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1. Introducción
La conservación de los manglares tiene una connotación que trasciende del contexto ambiental al socioeconómico, debido a que estos ecosistemas proporcionan múltiples servicios ecosistémicos como la captura de carbono (Donato et al., 2011;Mcleod et al., 2011), el reciclaje de nutrientes, su condición de hábitat para múltiples especies de peces, aves y crustáceos (Ellison, 2008), además de regular el ciclo hidrológico y ser fuente de alimento y empleo para los asentamientos humanos locales (Barbier et al., 2011). Pese a su importancia, estos ecosistemas están sujetos a presiones antrópicas que derivan en la disminución de su cobertura, biodiversidad y funciones ambientales, lo cual incrementa el riesgo y vulnerabilidad de las comunidades costeras ante fenómenos meteorológicos extremos (Gillanders et al., 2019) y contribuyen, adicionalmente, a la emisión de gases de efecto invernadero por su cambio de uso de suelo (Aburto-Oropeza et al., 2008; Mcleod et al., 2011; Rovai et al., 2018).
Los manglares son ecosistemas altamente variables en su composición, estructura y productividad, condición conferida por la heterogeneidad espaciotemporal de sus componentes bióticos y abióticos, como es el caso del suelo, la vegetación o los patrones hidrológicos locales (Feller et al., 2003; Hossain & Nuruddin, 2016). En cuanto a los suelos de manglar, estos presentan rasgos característicos asociados a su régimen hídrico (fluctuaciones de la marea y aportes de agua continental), a la composición mineralógica de los sedimentos y a la cantidad y calidad de los restos orgánicos que ingresan al suelo (Otero et al., 2009). La interacción de dichos factores predispone la presencia de condiciones de saturación hídrica temporal o permanente, gradientes de salinidad, preservación de la materia orgánica en formas poco evolucionadas, así como la acumulación de sedimentos de composición variada, procedentes de la parte continental (Hossain & Nuruddin, 2016). Cuando los manglares están sujetos a cambios de uso de suelo por actividades antrópicas como la agricultura y ganadería, es posible identificar diferentes patrones de alteración, identificados en la pérdida parcial o total de la estructura vegetal, reducción de los aportes orgánicos o alteraciones físicas y químicas de la capa superficial del suelo, procesos de degradación susceptibles de ser evaluados en fases iniciales o avanzadas con la finalidad de proponer acciones conducentes a su rehabilitación (Herrera-Silveira et al., 2012).
Entre los parámetros fisicoquímicos del suelo que con mayor frecuencia se emplean como indicadores de su grado de conservación, resaltan aquellos que por su fácil obtención y sensibilidad a las alteraciones permiten detectar procesos incipientes de degradación (Karlen et al., 1997), por ejemplo: A) el color, relacionado indirectamente con la mineralogía del suelo, el contenido de materia orgánica, su fertilidad y los procesos anaeróbicos que tienen lugar en suelos hidromórficos (p. ej. suelos de manglar) (Campos & Moreno-Casasola, 2009). B) El carbono orgánico del suelo (COS), relacionado con la disponibilidad y almacenamiento de carbono y otros nutrientes, altamente sensible a las prácticas de manejo a corto y mediano plazo; en tal sentido, Campos & Moreno-Casasola (2009) y Kamrani et al. (2011) indican que la mineralización de la hojarasca en los suelos de manglar está fuertemente influenciada por su régimen hídrico, si el suelo se encuentra saturado de manera permanente o intermitente, la mineralización ocurre con menor rapidez debido a la ralentización de la actividad biológica, por lo que el COS tiende a preservarse en altas concentraciones, pero en formas poco transformadas. C) El pH, indicador indirecto de la disponibilidad y movilidad de macro y micronutrientes, así como de elementos tóxicos para las plantas. Se ha documentado que los suelos de manglar poseen un amplio rango de condiciones, las cuales van de fuertemente ácidas a alcalinas (Hossain & Nuruddin, 2016). D) La densidad aparente y el régimen hídrico, relacionados con la eficiencia de los procesos fisiológicos en las plantas (Herrera-Romero et al., 2019).
De acuerdo con estimaciones recientes, el Estado de Guerrero en México perdió aproximadamente el 18 % de sus zonas de manglar entre 2010 y 2015; actualmente posee una cobertura de 6 693 ha, de las cuales una cuarta parte se encuentra en algún proceso de degradación (Valderrama-Landeros et al., 2017). Entre las principales causas de perturbación identificadas para esta región se localizan el cambio de uso de suelo con fines agropecuarios y la implementación de desarrollos turísticos. Considerando que en estos ecosistemas la relación suelo-vegetación es fundamental para su funcionamiento, la propuesta de esta investigación consistió en evaluar la condición ambiental de 4 comunidades de manglar a partir del estudio de los componentes suelo y vegetación, mediante un cuadro de propiedades edáficas y dasométricas, dentro de la zona Norte de la Laguna de Coyuca, México.
2. Metodología
2.1. Zona de estudio
La investigación se llevó a cabo en el extremo norte de la Laguna de Coyuca (Figura 1), perteneciente al municipio de Coyuca de Benítez en el Estado de Guerrero, México. Se localiza aproximadamente a 32 kilómetros del Puerto de Acapulco, entre los límites 16°53’ / 16°59’ N y 99° 58’/ 100° 08’ O (Tovilla-Hernández et al., 2009). El clima de la zona es tropical subhúmedo con lluvias en verano y sequías durante el invierno, la temperatura media anual es de 26 °C y la precipitación anual fluctúa entre los 900 y 1 750 mm (García, 2004). Los suelos dominantes corresponden a Phaeozems, aunque es posible encontrar Gleysoles y Solonchaks en la zona de influencia de mareas (INEGI, 2013). La vegetación circundante a la laguna corresponde, principalmente, a comunidades de manglar, las cuales, en algunos casos, se encuentran impactadas por la influencia de asentamientos humanos dedicados a actividades primarias de autoconsumo o comercio local, como la agricultura, ganadería y extracción de madera (Valderrama-Landeros et al., 2017).
2.2. Selección de sitios y evaluación de la estructura y biomasa forestal
Se realizó un análisis espacial mediante cartografía digital y, posteriormente, un recorrido en la zona de estudio para identificar las comunidades de manglar, próximas al borde de la laguna de Coyuca, impactadas por actividades productivas. Se seleccionaron 4 sitios con una superficie de 125 m2 y en cada uno se realizó una caracterización ambiental general, para ello se considera su localización geográfica, distancia con respecto al borde de la laguna, presencia de estratos vegetales, indicios de alteración y régimen hídrico del suelo (Cuadro 1). Posteriormente se registró la especie, el diámetro a la altura del pecho (DAP = 1.3 m) y área basal (AB) de cada individuo con DAP superior a 2.5 cm. A partir de estos datos se estimó la biomasa arbórea y la reserva de carbono con base en el protocolo propuesto por Kauffman et al. (2013), se hizo uso ecuaciones alométricas desarrolladas por Day et al. (1987) para especies de manglar.
Cuadro 1 Características generales de los sitios de manglar.
| Sitio | Coordenadas (Norte / Oeste) | Altitud (msnm) | Estratos vegetales* | Estresores** |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 16° 57´ 49´´ / 100° 00´ 58´´ | 7 | 1,2,3 | T, Q, RS |
| 2 | 16° 57´ 49´´ / 100° 01´ 02´´ | 2 | 1,2,3 | T |
| 3 | 16° 57´ 51´´ / 100° 00´ 59´´ | 8 | 1,2 | T, RS, C, P |
| 4 | 16° 57´ 46´´ / 100° 00´ 54´´ | 11 | 1,2,3 | T |
* 1=arbóreo; 2=arbustivo; 3=herbáceo. ** T=tala; Q=quema; RS=residuos sólidos; C=compactación; P=pastoreo de ganado. *** Los sitios se encuentran referidos según la Figura 1.
2.3 Muestreo y evaluación de suelo
Para el estudio de las propiedades fisicoquímicas y la estimación de la reserva de carbono en suelo a 30 cm de profundidad, se procedió a la toma de muestras en 4 puntos aleatorios dentro de la parcela de 125 m2, con 4 repeticiones por punto (n = 16 por sitio). Adicionalmente, se tomó por triplicado una muestra de suelo inalterado mediante un cilindro de 100 cm3 para obtener la densidad aparente. Las muestras fueron llevadas al laboratorio para su preparación y análisis. En laboratorio se determinaron los siguientes parámetros fisicoquímicos de acuerdo con ISRIC (2002): textura por el método de Bouyoucos, pH con el método del potenciómetro, contenido de materia orgánica (MO) por combustión en húmedo; densidad aparente (DA) por el método del cilindro de volumen conocido (Arshad et al., 1997); color del suelo mediante las tablas Munsell (1980); humedad a capacidad de campo (HCC) y a punto de marchitez permanente (HPMP) por el método propuesto por Ortiz (1996); conductividad eléctrica (CE) por medio de un conductímetro de campo en una relación suelo/agua (1:2.5). El carbono orgánico del suelo (COS) se estimó empleando la densidad aparente de cada muestra, multiplicada por el porcentaje de carbono y por la profundidad a la que fue tomada (0.30 m) (Ecuación 1) (González et al., 2008). Para aquellos datos con repeticiones se obtuvo la media aritmética con su desviación estándar.
COS = CO*DA*Ps (E. 1)
Donde:
COS = Carbono orgánico del suelo por superficie CO = Carbono orgánico DA = Densidad aparente Ps = profundidad del suelo
3. Resultados
3.1. Estructura y composición florística
La información sobre la estructura y composición de las 4 comunidades de manglar procedentes de la zona norte de Laguna de Coyuca se describe en el Cuadro 2.
Cuadro 2 Características estructurales de las comunidades de manglar en la zona norte de la Laguna de Coyuca
| Sitio | Densidad * | Especie dominante | Área basal (m2) ** | Área basal (m2) *** |
|---|---|---|---|---|
| I | 102 | C. erectus L. racemosa | 0.817 | 65.38 |
| II | 155 | R. mangle L. racemosa | 1.09 | 87.08 |
| III | 27 | L. racemosa | 1.34 | 106.88 |
| IV | 23 | L. racemosa R. mangle | 0.76 | 60.81 |
*Número de individuos registrados en una superficie de 125 m2. **Área basal de los individuos registrados en una superficie de 125 m2. ***Área basal de individuos extrapolados a una superficie de 1 ha.
Se identificó la dominancia de R. mangle en el sitio más próximo al borde de la laguna (Sitio II), con franjas de L. racemosa y C. erectus en transición hacia los puntos más alejados de la laguna (Sitios I, III y IV). Los sitios con mayor evidencia de perturbación (III y I) son aquellos con menor número de individuos (27 y 23, respectivamente). Sin embargo, en ambos sitos los individuos registrados son árboles adultos con DAP mayor a 30 cm, los cuales no han sido removidos o talados, lo cual permite que su área basal sea superior al resto de los sitios (árboles con DAP entre 2.5 y 60 cm).
3.2. Caracterización fisicoquímica de los suelos
A fin de establecer la relación entre la composición y estructura de la vegetación y el suelo, se realizó el análisis de un grupo de propiedades fisicoquímicas del suelo (Cuadro 3).
Cuadro 3 Propiedades fisicoquímicas en suelos de manglar de la zona norte de la Laguna de Coyuca
| S | Color | T | DA | pH | HCC | HPMP | COS | CE | Salinidad | |||
| Húmedo | Seco | g cm-3 | H2O | % | g kg-1 | dS m-1 | Ppm | |||||
| I | Gley 1 6/10Y | Gley 14/10Y | CR | 1.09 (0.04) | 8.7 (0.1) | 49.21 (6.05) | 9.49 (1.43) | 9.8 (5.8) | 3.04 (0.64) | 1.80 (0.44) | ||
| II | 2.5YR2.5/1 | 10YR4/2 | CR | 10.01 (0.34) | 6.8 (2.7) | 63.46 (18.77) | 14.52 (7.77) | 22.6 (11.6) | 4.33 (1.38) | 2.48 (0.83) | ||
| III | Gley 1 4/10Y | 10YR6/2 | CA | 1.43 (0.42) | 8.6 (2.6) | 46.92 (17.00) | 14.49 (7.77) | 2.5 (10.8) | 2.53 (1.29) | 1.19 (0.80) | ||
| IV | 2.5Y3/1 | 2.5Y5/2 | C | 1.07 (0.39) | 7.6 (2.5) | 54.91 (17.04) | 19.84 (8.51) | 19 (11.6) | 3.67 (1.48) | 1.80 (0.77) | ||
S=sitio; T=textura; DA=densidad aparente; HCC=humedad a capacidad de campo; HPMP=humedad a punto de marchitez permanente; COS=carbono orgánico del suelo; CE=conductividad eléctrica; CR=franco arcilloso; CA=franco arenoso; C=franco. *Los valores dentro de los paréntesis indican la desviación estándar con respecto a la media.
3.2.1. Propiedades físicas
La clase textural de los suelos se clasifica dentro de los suelos francos con variantes que van de franco arcillosos (sitios I y II) a franco arenosos (sitio III). La presencia de tonalidades gleycas (grisáceas) en los sitios I y III denota la prevalencia de procesos hidromórficos en los suelos; en el caso de los sitios II y IV, los tonos pardos sugieren mejores condiciones de drenaje, un mayor contenido de materia orgánica y probablemente de nutrientes. La densidad aparente se situó en un rango de entre 1.01 y 1.43 g cm-3, donde el suelo del sitio III resultó ser el más compactado. El rango se humedad disponible en suelo se obtuvo a partir de la humedad a capacidad de campo y la humedad a punto de marchitez permanente, en tal sentido, el suelo con mayor capacidad de humedad disponible fue el sitio II (Figura 2). Esta condición puede ser relacionada con otros factores como la clase textural, la densidad aparente y el espacio poroso en suelo.
3.2.2. Propiedades químicas
El pH de los sitios de muestreo se situó en un rango de 6.8 (sitio II) a 8.7 (sitio I), esta variación se relaciona con la presencia de condiciones hidromórficas, dado que los suelos inundados (sitios I y III) son más alcalinos. El contenido de carbono orgánico del suelo se encontró en un rango de entre 2.5 (sitio III) a 22.6 g kg-1 (sitio II). Los valores de conductividad eléctrica en suelo se situaron entre 2.53 y 4.33 dS m-1, lo que denota una condición del suelo de ligera a moderadamente salina (DOF, 2002).
3.3. Reservas de carbono
Se obtuvo la reserva de carbono en biomasa arbórea y suelo de cada sitio de muestreo (Cuadro 4), a una profundidad de 30 cm.
Cuadro 4 Reserva de carbono en biomasa arbórea y suelos (Mg ha-1) de comunidades de manglar en la zona norte de la Laguna de Coyuca.
| Reservorio de carbono | Sitio I | Sitio II | Sitio III | Sitio IV | Promedio |
| Arbóreo | 142.01 | 141.63 | 284.03 | 150.79 | 179.25 |
| Suelo | 31.72 (17.94) | 66.21 (23.91) | 10.34 (30.53) | 57.73 (32.94) | 41.50 (25.43) |
| Total | 173.73 | 207.84 | 294.37 | 208.52 |
* Los valores dentro de los paréntesis indican la desviación estándar con respecto a la media.
Los resultados sobre las reservas de carbono en biomasa arbórea fluctuaron entre 142 (sitio II) y 284 Mg ha-1, siendo el sitio III el que registró la mayor reserva. Por lo que concierne a la reserva de COS esta se situó entre los 10 (sitio III) y 66.2 Mg ha-1 (sitio II). El sitio con la mayor reserva de carbono en biomasa arbórea y en suelo fue el sitio III con 294.37 Mg ha-1.
4. Discusión
4.1. Estructura y composición las comunidades de manglar
Partiendo del análisis a escala de sitio, podemos establecer que las diferencias en la estructura y composición florística de las 4 comunidades estudiadas se relacionan, principalmente, con los cambios en la micro topografía, hidrología, condiciones del suelo (Herrera-Silveira et al., 2018). Como elemento adicional, las actividades antropogénicas tienden a alterar estos patrones de manera directa (p. ej. tala selectiva o desmonte total) o indirecta (p. ej. alteración de parámetros fisicoquímicos en agua y suelo). Por tanto, es evidente que la complejidad y respuesta de estas comunidades ante alteraciones naturales o antropogénicas no puede ser explicada por relaciones directas de causa-efecto, ya que obedecen a patrones multifactoriales más complejos.
Dentro de las 4 comunidades vegetales estudiadas se registró la presencia de 3 especies de mangle, previamente descritas para la zona de estudio por Castillo et al. (2018): Rhizophora mangle (mangle rojo), Laguncularia racemosa (mangle blanco) y Conocarpus erectus (mangle botoncillo); de acuerdo con la normatividad mexicana (DOF, 2010), dichas especies se encuentran dentro de la categoría de especies amenazadas. Por su distancia con respecto al borde de la laguna y posición fisiográfica, se corroboró que la distribución de las especies obedece a los patrones descritos por Day et al. (1987) y Romero-Berny & Tovilla-Hernández (2009), en los que la zonificación de las especies está determinada en franjas. En este esquema, R. mangle predomina al borde de la laguna, con franjas de L. racemosa y C. erectus en transición hacia los puntos más alejados de la laguna (Figura 3).
4.2. Características fisicoquímicas de los suelos
Si bien, ha quedado establecido que, de manera general, los suelos de manglar comparten características propias; su heterogeneidad espaciotemporal y su relación con las comunidades vegetales ha sido objeto de múltiples investigaciones (Hossain & Nuruddin, 2016). En el presente estudio, las variaciones de la clase textural de los suelos, que va de franco arcillosa a franco arenosa, sugieren que la variación granulometría de la fracción mineral se debe probablemente al arrastre y deposición de materiales en función de los flujos de agua y del microrrelieve (geoformas de crestas y depresiones), con lo cual, los sitios más deprimidos retienen partículas más finas, mientras que los sitios con mayor elevación contienen partículas más gruesas. Este supuesto concuerda con lo reportado por Herrera-Romero et al. (2019) para suelos costeros de Nayarit, México.
Dada la condición granulométrica intermedia dominante en los suelos estudiados, podría esperarse que los valores para la densidad aparente entre sitios no difieran significativamente; este supuesto tiene como excepción al sitio III, cuya densidad aparente es superior (30 %) al resto de los sitios; tal condición puede ser atribuida al efecto que ocasiona la remoción parcial del estrato herbáceo y arbustivo, así como el paso frecuente de personas y ganado, lo que ha ocasionado la pérdida de estructura y sellamiento superficial favoreciendo la escorrentía y el arrastre de partículas finas, consistente con su clase textural (franco arenosa). Las condiciones reductomórficas denotadas por las tonalidades gleycas (grisáceas) de los suelos de los sitios I y III determinan restricciones en la disponibilidad de oxígeno y nutrientes requeridas para el establecimiento de determinadas especies herbáceas y arbustivas que acompañan al manglar (Ferreira et al., 2010).
Los valores de COS reportados en esta investigación (2.5 - 22.6 g kg-1) están dentro del segmento inferior del rango de estudios reportados por Hossain & Nuruddin (2016) en suelos de manglar en Asia, los cuales se sitúan entre 3.8 y 133.10 g kg-1, mientras que son similares a los obtenidos por Herrera-Romero et al. (2019) para sitios de marisma con inundación estacional en lagunas costeras en Nayarit. Tales contenidos de COS en nuestra zona de estudio sugieren una reducida incorporación de restos orgánicas que derivan en una baja disponibilidad de nutrientes.
Al relacionar el contenido de materia orgánica en suelo con su densidad aparente, se observa una correlación inversa del 78 %, la cual es explicada por el efecto que tiene el aporte de materia orgánica sobre la fracción mineral, que incrementa el espacio poroso y disminuye la densidad del suelo, con lo que los sitios II y IV tendrían una mejor condición en relación a la disponibilidad de nutrientes y espacio poroso para que se lleve a cabo el intercambio hídrico y gaseoso entre suelo y plantas (Figura 4).
4.3. Reservas de carbono
En el caso de México, la revisión realizada por Herrera-Silveira et al. (2018) establece que los manglares de la región Pacifico Sur (en la que se incluye la zona del presente estudio) almacenan un promedio de 810 ± 323 Mg C ha-1, considerando los componentes vivos y muertos de la biomasa área y subterránea, y en el caso del suelo a una profundidad de 100 cm. De manera comparativa, los datos obtenidos son consistentes con este estudio en la fracción de biomasa arbórea, ya que se ubican dentro del rango establecido por el equipo investigador para la misma región, correspondiente a 165 ± 193 Mg C ha-1. A escala local podemos identificar un patrón que relaciona la menor reserva de COS con la presencia de condiciones hidromórficas y alcalinidad en los suelos (sitio I y III), que pudieran restringir la actividad biológica y la incorporación de materia orgánica al suelo. En contraparte, las mayores reservas de COS se tienen en sitios con un drenaje más eficiente y un pH ligeramente ácido.
5. Conclusiones
Las comunidades de manglar estudiadas presentan evidencia de su heterogeneidad en cuanto a estructura y composición vegetativa y edáfica. Las evidencias sugieren que las condiciones como el microrrelieve, su posición con respecto a la cercanía de la laguna (gradiente de salinidad), así como las propiedades edáficas determinan las variaciones espaciales que restringen en mayor o menor medida los procesos fisiológicos de las especies vegetales, si bien estas condiciones son atribuibles a los procesos naturales y actividades antrópicas (p. ej. tala selectiva, pastoreo, actividades agrícolas) que alteran los procesos edáficos y contribuyen a la pérdida de biomasa.
Mediante los resultados obtenidos es posible establecer dos condiciones generales para los suelos: en el primer caso se incluyen a los suelos de los sitios I y III caracterizados por su régimen de saturación hídrica (suelos hidromórficos), condiciones alcalinas, bajos contenidos de materia orgánica, susceptibles a ser compactados cuando el contenido de arcillas domina sobre las otras fracciones minerales. El segundo caso correspondería a los suelos de los sitios II y IV, los cuales se caracterizan por baja saturación hídrica en los primeros 30 cm de profundidad, un pH cercano a neutro, mayor disponibilidad de materia orgánica, con salinidad ligeramente superior al primer grupo y una alta capacidad de retención de humedad disponible.
Los datos obtenidos en esta investigación permiten comprender la relación existente entre las condiciones edáficas y la estructura y composición florística de las comunidades de manglar estudiadas, así como mostrar los posibles efectos que pudieran tener dichas propiedades ante los impactos antrópicos, pudiendo ser elementos básicos para propiciar la recuperación de estos sistemas en función de la restitución de aquellas propiedades afectadas.
6. Ética y conflicto de intereses
Las personas autoras declaran que han cumplido totalmente todos los requisitos éticos y legales pertinentes, tanto durante el estudio como en la producción del manuscrito; que no hay conflicto de interés de ningún tipo; que todas las fuentes financieras se mencionan completa y claramente en la sección de agradecimientos, y que están totalmente de acuerdo con la versión final editada del artículo.
