La oferta nutritiva está basada principalmente en los horizontes ricos en materia orgánica".

Por ello, señala que un par de estudios, ya habían propuesto que los suelos Ñadis con profundidad de desarrollo (horizontes A y B) inferiores a 50 cm no sean transformados ni alterados en su estructura (arado, subsolado, drenajes, etc.) y se mantenga en ellos un uso forestal con especies nativas adaptadas al sitio.

"Un uso forestal intensivo, asociado a plantaciones forestales, para estas condiciones (< 50 cm) quedaría descartado, pues afectaría la mantención de la fertilidad natural del suelo y funciones ecosistémicas asociadas como la regulación del ciclo hídrico, almacenamiento de carbono, entre otras", subraya el académico.

Otras Implicancias científicas

El desarrollo del proyecto ha tenido implicancias científicas, con publicaciones en revistas de corriente principal, presentaciones en congresos y formulación de nuevos proyectos. En cuando a lo académico, ha permitido la formación de capital humano de pre- y postgrado y la conformación de un grupo de investigación amplio con varios integrantes del CISVo (Dra. Susana Valle, Directora de la Escuela de Agronomía de la UACh y el Dr. Oscar Martínez, académico de la Facultad de Ciencias de la UACh).

Los resultados han sido presentados a la sociedad en distintas instancias, tales actividades de extensión en la Universidad Austral Chile, Proyectos Explora, lo que se espera seguir haciendo en los próximos años, con el fin conservar los servicios ecosistémicos que nos brindan los suelos Ñadi.

En este momento se trabaja en nuevas publicaciones, además de comenzar con un nuevo proyecto de Postdoctorado (Dra. Lorena Lagos; Patrocinante Dr. José Dörner) que surgió a partir de uno de los objetivos de este proyecto.

Además los equipos instalados en terreno siguen funcionando y nuestra idea es darle continuidad al proyecto buscando nuevas fuentes de financiamiento para poder tener un experimento de largo plazo en este tipo de ecosistemas.

Información actualizada del proyecto se pueden encontrar en:http://www.cisvo.cl/cisvo1/2016/12/06/cambio-de-uso-de-suelo-y-drenaje-de-suelo-nadi-humedal-en-el-sur-de-chile-efectos-sobre-propiedades-dependientes-de-la-estructura-del-suelo-funciones-de-los-poros-caracteristicas-quimicos-y-emisi/