INTRODUCCIÓN
La densidad aparente del suelo (ρb) permite transformar valores basados en masa a resultados relativos al área o volumen que ocupa, siendo muy útil para el cálculo de reservorios de C, nutrientes y contaminantes en los suelos (Tamminen & Starr, 1994). La determinación en campo de la ρb del suelo demanda mucho tiempo y trabajo, por lo que muchos estudios utilizan funciones de pedotransferencia (FPT) para su estimación a partir de propiedades generales del suelo (Reidy et al., 2016). Esta aproximación, si bien está muy extendida para horizontes minerales (De Vos et al., 2005; Rodríguez-Lado et al., 2015), apenas se ha evaluado en el caso de los horizontes orgánicos (Hollis et al., 2012).
La especie arbórea dominante influye notablemente en la ρb de los horizontes orgánicos (O) del suelo, por efecto de la cantidad de biomasa senescente generada y su tasa de descomposición (Osei et al., 2021), así como de las comunidades microbianas presentes (Prescott & Grayston, 2013). De este modo, las FPT destinadas a estimar de forma precisa la ρb en los horizontes O deberían considerar el tipo de especie arbórea dominante.
Quercus robur es la especie dominante en los bosques caducifolios de Galicia ocupando 246.000 ha (IV IFN Galicia) en 2011, donde forma masas puras o mixtas con otras especies caducifolias. Estos bosques suponen el 17% del total de la superficie arbolada de Galicia.
El objetivo de este trabajo es dar el primer paso hacia el desarrollo de un modelo predictivo de la ρb en horizontes orgánicos de suelos de bosque dominados por Q. robur utilizando para ello algunas de sus principales propiedades químicas. Los resultados servirán, tras su posterior validación, para conseguir una FPT que permita estimar de forma más precisa los reservorios de nutrientes (incluido C) y contaminantes en los suelos de bosques, en cuyo cálculo se suele prescindir de la contribución de los horizontes orgánicos.
MATERIAL Y MÉTODOS
Área de estudio, toma y caracterización de las muestras
Para este estudio se seleccionaron 16 parcelas boscosas, dominadas por Q. robur, situadas en la comarca de Ordes (A Coruña, NW Galicia). En cada parcela se delimitaron trés subparcelas, en las que se recogió el horizonte O separándolo entre el subhorizonte OL y una mezcla de los subhorizontes OF+OH. Para ello, en cada subparcela se dispuso sobre la superficie del suelo un cuadrado de 0,25 m2 de superficie y el espesor de cada subhorizonte se promedió a partir de cinco medidas (en cada esquina y centro del cuadrado de muestreo). El material recogido, tras su secado al aire, se pesó para expresar su masa por unidad de superficie (g m-2). Posteriormente, la totalidad de la muestra se trituró hasta un tamaño < 4 mm. Una alícuota de la muestra triturada se secó a peso constante (105ºC) para calcular empíricamente la densidad aparente, a partir de la masa por unidad de superficie y el espesor del horizonte. Una segunda alícuota fue finalmente molida para determinar los contenidos totales de C y N. La muestra <4 mm se empleó para analizar el pH en agua (pHw) y KCl 1 M (pHk) y los cationes básicos intercambiables (Na, K, Ca y Mg) empleando NH4Cl 1 M, siguiendo los métodos empleados por Méndez-López et al. (2022).
Modelo predictivo de la densidad aparente (ρ b )
Para la predicción de la ρb se realiza un análisis de regresión múltiple por pasos, considerando la densidad aparente como variable dependiente y C y N totales, pH en agua (pHw) y KCl (pHk), y cationes básicos intercambiables y su suma (SB) como variables independientes. Se buscarán modelos predictivos para los subhorizontes OL, para la mezcla de OF+OH y para el conjunto del horizonte O. Para todos los análisis estadísticos se empleó SPSS.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Características generales de los horizontes orgánicos
La Tabla 1 presenta las características generales de los horizontes. La densidad aparente (ρb) es menor en los horizontes OL que en los OF+OH (0,02 vs 0,1 g cm-3, respectivamente). En general, se trata de horizontes moderadamente ácidos, con el pHw en un rango 4,7-4,9. Los horizontes OL, más ricos en C orgánico y N total que los OF+OH, muestran valores del mismo orden que los observados por Gartzia-Bengoetxea et al. (2009) en horizontes O de suelos dominados por especies caducifolias similares.
Hor OL | Hor OF+OH | ||
Parámetro | Unidad | (n=48) | (n=48) |
ρb | g cm-3 | 0,021 ± 0,008 | 0,100 ± 0,008 |
pHw | 4,9 ± 0,3 | 4,7 ± 0,5 | |
pHk | 4,4 ± 0,3 | 3,9 ± 0,5 | |
Corg | g kg-1 | 527 ± 49 | 360 ± 83 |
N total | g kg-1 | 21,0 ± 3,7 | 17,1 ± 3,5 |
C/N | 26 ± 4 | 21 ± 4 | |
Naex* | cmolc kg-1 | 1,5 ± 0,4 | 1,2 ± 0,3 |
Kex | cmolc kg-1 | 4,8 ± 1,8 | 1,6 ± 0,5 |
Caex | cmolc kg-1 | 24,3 ± 7,0 | 13,8 ± 8,4 |
Mgex | cmolc kg-1 | 16,8 ± 4,0 | 8,4 ± 4,2 |
SB | cmolc kg-1 | 1,5 ± 0,4 | 1,5 ± 0,4 |
* el subíndice “ex” indica cationes intercambiables. SB: suma de cationes básicos intercambiables
La relación C/N (21-26) es semejante al valor medio de 23 dado por Cools et al. (2014) para horizontes O de bosques de Q. robur en Europa, disminuyendo con la descomposición de la materia orgánica (de OL a OF+OH). Los niveles de los cationes básicos intercambiables (Ca > Mg > K > Na) son semejantes a los de horizontes O de suelos dominados por especies caducifolias (Cremer & Prietzel, 2017).
Prediccion de la densidad aparente en horizontes orgánicos
El resultado del análisis de regresión múltiple (ARM) presenta una pobre capacidad predictiva de la ρb para los subhorizontes OL, explicando el 16% de su varianza a partir de Mg intercambiable y el contenido de C orgánico total como variables predictoras. En el caso de los subhorizontes OF+OH, el modelo obtenido explicó hasta el 36% de la varianza de la ρb, siendo Ca y K intercambiables las variables predictoras.
Cuando se evalúa el horizonte O en su conjunto (OL+OF+OH), el ARM da lugar a un modelo predictivo mucho más satisfactorio, explicando hasta el 54% de la varianza de ρb (Eq. 1):
ρb = 0,148 - 0,0020*SB - 0,0001*C (Eq. 1)
La suma de cationes básicos intercambiables (SB) contribuye a explicar el 49% de la varianza de la ρb, mientras que sólo el 5% se atribuye al C orgánico total. Esta menor relevancia del C orgánico en la predicción de la ρb en los horizontes O contrasta con estudios previos en los que el C orgánico es la principal variable predictora de la ρb (Hollis et al., 2012; Reidy et al., 2016; Beutler et al., 2017). El porcentaje de varianza de la ρb explicada por la ecuación 1 supera el de otras FPT (29 y 52%) obtenidas para horizontes orgánicos en estudios previos (Hollis et al., 2012; Beutler et al., 2017). El error cuadrático medio (RMSE) del modelo obtenido es bastante satisfactorio (0,036), mucho menor que los valores de 0,193 y 0,139 obtenidos cuando se aplican las FPT de los estudios anteriomente citados. Esto también se evidencia cuando se representan los valores predichos por el modelo de la Eq. 1 frente a los valores observados (Figura 1), ya que el coeficiente de determinación obtenido (0,65) supera notablemente los valores de 0,30 y 0,33 resultantes de la aplicación de las FPT de Hollis et al. (2012) y Beutler et al. (2017) a nuestros valores observados.
La diferencia entre valores observados y predichos de la ρb se correlaciona negativamente con los contenidos totales de C (r = -0,388; p = 0,000), N (r = -0,265; p = 0,009), el K intercambiable (r = -0,342; p = 0,001) y la relación C/N r = -0,226; p = 0,027).
CONCLUSIONES
El modelo predictivo de la densidad aparente de horizontes O de suelos dominados por Q. robur sugiere que el papel de la calidad de la materia orgánica, reflejada en la suma de cationes básicos intercambiables como principal variable predictora, se impone al papel de la cantidad representada por el contenido total de C orgánico.
Aunque la varianza de la densidad aparente explicada por el modelo (54%) y su RMSE (0,036) son prometedores, es preciso complementar este estudio con una fase de validación que confirme estos resultados.