Environmental functions of smallholder
farmer land classes in the Zicuirán-Infiernillo
Biosphere Reserve, Mexico
Funciones ambientales de las clases de
tierras campesinas en la Reserva de la
Biosfera Zicuirán-Infiernillo, México
Cutzi Bedolla-Ochoa,*; Francisco Bautista; Ángeles Gallegos
Universidad Nacional Autónoma de México, Centro de Investigaciones en Geografía Ambiental.
Antigua carretera a Pátzcuaro núm. , col. Exhacienda de San José de la Huerta. C. P. .
Morelia, Michoacán, México.
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Instituto de Investigaciones sobre los
Recursos Naturales. Avenida Juanito Itzícuaro s/n, col. Nueva Esperanza. C. P. .
Morelia, Michoacán, México.
Skiu (Scientific Knowledge in Use). Cascadas núm. , fracc. Campestre La Huerta.C. P. .
Morelia, Michoacán, México.
*Corresponding author: cutzibedolla@gmail.com, tel.: + () ext. .
Abstract
Introduction: There are few cases in which the environmental functions of soils have been
quantitatively evaluated using data from soil profile descriptions.
Objective: The environmental functions of seven peasants land classes (Barrosa, Polvilla, Charanda,
Tocura, Cementante, Polvilla/Barrosa and Polvilla/Charanda) in the Zicuirán-Infiernillo biosphere,
Mexico, were evaluated in order to propose a more rational use of the soils.
Materials and methods: Soil & Environment® software was used to evaluate the soil function in
the water cycle, food and biomass production, nutrient cycle, habitat for flora and fauna, habitat
for human life and torrential rainfall infiltration.
Results and discussion: The Barrosa land class, distributed in the valley, has the most suitable
environmental levels, followed by the Polvilla-Barrosa class with very high capacity in terms of
torrential rainfall infiltration, and the Tocura and Polvilla-Charanda classes with high suitability in
the same environmental function. Next is the Charanda class, suitable for the production of food
and biomass and as a component of the nutrient cycle; finally, with more restricted suitability, in
general terms, there is the Polvilla class that stands out as a flora and fauna habitat.
Conclusion: The Barrosa and Charanda land classes have the greatest potential as food and
biomass producers, and as a component of the nutrient cycle; however, these classes correspond
to the area with the largest human settlements, which could cause problems in the supply of
agricultural and livestock products.
Resumen
Introducción: Existen pocos casos en que las funciones ambientales de los suelos hayan sido
evaluadas cuantitativamente utilizando datos de descripciones de perfiles de suelo.
Objetivo: Las funciones ambientales de siete clases de tierras campesinas (Barrosa, Polvilla,
Charanda, Tocura, Cementante, Polvilla/Barrosa y Polvilla/Charanda) de la biosfera Zicuirán-
Infiernillo, México, se evaluaron con el fin de proponer un uso más racional de los suelos.
Materiales y métodos: El software Soil & Environment® se utilizó para evaluar la función del suelo
en el ciclo de agua, producción de alimento y biomasa, ciclo de nutrimentos, hábitat para flora y
fauna, hábitat para la vida humana e infiltración en lluvias torrenciales.
Resultados y discusión: La clase de tierra Barrosa, distribuida en el valle, presenta los niveles
ambientales más aptos, seguida de la clase Polvilla-Barrosa con muy alta capacidad en términos de
infiltración de lluvias torrenciales, y de las clases Tocura y Polvilla-Charanda con aptitud alta en la
misma función ambiental. Posteriormente se encuentra la clase Charanda, apta para la producción
de alimentos y biomasa y como componente del ciclo de nutrimentos; finalmente, con aptitud más
restringida, en términos generales, se encuentra la clase Polvilla que destaca como hábitat de flora
y fauna.
Conclusión: Las clases de tierra Barrosa y Charanda son las de mayor potencial como productoras
de alimento y biomasa, y como componente del ciclo de nutrientes; sin embargo, estas clases
corresponden al área con mayores asentamientos humanos, lo cual podría ocasionar problemas de
abasto de productos agrícolas y pecuarios.
Received: September 21, 2017 / Accepted: May 2, 2018.
Palabras clave: perfil del
suelo; clase Barrosa; clase
Charanda; aptitud del
suelo; funciones del suelo.
Keywords: soil profile;
Barrosa class; Charanda class;
soil suitability; soil functions.
Scientific article http://dx.doi.org/10.5154/r.rchscfa.2017.09.058
www.chapingo.mx/revistas/forestales
Please cite this article as follows (APA 6): Bedolla-Ochoa, C., Bautista, F., & Gallegos, A. (). Environmental functions of
smallholder farmer land classes in the Zicuirán-Infiernillo Biosphere Reserve, Mexico. Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales
y del Ambiente, 24(), -. doi: ./r.rchscfa...
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Introduction
The importance of soils for sustaining human life has
been recognized during the last half century by both
national (Secretaría de Medio Ambiente y Recursos
Naturales [SEMARNAT], ) and international
organizations (Food and Agriculture Organization
of the United Nations [FAO], , , ). One of
the strategies for protecting soil from degradation is
by evaluating its environmental functions (Banwart
et al., ; Bouma, ; Lehmann, ; Lehmann,
David, & Stahr, ), which must be quantitatively
defined through replicable procedures. Likewise,
it is important to analyze these functions in terms
of relative importance, which makes it possible to
establish the particular level of capital and services
in a specific social context, where the ultimate goal
is to provide well-being to human beings and the
environment (Bautista, Gallegos, & Álvarez, ;
Blum, ; Lehmann et al., ).
Through different action plans or strategies, various
authors have recognized and evaluated the following
environmental, economic, social and cultural soil
functions: filtration and regulation of heavy metals,
as a component of the water cycle, food and biomass
production, as a component of the nutrient cycle,
habitat for flora, fauna and human life, transformation
medium, natural and cultural archive, filtration and
infiltration, and organic carbon fixation (Bautista et
al., ; Bouma, ; Brady & Weil, ; Lehmann
et al., ).
Lehmann et al. () and Lehmann and Stahr ()
developed models and software for evaluating soil
functions based on data from soil profiles (TUSEC);
however, the software is impractical and of limited use.
Bautista, Gallegos, and Pacheco () reviewed these
evaluation models and designed a more functional
software called Soil & Environment® that operates in
two directions, as a database for recording information
on soil profiles and for evaluating their functions,
quantitatively, through interpretative models.
Knowledge of soil properties and characteristics is
of great importance; appropriate crop selection and
practices suitable for soil conservation depend on
having this knowledge, thereby ensuring continuous
soil use with minimum loss of quality. Much of this
information is held by farmers, who have accumulated
extensive knowledge about their natural environment
over generations. In this way, based on the knowledge
of farmers, suitable strategies can be designed and
developed to achieve sustainable production systems.
The use of smallholder farmer land classes is very useful
as a means of communication at the local level (Bautista
& Zinck, ) and of technology transfer (Nethononda &
Odhiambo, ; Segura-Castruita et al., ).
Introducción
La importancia de los suelos para el sostén de la vida
humana ha sido reconocida durante el último medio
siglo por organizaciones nacionales (Secretaría de Medio
Ambiente y Recursos Naturales [SEMARNAT], ) e
internacionales (Food and Agriculture Organization of
the United Nations [FAO], , , ). Una de las
estrategias para proteger a los suelos de la degradación
es la evaluación de sus funciones ambientales (Banwart
et al., ; Bouma, ; Lehmann, ; Lehmann,
David, & Stahr, ), las cuales deben ser definidas
cuantitativamente a través de procedimientos
replicables. Asimismo, es importante el análisis de
estas funciones en términos de importancia relativa,
que permita establecer el nivel particular del capital
y servicios en un contexto social determinado, donde
el objetivo final sea proporcionar bienestar a los seres
humanos y el ambiente (Bautista, Gallegos, & Álvarez,
; Blum, ; Lehmann et al., ).
A través de diferentes planes de acción o estrategias,
diversos autores han reconocido y evaluado las
siguientes funciones ambientales, económicas,
sociales y culturales del suelo: filtración y regulación
de metales pesados, componente del ciclo de agua,
producción de alimento y biomasa, componente del
ciclo de nutrimentos, hábitat de flora y fauna, hábitat
de la vida humana, transformación del medio, archivo
natural y cultural, filtración e infiltración, y fijación de
carbono orgánico (Bautista et al., ; Bouma, ;
Brady & Weil, ; Lehmann et al., ).
Lehmann et al. () y Lehmann y Stahr ()
desarrollaron modelos y un software para la evaluación
de las funciones de los suelos con base en perfiles
(TUSEC); sin embargo, el software es poco práctico y de
utilización restringida. Bautista, Gallegos, y Pacheco
() retomaron estos modelos de evaluación y
diseñaron un software más funcional denominado
Soil & Environment® que opera en dos direcciones,
como base de datos para el registro de información
de los perfiles de suelos y para evaluar sus funciones,
cuantitativamente, a través de modelos interpretativos.
El conocimiento de las propiedades y características de
los suelos reviste gran importancia; de ello depende que
los cultivos y las prácticas a realizar sean adecuados para
la conservación del suelo, asegurando su utilización
continua con la mínima pérdida de calidad. Gran parte
de esta información la poseen los campesinos, quienes
han acumulado conocimiento amplio sobre su entorno
natural durante generaciones. De esta manera, a partir
del conocimiento de los agricultores y campesinos,
se pueden diseñar y desarrollar estrategias aptas para
lograr sistemas productivos sustentables. El uso de las
clases de tierras campesinas es de gran utilidad como
medio de comunicación a nivel local (Bautista & Zinck,
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Bedolla-Ochoa et al.
Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente | Vol. XXIV, núm. 3, septiembre-diciembre 2018.
The Zicuirán-Infiernillo Biosphere Reserve (ZIBR) has
great geodiversity, expressed in geoforms, climatic
types and subtypes, and soil groups. However, it is
marked by land-use conflicts and threats, due to the
migration of the rural population into the interior
of the reserve to occupy new lands. Population
growth and immigration cause conflicts that affect
different aspects; on the one hand, the preservation
of the environment, the protection of landscapes and
the conservation of biodiversity and geodiversity and,
on the other, the satisfaction of the basic needs of the
population in this area. Therefore, it is necessary to offer
alternatives to ensure the conservation and protection
of the biodiversity, as well as the social and economic
development of the community. The objective of this
study is to evaluate the environmental functions of
the soils in the Zicuirán-Infiernillo Biosphere Reserve
(ZIBR), using the land classes identified by peasants.
Materials and methods
The study site comprises two zones belonging to
the ZIBR, one a buffer area and the other an area of
influence. The site is located in the municipality of La
Huacana, Michoacán, Mexico, between coordinates
° ’ ” and ° ’ ’’ NL and ° ’ ” and
° ’ ” EL (Figure ), with elevation levels ranging
from to m. The climate is warm subhumid
(Aw) with rain during the summer; the average annual
rainfall is mm and the average annual temperature
is °C (Comisión Nacional del Agua [CONAGUA], ).
Figure 1. Location of the study area in the municipality of La Huacana, Michoacán, Mexico.
Figura 1. Localización de la zona de estudio en el municipio de La Huacana, Michoacán, México.
) y de trasferencia de tecnología (Nethononda &
Odhiambo, ; Segura-Castruita et al., ).
La Reserva de la Biosfera Zicuirán-Infiernillo (RBZI)
posee gran geodiversidad, expresada en geoformas,
tipos y subtipos climáticos, y grupos de suelos. No
obstante, presenta conflictos de uso de la tierra y
amenazas, debido a que existe migración de la población
rural hacia el interior de la reserva, para ocupar nuevos
terrenos. El crecimiento demográfico y la inmigración
causan conflictos que afectan diferentes aspectos; por
un lado, la preservación del ambiente, la protección
de los paisajes y la conservación de la biodiversidad
y geodiversidad y, por el otro, la satisfacción de las
necesidades básicas de la población en esta zona.
Por lo anterior, es necesario ofrecer alternativas
para garantizar la conservación y protección de
la biodiversidad, así como el desarrollo social y
económico de la comunidad. El presente estudio tiene
como objetivo evaluar las funciones ambientales de los
suelos en la Reserva de la Biosfera Zicuirán-Infiernillo
(RBZI), utilizando las clases de tierra identificadas por
los campesinos.
Materiales y métodos
El sitio de estudio comprende dos zonas pertenecientes
a la RBZI; una de amortiguamiento y una de influencia.
El área se localiza en el municipio de La Huacana,
Michoacán, México, entre las coordenadas ° ’ ” y
° ’ ’’ LN y ° ’ ” y ° ’ ” LE (Figura );
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Technicians and producers jointly described soil
profiles of . m in depth or as far as the parent
material allowed. The profiles corresponded to seven
land classes: Barrosa, Polvilla, Charanda, Tocura,
Cementante, Polvilla/Barrosa and Polvilla/Charanda.
The main characteristics of the physical environment
and the morphology of the soil profile were recorded
based on the criteria established by Siebe, Janh, and
Stahr () and FAO (). The physical and chemical
analyses carried out were bulk density, texture, wet and
dry color, pH, organic matter, exchangeable cations (Ca,
Mg, Na, K) and electrical conductivity (SEMARNAT, ).
Using the Soil & Environment® software, information
on soil profiles was evaluated for the following
environmental functions: the water cycle component,
food and biomass production, nutrient cycle
component, habitat for flora and fauna, habitat for
human life and torrential rainfall filtration (Bautista
et al., ; Gallegos, Bautista, & Dubrovin, ). The
evaluations were interpreted based on five classes
representing the capacity of soil functions: very high
(), high (), medium (), low () and very low ().
A geopedological map was made that has the geoforms
as a cartographic base and the land class associations as
a legend (Zinck, Metternicht, Bocco, & Del Valle, ).
The map, developed in ArcGIS .. (Environmental
Systems Research Institute [ESRI], , WGS
datum, Universal Transverse of Mercator [UTM]
projection), was used for mapping the environmental
functions of the land classes.
Results and discussion
Environmental functions of the land classes
The physical and chemical properties of the soils by
horizon (Figure ) were transformed into measurements
of the properties by profile (Table ), which allowed a
better understanding of the functioning of the soil in
an integrated manner, enabling the evaluation of its
environmental functions.
According to Table , the Barrosa land class, distributed
in the valley, has the most suitable environmental
levels, followed by the Polvilla-Barrosa class with very
high capacity in terms of torrential rainfall infiltration
and the Tocura and Polvilla-Charanda classes with high
suitability in the same environmental function. Next
is the Charanda class, suitable for food and biomass
production and as a nutrient cycle component; finally,
with more restricted suitability, in general terms, there
is the Polvilla class that stands out as a habitat for flora
and fauna.
The habitat for flora and fauna is a measure of the
“naturalness” of the site because the degree of dist urbance
presenta elevaciones de a m. El clima es cálido
subhúmedo (Aw) con lluvia durante el verano; la
precipitación media anual es mm y la temperatura
media anual es °C (Comisión Nacional del Agua
[CONAGUA], ).
Los técnicos y productores, de manera conjunta,
describieron perfiles de suelo de . m de
profundidad o hasta donde el material parental lo
permitió. Los perfiles correspondieron a siete clases de
tierra: Barrosa, Polvilla, Charanda, Tocura, Cementante,
Polvilla/Barrosa y Polvilla/Charanda. Las principales
características del medio físico y la morfología del
perfil del suelo se registraron con base en los criterios
establecidos por Siebe, Janh, y Stahr () y FAO
(). Los análisis físicos y químicos realizados fueron
densidad aparente, textura, color húmedo y seco, pH,
materia orgánica, cationes intercambiables (Ca, Mg,
Na, K) y conductividad eléctrica (SEMARNAT, ).
Mediante el software Soil & Environment®, la información
de los perfiles de suelo se evaluó para las siguientes
funciones ambientales: componente del ciclo de agua,
producción de alimento y biomasa, componente del
ciclo de nutrimentos, hábitat para la flora y fauna,
hábitat para la vida humana y filtración en lluvias
torrenciales (Bautista et al., ; Gallegos, Bautista, &
Dubrovin, ). Las evaluaciones se interpretaron con
base en cinco clases que representan la capacidad de
las funciones del suelo: muy alta (), alta (), media (),
baja () y muy baja ().
Se realizó un mapa geomorfopedológico que tiene las
geoformas como base cartográfica y las asociaciones de
las clases de tierra como leyenda (Zinck, Metternicht,
Bocco, & Del Valle, ). El mapa, elaborado en ArcGis
.. (Environmental Systems Research Institute
[ESRI], ; datum WGS , proyección Universal
Transverse of Mercator [UTM]), se utilizó para la
realización de los mapas de las funciones ambientales
de las clases de tierra.
Resultados y discusión
Las funciones ambientales de las clases de tierra
Las propiedades físicas y químicas de los suelos por
horizonte (Figura ) se transformaron a mediciones de
las propiedades por perfil (Cuadro ), lo cual permitió
una mejor comprensión del funcionamiento del suelo
de manera integral, posibilitando la evaluación de sus
funciones ambientales.
Acorde con el Cuadro , la clase de tierra Barrosa,
distribuida en el valle, presenta los niveles ambientales
más aptos, seguida de la clase Polvilla-Barrosa con muy
alta capacidad en términos de infiltración de lluvias
torrenciales y de las clases Tocura y Polvilla-Charanda
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Bedolla-Ochoa et al.
Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente | Vol. XXIV, núm. 3, septiembre-diciembre 2018.
Table 1. Properties of the soils by full profile in the Zicuirán-Infiernillo Biosphere Reserve, Mexico.
Cuadro 1. Propiedades de los suelos por perfil completo en la Reserva de la Biosfera Zicuirán-Infiernillo, México.
Profile key /
Clave del perfil
Land Use /
Uso del
suelo
Depth
(cm) /
Profundidad
(cm)
FE
(kg·m-2) /
TF
(kg·m-2)
FC
(L·m-2) /
CC
(L·m-2)
CEC
(mol·m-2) /
CIC
(mol·m-2)
SOC
(t·h a-1) /
COS
(t·h a-1)
pH OM /
MO
Polvilla ⁄
Cobano-
IG and SV ⁄
PI y VS
. . . . . .
Barrosa⁄P ENCR and
LDF ⁄
GEN y SBC
. . . . . .
Cementante ⁄ RA, LDF
and MF ⁄
AT, SBC
y SM
. . . . . .
Polvilla-
Barrosa ⁄ P
C . . . . . .
Polvilla-
Charanda ⁄
SV and EG ⁄
VS y PE
. . . . . .
Charanda⁄ RA, EG
and SL ⁄
AT, PE y TS
. . . . . .
Toc ura ⁄ C and LDF ⁄
C y SBC
. . . . . .
FE = fine earth, FC = field capacity, CEC = cation exchange capacity, SOC = soil organic carbon, OM = organic matter. Land uses: IG = intensive grazing, ENCR = extensive
nomadic cattle ranching, LDF = low deciduous forest, MF = medium forest, C = crops, RA = rainfed agriculture, EG = extensive grazing, SL = selective logging, SV = secondary
vegetation.
TF = tierra fina, CC = capacidad de campo, CIC = capacidad de intercambio catiónico, COS = carbono orgánico del suelo, MO = materia orgánica. Usos del suelo: PI = pastoreo
intensivo, GEN = ganadería extensiva nómada, SBC = selva baja caducifolia, SM = selva mediana, C = cultivos, AT= agricultura de temporal, PE = pastoreo extensivo, TS = tala
selectiva, VS = vegetación secundaria.
Figure 2. Profiles of the smallholder farmer land classes identified and classified according to farmer knowledge
and IUSS Working Group WRB (2006) for soils of the Zicuirán-Infiernillo Biosphere Reser ve, Mexico.
Figura 2. Perfiles de las clases de tierras campesinas identificadas y clasificadas de acuerdo con el conocimiento
campesino y IUSS Working Group WR B (2006) para suelos de la Reserva de la Biosfera Zicuirán-
Infiernillo, México.
