Evaluación de la dinámica del nitrógeno en suelos de páramo con cultivos de cebolla de rama (Allium fistulosum)

Abstract

El páramo de Santurbán-Berlín es un ecosistema de alta montaña vital para la regulación hídrica, la conservación de la biodiversidad, el secuestro de carbono y los medios de vida de comunidades campesinas. Sin embargo, la intensificación del cultivo de cebolla de rama (Allium fistulosum) amenaza su integridad socio ecológica, promoviendo pérdidas de nitrógeno (N) e impactos ambientales adversos. A pesar de la creciente evidencia sobre pérdidas de N derivadas de las actividades agrícolas en páramos, existe una brecha de conocimiento integrado, derivado de observaciones y mediciones de campo, sobre cómo se almacena, transforma y moviliza el N en los suelos de páramo bajo el cultivo intensivo de cebolla de rama, en particular en lo que respecta a la distribución vertical del N en el suelo, la dinámica del ciclo microbiano del N y su relación con prácticas agrícolas específicas. En ese contexto, esta tesis doctoral tuvo como objetivo evaluar la dinámica del N en suelos de páramo cultivados con cebolla de rama como aporte a la transición hacia prácticas agrícolas sostenibles. La investigación se estructuró en cuatro fases: i) identificación de prácticas agrícolas y propiedades edáficas que influyen en la concentración de N en el suelo; ii) estimación de la distribución de concentraciones de N del suelo; ii) análisis de la biodiversidad microbiana del suelo que interviene en el ciclo del N; y iii) propuesta de estrategias para reducir pérdidas de N. Los resultados demostraron que el cultivo de cebolla de rama a largo plazo llevó a una reducción de hasta 40% del N total (NT) y al incremento de hasta ocho veces la concentración de N en nitrato (N-NO3-), mientras que no generó cambios en los contenidos de N en amonio (N-NH4+) en el suelo superficial (0–20 cm) en parcelas cultivadas respecto a los pastizales nativos. Además, el cultivo alteró la distribución vertical del N mineral, particularmente del N-NO3-, que alcanzó concentraciones de hasta 114 mg kg-1 en el suelo subsuperficial (20–60 cm) en contraste con solo 1.76 mg kg-1 en los suelos no cultivados. Los suelos cultivados favorecieron el desarrollo de organismos copiotróficos asociados con el efecto priming que impulsa las pérdidas de materia orgánica nativa del suelo, frente a la dominancia de organismos copiotróficos con alto potencial de fijación de N en pastizales nativos. La funcionalidad microbiana evidenció cambios notables, dado que el potencial de nitrificación se incrementó hasta 75 veces en el suelo cultivado. Los principales factores agrícolas que impulsaron estos cambios fueron el uso continuo de estiércol de pollo fresco que contribuyó a neutralizar la acidez del suelo, el uso inadecuado de agroquímicos sin planes de fertilización, el riego excesivo y la falta de articulación entre actores para apoyar la transición hacia mejores prácticas agrícolas. El manejo actual incrementa los riesgos de pérdidas de N por lixiviación, volatilización y emisiones de gases de efecto invernadero. Las funciones de pedotransferencia desarrolladas en esta tesis son una herramienta práctica que pueden favorecer la implementación de las estrategias, mediante la estimación de las concentraciones de NT y N-NO3- a partir de propiedades edáficas más fácilmente medibles. Se propusieron estrategias adaptadas al contexto, incluyendo mejoras en la fertilización y el riego, reducción de la dependendica del monocultivo mediante la diversificación y rotación de cultivos, el manejo de la biodiversidad del suelo y el desarrollo de políticas públicas enfocadas a reducir las pérdidas de N. En general, esta tesis aporta al avance del conocimiento sobre la dinámica del N en regiones de alta montaña poco estudiadas y críticas para la seguridad alimentaria e hídrica de Colombia.