Erosión eólica en maíz y girasol bajo tres sistemas de labranza en un suelo de la región semiárida pampeña

La erosión eólica es uno de los procesos de degradación mas importantes en regiones áridas y semiáridas del mundo (Peterson et al., 2006), incluyendo la región semiárida pampeana Argentina (RSPA) (Buschiazzo et al., 1999).

La erosión eólica en suelos cultivados depende principalmente de la cobertura con el canopeo de los cultivos, malezas, residuos y agregados no erosionables (ANE). La efectividad de aquellos parámetros en controlar la erosión eólica ha sido cuantificada separadamente en condiciones controladas en estudios con túnel de viento (Fryrear, 1984; Bilbro and Fryrear, 1994; Armbrust and Bilbro, 1997). Coberturas del 30% con residuos yacentes controlan el 70 % de la erosión eólica potencial de un suelo, mientras que coberturas del 30% con el canopeo de un cultivo controla el 90 % de la erosión eolica potencial (Fryrear et al., 1998).

Poco se conoce del efecto combinado de los residuos, canopeo del los cultivos y la rugosidad sobre la erosión eólica en cultivos de verano en condiciones de campo. Algunos estudios previos han estimado la erosión eólica en cultivos de invierno, pero no hay trabajos en cultivos de verano (Mendez & Buschiazzo, 2010; Merril et al., 1999; Merril et al., 2004).

Los cultivos de verano mas importantes en la provincia de La Pampa son el girasol con 200000 ha y el maíz con 125000 ha (REPAGRO, 2005). A pesar de la importancia de maíz y girasol poco se conoce acerca de la dinámica de la cobertura vegetal y su efecto sobre la erosión eólica. A partir de los datos de cobertura y datos climáticos es posible estimar la erosión eólica utilizando la Ecuación Revisada de la Erosión eólica (RWEQ) que es un modelo adecuado para predecir la erosión eólica en la RSPA (Buschiazzo & Zobeck, 2008; Fryrear et al., 1998).

El objetivo de este trabajo fue evaluar la evolución de la cobertura sobre maíz y girasol en tres sistemas de labranza y su efecto sobre la erosión eólica.

 

Este estudio se llevo a cabo en el modulo de labranza de la facultad de Agronomía de la Universidad Nacional de La Pampa, Argentina (Fig. 1). La precipitación media anual es de 764 mm, la temperatura media anual de 15.5ºC y los vientos predominantes del norte y del sur, con ráfagas de viento que pueden superar los 60 km h-1 durante la primavera y el verano (Casagrande & Vergara, 1996). El suelo del sitio de estudio es un Haplustol Entico con un horizonte A que contiene 2.37% de materia orgánica (MO), 12.8% de arcilla, 62.0% de arena, 25.2% de limos libres, un ph de 6 y 19 mg kg-1 de P (Extraíble Bray).

Figura 1: Localización del lugar de estudio y distribución especial de las parcelas de muestreo.

Se establecieron 6 parcelas con maíz y girasol bajo labranza convencional (LC), siembra directa (SD) y labranza vertical (LV). En cada parcela se medio cada 15 días la cobertura del suelo con el canopeo de cultivos, residuos, malezas y agregados no erosionables (ANE) durante los años 2005 y 2006. La cobertura se evaluó por triplicado utilizando fotografías digitales siguiendo el procedimiento descripto por Mendez & Buschiazzo (2010). Los cultivos antecesores a maíz y girasol se muestran en la tabla 1. Durante el barbecho, las malezas fueron controladas con rastra de doble acción en LC y rastra doble acción y cincel en LV. Después de la siembra en LC y LV, y durante todo el periodo de cultivo en SD, las malezas fueron controladas con herbicidas (glifosato, 2-4D e imazetapir).

Una estación meteorológica automática “Davis Advantage Pro” registro la velocidad del viento a 2 m de altura, la temperatura del aire y la precipitación. Esto parámetros se utilizaron para calcular la erosividad climática representada por el factor climático (FC) mensual. (Eq. [1] y Tabla 2) (Panebianco & Buschiazzo, 2008). La erosión eólica fue estimada con la versión independiente de la Ecuación Revisada de la Erosión Eólica (RWEQ, Fryrear et al., 1998), desarrollada por Zobeck (comunicación personal) en una hoja Excel. Este modelo se encontró adecuado para predecir la erosión eólica en la RSPA (Buschiazzo & Zobeck, 2008),

donde U es la velocidad del viento media anual a 10 metros de altura expresada en m s-1, P es la precipitación acumulada mensual en mm y T es la temperatura media mensual expresada en ºC.

Para poder estimar la erosión eólica el modelo RWEQ se cargo con la siguiente información de cada parcela: MO, arcilla, limo, velocidad del viento promedio de 1 minuto, cobertura con residuos, canopeo de los cultivos, malezas y ANE. La erosión eólica fue estimada en aquellos periodos donde la velocidad del viento fue superior a 5 m s-1 a 2 m de altura (Fryrear et al., 1998).

Los resultados obtenidos fueron analizados con análisis de la varianza (ANOVA) y con el test de diferencias de medias (LSD).

 

La figura 1 muestra la evolución de la cobertura total del suelo (CTS) y la cantidad de materia erosionado en cada tormenta desde el inicio del barbecho hasta que el cultivo fue lo suficientemente grande para que la erosión eólica sea despreciable. Una figura similar a la figura 1 fue obtenida para cada cultivo en los tres sistemas de labranza y dos años evaluados (Datos no presentados por restricciones de espacio). Los resultados indican que un periodo de mínima cobertura y máxima susceptibilidad a la erosión eólica ocurre alrededor de la fecha de siembra de los cultivos de verano en los tres sistemas de labranza en los dos años evaluados.

La erosión eólica estimada con la RWEQ vario entre 6 y 17409 kg ha-1 (Figura). Estos valores son mayores que aquellos encontrados por Mendez & Buschiazzo (2010) para 3 variedades de trigo de distinto ciclo en LC, SD y LV (5 a 1817 kg ha-1). Las diferencias entre trigo y los cultivos de verano están relacionadas a la erosividad climática a lo largo del año. En factor climático (FC) promedio para el periodo abril-agosto (cultivo de inverno) fue de 20 en 2005 y de 67 en 2006 (Mendez & Buschiazzo, 2010), mientras que el FC promedio para el periodo julio-diciembre (cultivos de veranos) fue 42 en 2005 y 112 en 2006 (Tabla 2). Estos datos muestran que el uso de cultivos de invierno puede ser una práctica efectiva para reducir las pérdidas de suelo RSPA.

Figura 1: Evolución de la cobertura total del suelo (CTS) para Maiz de 2006 en CT. La flecha indica la fecha de siembra.

La erosión eólica durante el periodo de crecimiento del cultivo fue entre 2 y 10 veces superior a la del periodo de barbecho, dependiendo del año, cultivo y sistema de labranza (Figura 2). Estos resultados están relacionados con el FC promedio el cual fue de 33 y 94 para el periodo de barbecho y 51 y 130 para el periodo de crecimiento del cultivo en 2005 y 2006 respectivamente (Tabla 2). La mayor pérdida de suelo durante el periodo de crecimiento del cultivo estuvo directamente relacionada a la mayor erosividad climática y al decrecimiento en la cobertura del suelo durante los primeros estadios de desarrollo del cultivo. Estos resultados son diferentes a aquellos reportados por Mendez & Buschiazzo (2010) para cultivos de invierno (Trigo), donde la erosión eólica durante el periodo de crecimiento fue menor respecto del periodo de barbecho.

Figura 2: Erosión eólica durante el barbecho y el periodo de crecimiento del cultivo de girasol y maíz en tres sistemas de labranza, donde G girasol, M maíz, LC labranza convencional, SD siembra directa, LV labranza vertical, 05 2005 y 06 2006.

La erosión eólica mas alta fue estimada durante los primeros estadios de crecimiento de girasol y maíz sobre LC y LV en 2006. La abundante precipitación ocurrida en octubre de 2006 (Tabla 2)
destruyo los ANE dejando la superficie del suelo después de la siembra susceptible a la erosión eólica. La escasa protección del suelo junto a la alta erosividad climática de octubre, noviembre y diciembre de 2006 produjeron grandes cantidades de pérdidas de suelo (ver el FC en la Tabla 2). Un corto periodo húmedo seguido de un periodo seco y ventoso puede producir, sobre todo en sistemas de labranza con remoción de suelos, importantes pérdidas de suelo. Sin embargo en SD de 2006, donde la CTS fue escasa, la erosión eólica estimada fue mayor a 1000 kg ha-1 y excedió el nivel tolerable encontrado por Verheijen et al. (2009). La escasa cobertura durante el periodo de cultivo de girasol en SD de 2006 fue producto de la larga residualidad de las emidazolinonas y sulfonilureas aplicados en los cultivos previos y al largo periodo de tiempo entre la cosecha del cultivo antecesor (Trigo) y el la siembra de girasol en 2006. Merrill et al. (1999) y Mendez & Buschiazzo (2010) también mostraron que la operación de siembra en SD puede decrecer la cobertura por debajo de 50% incrementando dramáticamente los riesgos de erosión eolica. Merrill et al. (2004) encontraron que un suelo franco limoso con girasol bajo SD estuvo sujeto a niveles considerables de erosión eólica cuando ocurrieron eventos erosivos con alta energía del viento.

La erosión eólica promedio para los dos cultivos analizados fue mayor en LC (5200 kg ha-1) y LC (6590 kg ha-1) que en SD (280 kg ha-1) (p<0.05). La perdida de suelos en LC y LV excedió los valores tolerables de 300 a 1400 kg ha-1 encontrados por Verheijen et al. (2009). En tanto que la perdida de suelo promedio en SD se encontró dentro de los niveles aceptables. Estos resultados se debieron a la mayor cobertura con residuos presente en SD comparado con LC y VT. Nuestros resultados coinciden con aquellos de estudios previos en la región semiárida pampeana y en otras regiones del mundo, donde SD fue encontrada como una practica de manejo efectiva para reducir la perdida de suelo por erosión eólica (Merrill et al. 1999, López et al. 2003, Thorne et al. 2003).

La erosión eólica promedio para los dos cultivos de veranos en los tres sistemas de labranza analizados fue en 2005 (820 kg ha-1) menor que en 2006 (4023 kg ha-1), como consecuencia de que el FC promedio en 2005 fue de 42 mientras que el FC promedio de 2006 fue de 112 (Tabla 2). El mayor FC de 2006 se debió a la mayor velocidad del viento y la mayor temperatura registrada en este año (Tabla 2). La erosión eólica en 2005 fue entre 2.4 (maiz en LC) y 72 (girasol en SD) veces menor que aquella estimada para 2006 dependiendo del cultivo y del sistema de labranza. Sin embargo la variación interanual de la erosión eólica encontrada en este estudio fue menor a la reportada por Merril et al. (1999) quienes estimando la pérdida de suelo con la RWEQ sobre una rotación bianual del cultivo de trigo encontraron que en el periodo 1989-1991 la erosión eólica fue de 11 a 6100 veces menor que en el periodo 1992-1994 para un Typic Haploborolls.

Para los tres sistemas de labranza y los dos años evaluados, la erosión eólica promedio en girasol (5070 kg ha-1) fue mayor que en maíz (2976 kg ha-1). Sin embargo, en 2005, la erosión eólica promedio de los tres sistemas de labranza fue en maíz (1336 kg ha-1) mayor que en girasol (305 kg ha-1), mientras que en 2006 la erosión eólica promedio de los tres sistemas de labranza fue en girasol (9379 kg ha-1) mayor que en maíz (4617 kg ha-1).

Estos resultados tienen que ver con el cultivo antecesor y su efecto sobre la CTS durante el barbecho y los primeros estadios de crecimiento de los cultivos posteriores. En 2005 el cultivo antecesor a maíz fue soja y en girasol cultivo antecesor fue maíz (Tabla 1). De acuerdo con estudios previos, la contribución de residuos de maíz es mayor que la contribución de residuos de soja y además la velocidad de degradación de los residuos de soja es superior a la de los residuos de maíz (Ormeño & Quiroga 2001; Broder & Wagner, 1988). La soja contribuye con menor cantidad de residuos los cuales son degradados en un periodo corto de tiempo y esto explica porque la erosión eólica en 2005 fue en maíz mayor que en girasol. Por el otro lado, en 2006 el cultivo antecesor a maíz fue maíz y el cultivo antecesor a girasol fue trigo el cual fue sembrado sobre un rastrojo de girasol clearfield (Tabla 1).

El largo efecto residual de los herbicidas aplicados al girasol clearfield (Imazetapir) y al trigo (metsulfuron) limitaron la emergencia de malezas y la generación de cobertura y el largo periodo de tiempo entre la cosecha y la siembra de girasol favoreció la degradación de los residuos. Todo esto explico porque la erosión eólica en 2006 fue mayor en girasol que en maíz. Nuestros resultados muestran que la erosión eólica depende más cultivo antecesor y del manejo previo que del cultivo de verano analizado.

 

Un periodo de mínima cobertura y máxima susceptibilidad a la erosión eólica ocurre alrededor de la fecha de siembra de los cultivos de verano en los tres sistemas de labranza. SD fue el sistema de labranza más eficiente para controlar la erosión eólica, aunque en algunos casos la erosión eólica fue superior los niveles tolerables. La dinámica de la cobertura vegetal y las condiciones climáticas mostraron que la erosión eólica puede superar los niveles tolerables en cualquiera de los sistemas de labranza y cultivos de verano estudiados. Los resultados indican que la erosión eólica depende más del cultivo antecesor y su manejo que del propio cultivo de verano. El cultivo de trigo es la mejor alternativa para controlar la erosión eólica en la RSPA respecto de los cultivos de verano.

 

Este estudio fue financiado por el CONICET, la ANPCyT, UNLPam y el INTA.

 

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