Condición estructural superficial de los suelos bajo siembra directa: Caracterización y génesis

Para asegurar altas tasas de infiltración de agua en los suelos, debe asegurarse la presencia de poros > 50 μm estables, orientados verticalmente, y continuos, expuestos a la superficie de los suelos. En trabajos realizados en la Pampa Ondulada se ha informado la presencia de una agregación de tipo laminar en los primeros centímetros del suelo en planteos de siembra directa (SD) (Morrás et al., 2004; Sasal et al., 2004; Álvarez et al., 2009). La detección de una estructura de este tipo, cuyo arreglo espacial genera porosidad horizontal o planar, representaría una restricción para lograr altas tasas de infiltración. En la actualidad no se conoce, con precisión, cuál es la causa de la formación de estas formas estructurales. Morrás et al. (2004) lo han relacionado con efectos del pasaje de maquinaria, aunque su grado de generalización en el lote, en algunas situaciones, hace suponer otros mecanismos involucrados. Los objetivos del presente trabajo fueron: 1- identificar que factores de manejo (años de SD, cultivo antecesor, materia orgánica, tránsito) se relacionan con la presencia de estructura laminar en planteos de SD continuos y 2- relacionar el espesor de la estructura laminar con la infiltración, densidad aparente y resistencia al corte.

 

El muestreo se realizó sobre un Argiudol Típico serie O´Higgins (Chivilcoy, Buenos Aires). El sistema de producción consiste en rotaciones de pastura con agricultura siendo la secuencia de cultivos trigo/soja de segunda-maíz-soja de primera todo bajo SD. Al realizar rotación con pastura existe la posibilidad de muestrear lotes con distintos años de agricultura bajo siembra directa partiendo de una condición inicial similar. En la Tabla 1 se presentan los lotes muestreados y manejos correspondientes.

En cada lote se diferenció una zona de cabecera y centro de lote. Se consideró como un factor anidado dentro de cada lote y se consideran como dos áreas con distintas intensidades de tránsito. El sector de cabecera es donde se realiza el giro de las máquinas, cargas, descargas lo cual conlleva a tener una alta intensidad de tránsito. En cada sector se trazó una transecta de 200 m y se realizaron 20 evaluaciones elegidas al azar del tipo de estructura presente a lo largo de la misma. Se determinó el tipo de estructura presente: granular, laminar o masiva. En el caso de determinar estructura laminar, se evalúo su desarrollo (mm de espesor). A partir de este censo se calculó en la transecta la proporción de cada tipo estructural. En cuatro de esos puntos se tomó muestras para determinar la DAP (Burke et al., 1986) y cilindros inalterados para las determinaciones de infiltración y resistencia al corte (Pocket Vane Tester; Eijkelkamp) en laboratorio. Sobre una muestra compuesta de varios piques se determinó el contenido de carbono orgánico (COT) por el método de Walkley and Black (Nelson y Sommers, 1982). Se aplicó análisis multivariado (componentes principales; CP) para buscar los principales gradientes de variación entre los lotes evaluados. Los gradientes fueron combinaciones lineales de las siguientes características: años desde la última pastura, número de cultivos agrícolas desde la última pastura, cultivo antecesor (1= maíz; 2=trigo/soja II), ubicación (1=centro de lote; 2= cabecera); proporción de estructura laminar, granular, carbono orgánico, espesor de la estructura laminar. Se utilizó este análisis para determinar los principales factores que describen variaciones en la estructura granular y laminar. Para posteriormente, una vez seleccionados los factores principales aplicar análisis de varianza factorial. Adicionalmente, se estableció la correlación entre las distintas variables estudiadas.

En la Figura 1 se presenta el análisis de CP. El CP1 ordena la frecuencia de estructura laminar en el mismo sentido que la ubicación en el lote, correspondiéndose el aumento de este tipo estructural con la posición de cabecera (mayor tránsito). Con signo contrario o en forma opuesta se ordena la estructura granular y, en dicho sentido, cobra importancia el cultivo antecesor. Si el cultivo antecesor fue trigo/soja de II, la frecuencia de estructura granular es mayor y por lo tanto, la estructura laminar menor. En la Foto 1 se muestra la estructura laminar encontrada. Por otro lado, otros posibles factores relacionados con la frecuencia de estructura laminar, era el número de años desde la última pastura o el número de cultivos agrícolas desde la última pastura y el carbono orgánico. Estos factores cobran importancia en el CP2, siendo baja la incidencia en el primer eje. El carbono orgánico presentó un valor promedio de 3 % sin diferencias entre las condiciones evaluadas, siendo su valor alto correspondiéndose a estratificación de COT en planteos de SD.

 

Figura 1. Gráfico de componentes principales. Los vectores indican el peso relativo de las variables en cada eje. LAMINAS; GRANU: proporción de estructura laminar o granular en la situación evaluada; CULTANT: cultivo antecesor (1= maíz; 2=trigo/soja II), ubicación (1=centro de lote; 2= cabecera); AÑOS DESDE PASTURA: años desde la última pastura, Nº CULTIVOS: número de cultivos agrícolas desde la última pastura, ESPESOR: espesor promedio de la estructura laminar.

Foto 1. Estructura laminar en los primeros centímetros del suelo.

 

Surge de este análisis preliminar que, de los factores evaluados, el cultivo antecesor y la ubicación en el lote (intensidad de tránsito) fueron los factores relacionados con la frecuencia de la estructura laminar y granular. En consecuencia, se procedió al análisis de los datos con diseño de parcelas divididas donde la parcela principal es el cultivo antecesor (trigo/soja II o maíz) y la subparcela es la ubicación en el lote (centro o cabecera). La frecuencia de estructura tanto laminar (Figura 2A) como granular (Figura 2B) presentó interacción entre el cultivo antecesor y la ubicación. En el caso de la estructura laminar la menor frecuencia se presentó en trigo/soja de II en el centro del lote. El resto de las situaciones demuestran altas frecuencias de estructura laminar. La situación inversa ocurre con la estructura granular.

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Figura 2. A) Frecuencia de estructura laminar para la interacción cultivo antecesor (CULTANT) x ubicación en el lote (UBICACION). Se presenta en el recuadro el resultado del ANVA con diseño de parcelas divididas. Letras distintas indican diferencias significativas entre centro y cabecera para cada antecesor evaluado. B) Ídem para la frecuencia de estructura granular.

La misma tendencia se observó en el espesor de la estructura en láminas (Figura 3). En la secuencia trigo/soja de II en el centro de lote, la estructura en láminas alcanzó un espesor de 2 cm, mientras que en el resto de las situaciones rondó los 5,5 cm. Ello indica que las situaciones que presentaron mayor frecuencia de estructura laminar también presentaron mayor espesor o desarrollo de la misma. Cuanto mayor fue el espesor o desarrollo de la capa con estructura laminar menor fue la infiltración (r= -0,3373; P= 0,0219) y mayor la resistencia al corte (r= 0, 2969; P= 0,045). Por lo tanto, se pone en evidencia el efecto negativo de este tipo estructural sobre la dinámica de ingreso de agua al suelo.

Del análisis de los resultados surgen tres ejes de discusión: 1- la amplia generalización de la estructura laminar en las situaciones evaluadas, 2- el efecto positivo sobre la agregación del doble cultivo trigo/soja de II y finalmente 3- el efecto negativo del tránsito visualizado en la ausencia de un efecto positivo del doble cultivo en la situaciones de cabecera (alto tránsito). En referencia a lo general de la estructura laminar en los lotes, trabajos internacionales y nacionales informan este tipo estructural en planteos de SD (Kay et al., 1985; Shipitalo y Protz, 1987; VandenBygaard et al., 1999b; Bonel et al., 2005; Sasal et al., 2006; Álvarez et al., 2009;). En la formación de agregados intervienen factores abióticos y bióticos. En ausencia de congelamiento-descongelamiento la formación abiótica de agregados está relacionada con la conformación de grietas por alternancia de ciclos de humedecimiento y secado que van llevando a la expansión volumétrica del suelo. Los suelos de la Pampa Ondulada presentan arcillas de tipo illítica con baja capacidad de expansión. Sin embargo, en trabajos recientes se estableció que, pese a su carácter limoso, los suelos de la región poseen cierta capacidad de dilatación durante los ciclos de humedecimiento-secado (Barbosa et al., 1999; Cosentino y Pecorari, 2002; Taboada et al., 2004).
Uno de los mecanismos hasta ahora poco explorados es el desarrollo de “hinchamiento diferencial” por rápido humedecimiento, según lo describe Dexter (1988). Este mecanismo se basa en la generación de estreses de tensión por el contacto entre el agua (potencial mátrico 0) y capas superficiales de suelo muy seco (potenciales mátricos muy negativos).

Figura 3. Espesor o desarrollo de la estructura laminar para la interacción cultivo antecesor (CULTANT) x ubicación en el lote (UBICACION). Se presenta en el recuadro el resultado del ANVA. Letras distintas indican diferencias significativas entre las situaciones.

Como resultado, se genera presiones de aire entrampado en los poros, que da lugar a la formación de grietas orientadas en forma paralela al frente de humedecimiento (Dexter, 1988). El otro mecanismo de agregación y estabilización está asociado con los factores biológicos. En tal sentido, y entrando en el segundo eje de discusión, los resultados muestran que la presencia de raíces continua todo el año en el cultivo trigo/soja de II aumentó la proporción de agregación granular. Ello resalta, la importancia del “binding” o enredado por raíces en suelos limosos con arcillas no expansibles como mecanismo de agregación. Para corroborar o reafirmar esta idea se procedió a realizar el censo estructural en una pastura del mismo establecimiento en el tercer año a partir de su implantación. Tanto el censo realizado sobre la cabecera como en el centro del lote de la pastura evidenciaba agregación granular producto del enredado de las raíces. Otro factor que podría colaborar en la situación de doble cultivo es el distanciamiento entre hileras del trigo. La siembra de este cultivo podría generar una ruptura mecánica superficial de la estructura laminar y posterior, estabilización con raíces. Finalmente, el último eje de discusión es el tránsito. En las condiciones de cabecera (alto tránsito), en forma independiente del cultivo antecesor, el tipo estructural dominante es desfavorable (laminar y masiva). Por lo tanto, hay que considerar al tránsito como un factor adicional que favorece el desarrollo y persistencia de este tipo estructural. El efecto del pasaje de rodados conduce desde la creación de estructura laminar hasta la estructura masiva. Horn et al. (2003) utilizando un sistema de sensores observaron que la primera pasada del tractor posee un componente de fuerza vertical hasta los 2 cm y luego se puede observar un desplazamiento horizontal del suelo. Este desplazamiento horizontal resulta en estructura de tipo laminar. Slowinska-Jurkieviewicz y Domzal (1991) evaluaron los cambios estructurales producidos por el pasaje de las ruedas delanteras y traseras del tractor sobre un suelo limoso y otro arenoso. El análisis de la microestructura mostró que el tránsito repetido produjo mayores cambios en el suelo limoso. En este suelo, luego de tres pasadas se formaba una estructura laminar con fisuras regulares horizontales pudiendo asumir que las mismas eran causadas por el corte del suelo (soil shearing) y el desplazamiento como resultado del desplazamiento de las ruedas del tractor.

 

El presente trabajo fue subsidiado por el UBACYT G403 programación 2008-2010 y 20020100100257, programación 2011-2014.