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Recibido, 01/12/2021 Aceptado, 28/12/2021
Artículo original
DOI:10.25127/aps.20213.821
Idoneidad del territorio para el cultivo sostenible de cacao (Theobroma cacao L.) según presencia de
cadmio en suelos de Amazonas
Land Suitability for Sustainable cultivation of cocoa (Theobroma cacao L.) according to the presence of
cadmium in soils of Amazonas
1,2* 1 1
Nilton B. Rojas Briceño , Manuel Oliva-Cruz , Jesús Rascón
RESUMEN
El cacao (Theobroma cacao L.) se cultiva en múltiples condiciones edáficas, fisiográficas y climáticas; y su
zonificación adquiere importancia para la región Amazonas. Sin embargo, actualmente existe gran preocupación en
la cadena comercial debido a la presencia de cadmio (Cd) en los productos derivados de cacao y en los suelos donde
se cultiva. Por tanto, se revisaron 13 estudios que determinaron la presencia de Cd en suelo en Amazonas. De los
cuales, se utilizaron valores de 104 registros georreferenciados de Cd y, mediante interpolación espacial, se generó
un mapa de riesgo en Amazonas. Las concentraciones de Cd mostraron amplias variaciones, desde 0,05 a 3,54 mg/kg
con una media de 1,56 mg/kg. Se determinó que el 39% del territorio de Amazonas se encuentra por sobre el límite
tolerable para suelo agrícola (≥ 1,4 mg/kg), según la normatividad peruana (Estándares de Calidad Ambiental del
Suelo). El mapa de Cd alerta sobre las zonas de alto riesgo para la zonificación agrícola en Amazonas. También se
sugiere futuras investigaciones detalladas y sistemáticas de las concentraciones de Cd en suelos agrícolas de la
región Amazonas, y el Perú, con un plan de muestreo acorde a la necesidad para la generación de predicciones
mediante interpolaciones espaciales.
Palabras clave: bioacumulación, chocolate, kriging, niveles de cadmio, suelos contaminados.
ABSTRACT
Cocoa (Theobroma cacao L.) is cultivated in multiple edaphic, physiographic and climatic conditions; and its zoning
acquires importance for the Amazonas region. However, there is currently great concern in the commercial chain
about the presence of cadmium (Cd) in products derived from cocoa and in the soils where it is grown. Therefore, 13
studies that determined the presence of Cd in soil in Amazonas were reviewed. Of which values from 104
georeferenced records of Cd were used and, through spatial interpolation, a risk map was generated in Amazonas. Cd
concentrations showed wide variations, from 0.05 to 3.54 mg/kg with a mean of 1.56 mg/kg. It was determined that
39% of the territory of Amazonas is above the tolerable limit for agricultural soil (≥1.4 mg/kg), according to Peruvian
regulations (Environmental Quality Standards of Soil). The Cd map warns of high-risk areas for agricultural zoning
in Amazonas. Future detailed and systematic investigations of Cd concentrations in agricultural soils of the
Amazonas and Peru are also suggested, with a sampling plan according to the need to generate predictions through
spatial interpolations.
Keywords: bioaccumulation, chocolate, kriging, cadmium levels, soil contamination.
1
Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas, Instituto de Investigación para el Desarrollo Sustentable de Ceja de Selva,
Chachapoyas, Perú.
2
Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas, Instituto de Investigación en Ingeniería Ambiental, Chachapoyas, Perú.
*
Autor de correspondencia. E-mail: nrojas@indes-ces.edu.pe
Rev. de investig. agroproducción sustentable (3): , 20 2520-97605 77-85 21 ISSN:
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I. INTRODUCTION
El cacao (Theobroma cacao L.) se cultiva desde el nivel
del mar hasta los 1200-1400 m.s.n.m., en paisajes que
van desde montañas a planicies aluviales y en ambien-
tes secos y pre húmedos (García et al., 2004). Actual-
mente, la ampliación y modernización de la superficie
cacaotera, bajo nuevas estrategias productivas y crite-
rios de competitividad y sostenibilidad, exigen la zoni-
ficación de territorio con adecuadas condiciones biofí-
sicas (clima, suelo, orografía) y de infraestructura (ac-
cesibilidad, poblaciones próximas, etc.) que faciliten la
optimización del cultivo (Reyes et al., 2020).
La zonificación agrícola del cacao, adquiere mayor
importancia en Perú, porque es el quinto país en mayor
cantidad de hectáreas sembradas de cacao en América
Latina y el Caribe (Rosales-Huamani et al., 2020). Es
considerado uno de los principales productores y pro-
veedores de cacao fino; fue el segundo país productor
mundial de cacao orgánico en 2017, con el 48.6% de
las exportaciones de cacao en grano, y donde el 20%
contó con certificación orgánica y comercio justo
(Sánchez et al., 2019).
Sin embargo, actualmente existe gran preocupación en
toda la cadena comercial (productores, exportadores,
importadores y consumidores) debido a la presencia
de cadmio (Cd) en los granos de cacao y a su transmi-
sión directa a sus derivados para consumo humano
(Rosales-Huamani et al., 2020; Zug et al., 2019). El
Cd es un metal pesado distribuido de manera natural
en el ambiente (Sanchez, 2016); pero su presencia en
el suelo ha aumentado como consecuencia de las acti-
vidades antrópicas (uso de fertilizantes fosfatados,
residuos industriales, minería, fundición y gases de los
automóviles) (Covarrubias y Peña, 2017).
Por tanto, este estudio reviso los estudios de Cd en
suelo en Amazonas, una de las principales regiones
cacaoteras de Perú. Luego, se predijo la distribución
espacial de Cd y se alertan de las zonas de riesgo para
la zonificación agrícola de cacao.
II. MATERIAL Y MÉTODO
Búsqueda sistemática de estudios
Para identificar los estudios de determinación de Cd en
suelos de la región Amazonas, se utilizaron los ele-
mentos de la guía para la publicación de revisiones
sistemáticas (Yepes-Nuñez et al., 2021). Se realizó
una búsqueda sistemática booleana por palabras clave
en Google Académico. Se utilizó la sintaxis ("cadmio"
AND "suelo" AND ("Amazonas" OR "Bagua" OR
"Bongará" OR "Chachapoyas" OR "Condorcanqui"
OR "Luya" "Mendoza" OR "Utcubamba") AND "Pe-
rú") en español e inglés. Se revisaron los resultados de
las búsquedas y se desarrolló una hoja de cálculo de
Excel para ingresar datos georreferenciados de Cd en
suelos. También se utilizó la sintaxis ("cadmio" AND
"suelo" AND ("Cajamarca" OR "San Martín" OR "La
Libertad" OR "Loreto" OR "Cajamarca") AND "Pe-
rú") para identificar georreferencias de Cd en suelos
adyacentes a la región Amazonas. Esto por ser de utili-
dad para la interpolación (y no extrapolación) espacial
(Gallardo, 2006).
Interpolación espacial de Cd en suelos
Para generar mapas continuos de distribución de Cd
(con 50 m de resolución espacial) se utilizó la caja de
herramientas Geostatistical Analyst en ArcGIS 10.8.
El proceso se realizó en cuatro pasos: (i) Análisis
exploratorio que incluyó revisar el histograma y la
tendencia de los datos, (ii) Muestreo aleatorio divi-
diendo el 20% de los datos para validación y el 80%
para modelamiento (Iliquín et al., 2020), (iii) genera-
ción del modelo de interpolación, y (iv) validación de
la predicción. Se utilizó la técnica de interpolación
espacial Kriging Ordinario. La técnica de interpola-
ción se validó en base a cuatro estadísticos: coeficiente
2
de determinación (R ), error medio de sesgo (MBE),
error absoluto medio de sesgo (MABE) y raíz del error
cuadrático medio (RMSE). Para el uso de las fórmulas
y la interpretación de los estadísticos se siguió la meto-
dología de Quiñones et al. (2019).
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III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Estudios de Cd en suelos en Amazonas
Se identificaron 13 estudios con reportes georreferen-
ciados de niveles de Cd en el suelo, de los cuales,
nueve se colectaron muestras de suelo en Amazonas y
los otros cuatro fueron elegidos tener datos georrefe-
renciados próximos a la región Amazonas. Todos los
estudios fueron realizados con fines agropecuarios
(Tabla 1). Se colectaron un total de 120 georreferen-
cias de Cd, 104 dentro de la región Amazonas y 16 en
regiones adyacentes (San Martín y Cajamarca). Las
georreferencias en Amazonas son mayores a la colec-
tadas por Rofner (2021) para un estudio reciente de
interpolación de Cd en Perú.
Tabla 1. Estudios de Cd en el suelo de diferentes zonas agrícolas de Amazonas y regiones adyacentes en Perú, utilizadas para la interpolación
espacial
Auto(es) (año) Objetivo del estudio
N° de
puntos
En Amazonas
Oliva-Cruz et al. (2020) Absorción de Cd en árboles de cacao nativo 29
Astonitas (2018) Contaminantes en suelos agrícolas periurbanos 20
Arévalo-Gardini et al. (2016,
2019)
Metales pesados en el suelo, hoja y grano de cacao en
diferentes regiones del Perú
14
Scaccabarozzi et al. (2020) Cd en suelos de cultivo de cacao 13
Meléndez (2021)
Transporte y acumulación de Cd en cinco genotipos de
cacao nativo
13
Tuesta (2022) Bioacumulación de Cd en plantaciones de cacao 7
Oliva-Cruz et al. (2019) Cd en zonas agrícolas de papa 6
Oliva-Cruz et al. (2021) Cd en dos sistemas de producción de café 1
Llatance et al. (2018) Prospección de especies vegetales que acumulen Cd 1
En regiones Adyacentes
Arévalo-Gardini et al. (2016,
2019)
Metales pesados en el suelo, hoja y grano de cacao en
diferentes regiones del Perú
8
Santander et al. (2021)
Cd en suelos, frutos, granos fermentados y secos, licor
de cacao y chocolate
5
Julca (2020) Cd en cacao forastero a diferentes edades 1
GRSM (2019) Cd en parcelas del Proyecto Cacao 1
Vásquez y Celis (2020) Absorción de plomo y Cd en el cultivo de rábano 1
Total 120
Se reportan concentraciones de Cd en el suelo en un
amplio rango de altitudes (de 174 a 3024 m.s.n.m.),
para cinco provincias en 14 distritos de la región Ama-
zonas (Figura 1). Las concentraciones de Cd en el
suelo mostraron amplias variaciones que van desde
0,05 a 3,54 mg/kg y producen una media de 1,56
mg/kg. Estos rangos y media de Cd son similares a los
reportados por Oliva-Cruz et al. (2020) en suelos de
cultivo de cacao nativo en la provincia de Bagua. El
63% (65) de las georreferencias usadas para la interpo-
lación excedieron los niveles máximos permitidos de
1,4 mg/kg, indicado por los Estándares de Calidad
Ambiental del Suelo (ECA Suelo) para suelos agríco-
las (MINAM, 2017). Los datos indicaron que los sue-
los del área evaluada están contaminados por Cd, lo
que puede ser un riesgo potencial por la disposición de
la planta para adsorber el Cd del suelo.
Distribución espacial de Cd en suelos en Amazonas
Las georreferencias de Cd colectadas se concentraron
en los distritos de Copallín (22), Cajaruro (21) La Peca
(15) e Imaza (13) en las provincias de Bagua y Utcu-
bamba. La predicción de la distribución de Cd (Figura
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A
B
C
Figura 1. Dispersión de los niveles de cadmio en el suelo de Amazonas por piso altitudinal (A), provincia (B) y distrito (B).
2
2) presentó R , MBE, MABE y RMSE de 0,557;
0,246; 0,426 y 0,577, respectivamente, calculados con
datos independientes al modelado. Los errores están-
dar propios del modelado muestran los mayores nive-
les en las fronteras de la región, donde hay ausencia de
georreferencias. Los bajos estadísticos de validación
se deben a la distribución espacial heterogénea de las
georreferencias. A saber, para predicciones por inter-
polación espacial, se deben distribuir los puntos de
muestreo de manera homogénea, de preferencia en
grillas (Rosales-Huamani et al., 2020). Aunque este
trabajo es una segunda aproximación a la distribución
de Cd, la primera es de Rofner (2021), se hace necesa-
ria una investigación detallada y sistemática de las
concentraciones de Cd en suelos agrícolas de la región
Amazonas, y el Perú, con un plan de muestreo acorde a
la necesidad para la generación de predicciones
mediante interpolaciones espaciales.
Se determinó que el 39% del territorio de Amazonas se
encuentra por sobre el límite tolerable para suelo agrí-
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Figura 2. Predicción de la distribución de Cd en la Región Amazonas.
cola (≥1,4 mg/kg), según lo establece la normatividad
peruana, ECA Suelo para suelos agrícolas (MINAM,
2017), y el 19% se acerca, pero no excede (1,0–1,4
mg/kg) (Figura 3, Tabla 2). Se difiere de lo expuesto
por Rofner (2021), quién menciona que el 100% del
territorio se encuentra por debajo del límite tolerable
para suelo agrícola. Al superponer la distribución
espacial de Cd con la unión del mapa de superficie
agrícola nacional (MIDAGRI, 2020) y el mapa de uso
de suelo agropecuario de la Zonificación Ecológica y
Económica de Amazonas (GRA y IIAP, 2010), se
determinó que el 61% de dicho territorio supera el
límite tolerable para suelo agrícola. Además, al super-
poner la predicción de Cd con el territorio apto para
cacao según altitud <1200 m.s.n.m. (Arvelo et al.,
2017; García et al., 2004), el 12% de dicho territorio
supera el límite tolerable para suelo agrícola.
No se han reportado estudios sobre el origen del Cd en
los suelos de la región Amazonas. Dado que el estudio
con mayor georreferencias (Oliva-Cruz et al., 2020)
muestreó parcelas manejadas orgánicamente, sin
adición de grandes cantidades de fertilizantes quími-
cos, se puede suponer que gran parte del Cd en los
suelos de Bagua es de origen natural. El Cd se encuen-
tra naturalmente en los suelos en diferentes concentra-
ciones según la región y el tipo de suelo (Alloway,
2012). La meteorización de rocas, la deposición
atmosférica, el material biogénico y los volcanes son
fuentes naturales de Cd en los suelos (Khan et al.,
2017). Además, la descomposición de las hojas y los
residuos de cultivos dentro de la parcela se identifica
como una fuente importante de Cd que se encuentra en
la capa superior del suelo (Jiao et al., 2012).
IV. CONCLUSIONES
Se identificaron nueve estudios que incluyeron reco-
lección y análisis de Cd en muestras de suelo en Ama-
zonas, principalmente enfocados en temas agrícolas.
De estos estudios, se colectaron 104 georreferencias
de concentraciones de Cd en el suelo, que mostraron
amplias variaciones, desde 0,05 a 3,54 mg/kg con una
media de 1,56 mg/kg. Se generó la predicción de la
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Figura 3. Riesgo de cadmio en la idoneidad del territorio para la agricultura y el cultivo sostenible de cacao en Amazonas.
distribución espacial de Cd en Amazonas y se alertan
sobre las zonas de alto riesgo para la zonificación
agrícola.
Es necesaria una investigación detallada y sistemática
de las concentraciones de Cd en suelos agrícolas de la
región Amazonas, y el Perú, con un plan de muestreo
acorde a la necesidad para la generación de prediccio-
nes mediante interpolaciones espaciales.
V. AGRADECIMIENTOS
Al Fondo Nacional de Desarrollo Científico, Tecnoló-
gico y de Innovación Tecnológica (FONDECYT) por
el financiamiento a través de los Proyectos con Contra-
to N° 026-2016-FONDECYT (CINCACAO) y Con-
trato N° 366-2019-FONDECYT (FITOCD), ejecuta-
dos por el Instituto de Investigación para el Desarrollo
Sustentable de Ceja de Selva (INDES CES) e Instituto
de Investigación en Ingeniería Ambiental (IIIA).
VI. CONTRIBUCIÓN DE LOS AUTORES
Todos los autores participaron en la conceptualiza-
ción, metodología, investigación, redacción del
manuscrito inicial, revisión bibliográfica, y en la
revisión y aprobación del manuscrito final.
VII. CONFLICTO DE INTERESES
Los autores declaran no tener conflicto de intereses.
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Tabla 2. Superficie (km ) del territorio de Amazonas según umbral de contenido de Cd en el suelo
Provincia/Región
Superficie por contenido de Cd
≤ 1 mg/kg 1 - 1,4 mg/kg ≥ 1 , 4 mg/kg Total
km
2
% km
2
% km
2
% km
2
Territorio de Amazonas
Bagua 2730,48 47 1814,66 31 1277,48 22 5852,52
Bongará 0,83 0 636,96 21 2384,40 79 3022,19
Chachapoyas 0,00 0 311,98 7 4197,72 93 4511,61
Condorcanqui 14267,15 80 2682,11 15 743,54 4 17871,34
Luya 0,01 0 82,02 3 3010,91 97 3099,54
R, Mendoza 229,57 6 1810,74 49 1682,66 45 3722,96
Utcubamba 290,87 7 696,75 18 2960,78 75 3967,98
Amazonas 17518,91 42 8035,22 19 16257,49 39 42048,14
Territorio agrícola de Amazonas
Bagua 539,22 32 523,11 32 598,29 36 1660,62
Bongará 0,00 0 106,00 11 868,04 89 974,04
Chachapoyas 0,00 0 186,96 10 1656,12 90 1843,07
Condorcanqui 1173,45 58 746,78 37 104,94 5 2025,17
Luya 0,01 0 50,63 3 1800,66 97 1851,30
R, Mendoza 40,56 5 287,21 36 467,30 59 795,07
Utcubamba 228,31 10 645,22 27 1527,72 64 2401,26
Amazonas 1981,55 17 2545,91 22 7023,07 61 11550,53
Territorio con aptitud para cacao de Amazonas
Bagua 2006,93 48 1380,16 33 797,10 19 4184,19
Bongará 0,00 0 152,75 70 65,95 30 218,70
Chachapoyas 0,00 0 0,00 0 36,69 100 36,69
Condorcanqui 12114,09 79 2547,73 17 576,11 4 15237,93
Luya 0,00 0 6,50 4 141,94 96 148,44
R, Mendoza 0,00 0 56,64 39 88,79 61 145,43
Utcubamba 216,89 15 382,79 27 808,63 57 1408,31
Amazonas 14337,91 67 4526,57 21 2515,21 12 21379,70
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