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as a function of the following edaphic variables, closely relatedto growth and development of crops in tropical mountainous re-gions: available water capacity, clay content, bulk density,coarse fragment content, pH, organic matter content and alu-minium saturation. One of the models most important appli-cations is its capacity to predict the erosion effect on soil pro-ductivity. By simulation of the erosion process throughout suc-

cessive remotion of topsoil layers, the model generates pro-ductivity values for different remotion levels. In order to vali-date this application of the model, the results obtained by simu-lation were compared with the field productivity values corres-

ponding to different artificial remotion levels of a Typic Humi-tropept topsoil in the Venezuelan Andes. The results of thisresearch allow to conclude that the model can be used for pre-liminary evaluation of the erosion impact on these soils ofmountainous regions, particularly when there is no field rese-arch information available to evaluate the soil erosion-produc-tivity relationship.

Key words: Soil productivity, erosion, soil properties, Pha-seolus vulgarisL., Venezuelan Andes, Mrida.

INTRODUCCIN

La erosin es el principal proceso de degradacin desuelos en las tierras cultivadas de los Andes venezolanos. Elimpacto del proceso sobre la productividad de estas tierras noha sido suficientemente evaluado. Slo en aos recientes ha co-menzado a reconocerse la importancia de los efectos perjudi-

ciales de la erosin en la productividad del suelo, an cuandotodava existe muy poca informacin que permita cuantificartales relaciones.

Actualmente existen diversos mtodos orientados a laevaluacin de los efectos de la erosin sobre las propiedadesdel suelo y el rendimiento de cultivos en las tierras agrcolas. Alrespecto, Olson et al. (1994) destacan la debilidad y/o forta-leza comparativa de unos mtodos con respecto a otros, y losriesgos del uso inadecuado de los mismos. Stocking y Peake(1985) y Lal (1988) establecen, en general, tres categoras demtodos para estimar el impacto de la erosin en la producti-vidad del suelo: mtodos agronmicos directos, evaluacin delas propiedades del suelo y modelos e ndices de productividad.Dentro de la primera categora se encuentra la tcnica de la re-mocin artificial de suelo superficial, que asume que tal mani-pulacin simula la remocin natural por erosin. Por otro lado,el uso de modelos matemticos se ha convertido en una herra-mienta til para estudiar y predecir las relaciones erosin-pro-ductividad. El objetivo de este trabajo ha sido el de combinarambas metodologas aplicando la tcnica de la remocin desuelo superficial para validar un modelo o ndice de productivi-dad en condiciones de alta montaa.

MATERIALES Y MTODOS

Descripcin del Modelo

El modelo utilizado es una modificacin del Indice deProductividad (IP) desarrollado por Kiniry et al., (1983) yadaptado por Delgado (1989) a la regin de los Llanos Occi-dentales de Venezuela. Para validarlo en suelos de la regin delos Andes, se tomaron en consideracin las siguientes variablesedficas, estrechamente vinculadas al crecimiento y desarrollode cultivos en condiciones de montaas tropicales: capacidadde retencin de agua aprovechable, contenido de arcilla, densi-dad aparente, contenido volumtrico de fragmentos gruesos,

pH, materia orgnica y saturacin con aluminio.

El modelo asume que, bajo determinadas condiciones declima, manejo y cultivo, el rendimiento depende de las condi-ciones edficas que propician un ambiente adecuado para elbuen crecimiento radical (Figura 1). Se obtuvieron ecuacionesempricas que permiten establecer relaciones entre el rendi-miento y cada una de las variables edficas consideradas. Lasinteracciones entre variables y su efecto sobre el rendimiento a

partir de la expresin siguiente:

nIP = 3(Ai.Bi.Ci.Ki)

i=1

donde:IP = Indice de Productividad del suelo (0 - 1)Ai = Suficiencia de capacidad de almacenamiento de

agua del horizonte i (0 - 1)Bi = Suficiencia de facilidad para la exploracin ra-

dical del horizonte i (0 - 1)Ci = Suficiencia de fertilidad potencial del horizonte

i (0 - 1)

Ki = Factor de ponderacin del horizonte i (impor-tancia relativa para la planta) (0 - 1)

n = Nmero de horizontes en el perfil del suelo, hasta100 cm.

Cada uno de los parmetros A, B y C se evala a su vezcon dos subparmetros:

ParmetroA:A1= Evala la capacidad de almacenamiento de agua tilA2= Evala el contenido de arcilla en funcin de la estructura

del suelo

Parmetro B:B1= Evala la densidad aparente del suelo en funcin del tipo

de texturaB2= Evala el contenido de fragmentos gruesos

Parmetro C:C1= Evala el pH del sueloC2= Evala la saturacin, con aluminio, en funcin del conte-

nido de materia orgnica.

Para calcular el IP se toma en consideracin solamenteel subparmetro ms limitante.

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CRECIMIENTORADICULAR

AMBIENTEEDFICO

CLIMA

MANEJO

POTENCIAL GENTICODEL CULTIVO

RETENCIN DEHUMEDAD

AIREACIN

DENSIDADAPARENTE

pH

MATRIAORGNICA

CONDUCTIVIDADELCTRICA

PEDREGOSIDAD

OTRAS PROPIEDADES

RENDIMIENTO

Figura 1. Concepto del ndice de Productividad del suelo (Kiniry et al., 1983)

Cada parmetro se evala en funcin del subparmetrorespectivo ms limitante, es decir, el parmetro adquiere el va-lor del subparmetro que tenga el menor valor de suficiencia enla escala 0 - 1. El valor de suficiencia para cada subparmetrose obtiene a partir de las siguientes ecuaciones:

Parmetro A:Subparmetro A1:Capacidad de almacenamiento

de agua til (agua retenida con una succin entre -33 y - 1500Kpa).

A1= 0,05 W; 0 #W #20 (W = 20 si W > 20)donde:A1= Suficiencia de almacenamiento de agua til (0 - 1)W = Contenido gravimtrico (%) de agua til.

Subparmetro A2: Contenido de arcilla en funcin de laestructura del suelo

1. Para suelos con estructura dbil:

Si arcilla #20% A2= 1,0 - 0,01 (arc)Si arcilla > 20% A2= 1,2 - 0,02 (arc)

2. Para suelos con estructura moderada:Si arcilla #30% A2= 1,0 - 0,0066 (arc)Si arcilla > 30% A2= 1,3 - 0,016 (arc)

3. Para suelos con estructura fuerte:Si arcilla #40% A2= 1,0 - 0,005 (arc)Si arcilla > 40% A2= 1,3 - 0,0133 (arc)

donde:A2 = Suficiencia de contenido de arcilla en funcin de

la estructura del suelo (0 - 1)

arc = Contenido de arcilla (%)

Parmetro B: Subparmetro B1: Densidad aparente del suelo enfuncin del tipo de textura.

1. Para texturas finas (arcillosas, limosas finas):B

1= 3,6 - 2 (DA) 1,30

#DA

#1,40

B1= 9,6 - 6 (DA) 1,40 < DA #1,60

2. Para texturas medias (francas, limosas gruesas):B1= 1,87 - 0,67 (DA) 1,30 #DA #1,55B1= 6,00 - 3,33 (DA) 1,55 < DA #1,80

3. Para texturas gruesas (francas gruesas, arenosas):B1= 1,52 - 0,4 (DA) 1,30 #DA #1,80B1= 8,00 - 4,0 (DA) 1,80 < DA #2,00

donde:B1= Suficiencia de Densidad Aparente (0 - 1)

DA = Densidad Aparente del suelo (Mg/m3

)

Subparmetro B2: Contenido volumtrico de fragmentos grue-sos (fragmentos con dimetro equivalente mayor de 2 mm).

B2= (1 - f)r

donde:B = Suficiencia de contenido de fragmentos gruesos (0 - 1)f = Fraccin de fragmentos gruesos (volmen)r = Coeficiente de capacidad explorativa de las races

r = 1,20 --- capacidad explorativa bajar = 0,80 --- capacidad explorativa moderada

r = 0,60 --- capacidad explorativa alta

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K1= K acum

K2 = K acum - K acum

K 3 = K acum - K acum

K acum

K acum

K acum

1

12

23

2

3

1

r = 0,40 --- capacidad explorativa muy altaParmetro C: Subparmetro C1: pH del suelo.

C1= 0 si pH < 2,8C1= 0,50 (pH) - 1,35 si 2,8 #pH # 4,5C1= 0,45 + 0,1 (pH) si 4,5 < pH # 5,5C1= 1 si 5,5 < pH # 7,0

C1= 1,905 - 0,13 (pH) si 7,0 < pH # 8,5C1= 4,2 - 0,4 (pH) si 8,5 < pH #10,5C1= 0 si pH > 10,5

donde:C1= Suficiencia de pH del suelo (0 - 1)pH = pH en el extracto suelo-agua, relacin 1:1.

Subparmetro C2: Porcentaje de saturacin con aluminio.

1. Cuando la materia orgnica es mayor o igual a 4%:

Si SA #40% C2= 1

Si SA > 40% C2= 1,666 - 0,01666 (SA)

2. Cuando la materia orgnica est entre 2,5 y 4%:Si SA #35% C2= 1,0033 - 0,000666 (SA)Si SA > 35% C2= 1,55 - 0,01625 (SA)

3. Cuando la materia orgnica est entre 1,0 y 2,5%:Si SA #30% C2= 1 - 0,001 (SA)Si SA > 30% C2= 1,429 - 0,0157 (SA)

4. Cuando la materia orgnica es menor que 1,0%:Si SA #25% C2= 1 - 0,002 (SA)Si SA > 25% C2= 1,3 - 0,015 (SA)

donde:C2= Suficiencia de saturacin con aluminio en funcin de

la materia orgnica (0 - 1)SA = Saturacin con aluminio (%).

Factor de Ponderacin: K:Evala la importancia relativa del

horizonte del suelo para la planta (Figura 2).

Kacum.= 0,024 X0,82

donde:

Kacum = Factor de ponderacin acumulado hasta el hori-zonte i

X = Profundidad mxima del horizonte i (cm). Para el ho-rizonte i considerado:

K i= K acum.(i) - K acum.(i - 1)

Para la valoracin del IP actual del suelo se utiliz laclasificacin que aparece en el Cuadro 1.

Cuadro 1. Clasificacin tentativa de los suelos por su ndicede productividad actual

Indice deProductividad

Productividad

< 0,100,10 - 0,200,20 - 0,400,40 - 0,60 > 0,60

Muy bajaBaja

ModeradaAlta

Muy alta

Experimentos en Campo y Validacin del Modelo IP

Los experimentos se realizaron sobre un suelo TypicHumitropept localizado en la Estacin Experimental Santa Ro-sa (IIAP-ULA) en Mrida, estado Mrida. Se utiliz caraota(Phaseolus vulgaris L.) como cultivo indicador. Se estableciel experimento en diseo de bloques al azar con 3 bloques y 12tratamientos, consistentes en 3 niveles de denudacin del suelo(0, 50 y 100 % de remocin del suelo superficial) en interac-cin con la aplicacin de fertilizante (15-15-15, 300 kg ha-1) y/oabono orgnico (estircol de bovino, 25 Mg.ha-1) incluyen-do

los testigos. Previo a la aplicacin de los tratamientos se in-corpor cal (CaCO3) en cada parcela a razn de 3000 kg.ha-1.

De lo planteado se deduce que para cada uno de los 3 estadoso condiciones de prdida de suelo "establecidas" se tienen 4 ti-pos diferentes de manejo del suelo, en cuanto a la aplicacin deabonos y fertilizantes: (1) con fertilizante, (2) con abono org-nico, (3) con fertilizante y abono orgnico y (4) testigos sinaplicaciones de fertilizante ni abono orgnico. Todas las par-celas fueron muestreadas en presiembra, antes de la aplicacinde tratamientos y en postcosecha. Se realizaron anlisis de sue-lo para conocer: textura, pedregosidad, almacenamiento de hu-medad, pH, carbono orgnico, capacidad de intercambio cati-nico, nitrgeno total, fsforo aprovechable y bases cambiables.

Asimismo, a travs del ciclo del cultivo se evaluaron determi-nados parmetros: cobertura del suelo, altura de plantas, nme-ro de vainas por planta, nmero de granos por vainas y rendi-miento en granos (Lpez, 1994; Fumero y Lpez, 1991).

Para la validacin del modelo en este suelo se conside-raron dos niveles de manejo. El tratamiento testigo, condicinen la cual se cultiv sin aplicacin de fertilizantes, se designacomo nivel de manejo 1; el nivel de manejo 2 corresponde a losdiferentes tratamientos de remocin de suelo ms la aplicacinde fertilizante en la dosis sealada. Es de recordar que ambascondiciones de manejo incluyen la aplicacin de cal. La valida-

cin propiamente dicha se hizo correlacionando los valores ob-servados en campo, versus los valores de productividad relativa

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500

1000

1500

2000

REND

IMIENTO(kg.ha)

REMOCION DE SUELO (%)

A

AB

B-1

0 50 100

(IP) simuladas por el modelo. Experiencias similares, validan-do el IP mediante la utilizacin de datos obtenidos a travs deerosin simulada, son reportadas en la literatura especializada(Rijsberman y Wolman, 1985).

RESULTADOS Y DISCUSIN

El suelo bajo estudio, cuyas caractersticas del perfilmodal se presentan en el Cuadro 2, muestra variaciones impor-tantes en la zona de enraizamiento, por efecto de la remocindel material superficial. El efecto de tal alteracin se manifiestaen una significativa reduccin del rendimiento del cultivo indi-cador en la medida en que el suelo superficial es removido (Fi-gura 2). El rango de valores para las propiedades del suelo in-volucradas en la determinacin del IP se presenta en el Cuadro3.

En cuanto a los resultados de la aplicacin del modelose observa en primer lugar que la productividad inicial de este

suelo es alta (Cuadros 1, 4 y 5), y que a medida que se remuevesuelo superficial, los valores de productividad se mantienen en-tre altos y moderados. Esto es indicacin de que el suelo nopresenta una alta vulnerabilidad.

El anlisis de regresin realizado muestra que existe unaaceptable correlacin (r) entre las variables IP y rendimiento decaraota (kg.ha-1) para todos los modelos de regresin ajustados.Para ambos casos: nivel de manejo 1 (Cuadro 6) y nivel de ma-nejo 2 (Cuadro 7) los modelos de regresin explican ms del60% (manejo 1) y ms del 70% (manejo 2) de las variacionesobservadas (r2).

Aunque todos los modelos estadsticos de regresin con-siderados muestran valores aceptables de r, los modelos cua-

drtico y logartmico (Figuras 3 y 4) explican mejor el fenme-no estudiado, por cuanto el rendimiento crece a medida que elsuelo ofrece mejores condiciones (alto IP) al cultivo; pero tien-de a una asntota, dada por los otros factores que controlan elrendimiento del cultivo: potencial gentico y clima. Es de sea-lar, adems, que se di un mejor ajuste en el caso del suelo fer-tilizado, evidenciado por los valores ms altos de r que se obtu-

vieron (Cuadros 6 y 7). A travs de esta experiencia se compro-b, en una primera aproximacin, que las variables considera-das en el modelo IP tienen una real importancia para definir laproductividad de los suelos en estas condiciones de montaa.

Figura 2. Rendimiento de caraota (Phaseolus vulgarisL., var.criolla San Juan), en produccin de granos (kg.ha-1).Valores promedios agrupados de acuerdo al efectode remocin de suelo superficial. Valores con lamisma letra no difieren significativamente por la

prueba de Duncan.

Cuadro2.Caractersticas del suelo estudiado (Romero, 1983).

Horizonte(m)

Granulometra Almacenamientode Humedad

0,033MPa 1,5MPa(g.kg-1)

Densidadaparente(Mg.m-3)

pH

H2O KCl

Carbonoorgnico(g.kg-1)Arena

(g.kg-1)Limo

(g.kg-1)Arcilla(g.kg-1)

Clasetextural

Ah (0,00-0,26)

C1 (0,26-0,60)C2 (0,60-1,10)

422

556635

370

344314

208

10051

F

FaFa

325 220

230 120185 80

1,07

1,391,58

5,90

5,305,60

4,80

4,304,40

81,4

15,06,5

Horizonte(m)

Nitrgenototal

(g.kg-1)Relacin

C:N

Fsforosoluble

(mg.kg-1)C.I.C.AcNH4

Bases cambiablesSaturacin

Bases(%)

Ca2+ Mg2+ K+ Na+

(cmol(+).kg-1)

Ah (0,00-0,26)C1 (0,26-0,60)C2 (0,60-1,10)

3,600,900,30

22,6716,4819,11

6,656,306,60

16,006,004,00

9,000,350,70

0,160,100,35

0,180,060,03

0,070,050,06

58,819,6728,50

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6/8

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Rendimiento(kg.ha

-1)

435

736

1036

1337

1637

ndice de Productividad (IP)

Rendimiento = 6656,69 + 6003,67 Ln (IP)r = 0,87 r = 0,762

Valores observadosRegresin

0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 0,41 0,42 0,43 0,44

Manejo 2

0 0 0 0 0 0

Ren

dimiento(kh.ha

-1)

625

899

1174

1448

1722

0,39 0,40 0,41 0,42 0,43 0,44


Rendimiento = 9397,28 + 9318,01 Ln (IP)r = 0,79 r = 0,622


Manejo 1

Cuadro 3. Rango de valores para las propiedades de los suelos utilizadas en el clculo del ndice de Productividad

Prof.(cm)

AguaDispon

(%)Arcilla

(%)Clase

Textural EstructuraDA

(Mg.m-3)Fragm.Grueso

(vol)pH M.O(%)

Alum.Sat.(%)

0- 26 10-12 4-12 F-Fa (gruesa) Blocosa, subang.(mod.) 1,10-1,20 0,08-0,15 5,20-5,75 7,7-9,8 0

26-60 9-11 2-14 Fa (gruesa) Blocosa, subang. (dbil) 1,29-1,35 0,15-0,20 5,10-5,30 3,0-3,2 0-15

60-110 9-10 2-13 Fa (gruesa) Blocosa, subang. (debil) 1,45-1,58 0,25-0,38 5,50-5,60 1,0-1,2 0

Cuadro 4. ndices de productividad y rendimientos respecti- Cuadro 5.ndices de productividad y rendimientos respec-vos con nivel de manejo 1. tivos con nivel de manejo 2.

Rplica N0

Nivel de Remocin(%)


Rendimiento(kg.ha-1) Rplica N

0 Nivel de Remocin(%)


Rendimiento(kg.ha-1)

1e+07 0 4,2703960e+30 1373 1 0 0,397 1549

1 50 3,9603980e+26 736 1 50 0,372 782

122333 100 3,9804210e+22 625 1 100 0,362 560

22333 0 4,2103990e+18 1206 2 0 0,398 736

2333 50 3,9904230e+14 1086 2 50 0,386 910

33 0 42304100415 1722 2 100 0,376 681

3 50100 4100415 1201 3 0 0,437 1571

3 100 0,415 941 3 50 0,417 1562

3 100 0,356 435

Figura 3.Curvas de regresin logartmica, para el ndice deProductividad y Rendimiento de la caraota. Manejo 1 y Manejo 2.

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0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Rendimiento(kg.ha

-1)

435

736

1036

1337

1637

0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 0,41 0,42 0,43 0,44


Rendimiento = -14736,4 + 6498,7 IP - 65969 (IP)r = 0,88 r = 0,702


2

Manejo 2

0.39 0.40 0.41 0.42 0.43

R

endimiento(kg.ha

-1)

625.0

899.3

1173.6

1447.9

1722.2

0,39 0,40 0,41 0,42 0,43


Rendimiento = -22926,0 + 94343,7 IP - 87196,8 (IP)r = 0,79 r = 0,622


2

Manejo 1

Cuadro 6. Coeficientes de ajuste, correlacin y determinacin Cuadro 7. Coeficientes de ajuste, correlacin y determinapara los valores de ndice de Productividad y ren- cin para los valores de ndice de Productividadimiento con nivel de manejo 1. y rendimiento con nivel de manejo 2.

TipoEcuacin a b c r r

2 Tipo Ecuacin a b c r r2

Y = a + bx - 0,82 . 104 0,23 . 105 - 0,8 0,62 Y = a + bx -49,104 15,105 - 0,87 0,76

Y = a xb 0,27 . 107 8,8 - 0,8 0,64 Y = a xb 34,106 6,29 - 0,86 0,74

Y = a ebx 0,152 21,5 - 0,8 0,64 Y = a ebx 0,185 15,85 - 0,86 0,74

Y = a + b lnx 0,94 . 104 0,93 . 104 - 0,8 0,62 Y = a + b lnx 66,104 60,104 - 0,87 0,76

Y = xa + bx 0,36 . 10

-2 - 0,79 . 10-2 - 0,8 0,64 Y = xa + bx 0,28.10-2 0,60.10-2 - 0,84 0,71

Y = a+bx+cx2 - 0,23 . 105 0,94 . 105 - 0,87 . 105 0,8 0,62 Y = a+bx+cx2 -15,105 64,105 63,105 0,88 0,7

Figura 4.Curvas de regresin cuadrtica, para el ndice de Productividad y Rendimiento de la caraota. Manejo 1 y Manejo 2.

CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos corroboran el hecho, gene-ralmente aceptado, de que la relativa productividad de los sue-los y su tasa de cambio, debido a las prdidas de material delhorizonte superficial, dependen de la presencia de caracters-ticas favorables para el desarrollo del sistema de races del cul-tivo en el perfil del suelo. Ello es respaldado por el hecho dehaberse observado, a travs de estos ensayos, que: a) la pro-

ductividad decrece con la prdida de suelo, aun si se aplican

prcticas de manejo para contrarrestar dicho efecto; b) existeuna buena correlacin entre variables edficas y productividaddel suelo, relacin que vara en funcin del clima, el cultivo yel manejo (Pierce et al., 1983, 1984). Aun cuando es necesariauna ms extensiva validacin del modelo IP, dada la variedadde condiciones edafoclimticas y de sistemas agroecolgicosque se dan en las zonas montaosas, los resultados obtenidosestimulan la utilizacin del modelo IP para evaluaciones pre-liminares del impacto que la prdida del suelo pudiera ocasio-nar sobre la productividad de estos suelos de las montaas

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