Sistemas de labranza, el carbono y propiedades hidráulicas de hapludoles

Las labranzas modifican las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos. Los sistemas que mantiene cobertura vegetal sobre la superficie, denominados conservacionistas, mejoran sus características físicas con respecto a sistemas convencionales y constituyen valiosas herramientas para detener la degradación y mantener su calidad ambiental ya que reducen las perdidas por erosión y facilitan el secuestro de carbono (Dickey et al., 1994).

La región pampeana ha experimentado cambios profundos en los sistemas de labranza (Taboada et al., 2007). Entre 1980 y 1990 se expandió aceleradamente la técnica de SD en reemplazo de la labranza convencional (LC) (Oesterheld, 2008).Esta última, por la acción física directa, destruye los macroagregados y provoca la pérdida de su estabilidad (Eiza et al., 2005) y una oxidación violenta de la MOS del suelo, con una liberación casi inmediata de fertilidad, a costa del contenido de MOS (Richmond y Rillo, 2006). Esta modalidad de producción, intensificó los procesos de degradación de los suelos con un progresivo deterioro de la capacidad productiva, incrementando los riesgos de sequía, mayores costos de producción y descenso de los rendimientos (Casas, 2003).

La cobertura con rastrojo asociada a la SD reduce las pérdidas de humedad por evaporación, aumenta la infiltración y disminuye la velocidad de los escurrimientos superficiales, permitiendo controlar la erosión (Domínguez et al., 2001).

La MOS presente en el suelo cumple múltiples funciones relacionadas a las propiedades físicas y químicas. Entre estas últimas cumple un rol fundamental en el abastecimiento de nutrientes a los cultivos (Richmond y Rillo, 2006).

Entre las propiedades físicas del suelo la dap permite evaluar si el manejo que se le está dando al suelo produce compactación dificultando el crecimiento de los cultivos. La dap varia con la textura, estado de agregación, MOS y manejo del suelo (Blanco Sepúlveda, 2009).

La conductividad hidráulica saturada (Ksat) es una característica de mucha importancia en estudios de riego, drenajes, conservación y recuperación de suelos, ya que cuando su valor decrece hasta 0.5 cm/h, el riego y el drenaje pueden dificultarse, lo que a su vez reduce considerablemente el potencial agrícola de los suelos (Laurent et al., 1998). La Ksat, además de influir sobre la distribución de las aguas en el perfil del suelo y la facilidad de drenar los terrenos encharcados, puede también contribuir notablemente a elevar el grado de erosión al aumentar las aguas de escorrentía, en áreas con pendiente, por una disminución de la capacidad de infiltración de los suelos.

Por la importancia de lo expuesto anteriormente, los objetivos de este trabajo fueron: evaluar el efecto de sistemas de labranza sobre propiedades hidráulicas de los suelos y analizar su relación con variables edáficas.

 

Se tomaron muestras en campos de productores en 9 de Julio, provincia de Buenos Aires, correspondiente a suelos Hapludol éntico de la serie Norumbega (INTA hoja 3560-25,1992). Los lotes muestreados siguen un trabajo anterior (Heredia et al.,2010). Se los dividió teniendo en cuenta el sistema de labranza utilizado siembra directa (SD) (lotes de los establecimientos Navidad, Arapey, Los amigos, La corona) y labranza convencional (LC) (establecimientos El Talero, Virgen, Mediodía, Jabalí, San Miguel), son lotes de distinta cantidad de años bajo cada sistema, con períodos de agricultura continua y rotaciones con pasturas. El lote virgen citado por Heredia et al. (2010) fue roturado, e incorporado a agricultura.

El Cox se analizó por Wlakley y Black y la textura por Bouyoucos. Para el caso de la determinación de la dap se utilizó la fórmula de peso/volumen (Baver, 1956 y Goddard et al, 1971). Para el análisis de Ksat se utilizaron muestras no disturbadas manteniendo una carga constante de agua de 1 cm, se realizó el cálculo con la fórmula deducida de la ley de Darcy (Montenegro et al., 1990). Se emplearon análisis estadísticos clásicos, como análisis de varianza y prueba de Tukey, para la comparación de medias entre sistemas de labranza utilizando paquete estadístico Statistix 7.0.

 

Comparación de niveles de Cox entre SD y LC

Los valores de Cox pueden observarse en la Tabla 1, estos valores son pobres a muy pobres, disminuyendo su contenido a medida que aumentan los años de uso agrícola.

Tabla 1: Valores medios de Cox en lotes cona igual cantidad de años de agricultura y diferentes sistemas de labranza.

(*)Letras iguales en la fila indican ausencia de diferencias significativas (α=0.05)

El análisis de Cox no arrojó diferencias significativas entre los sistemas de labranza comparados (Tabla 1). Estos datos coinciden con los de Meaguad (2010), quien analizó Cox en los mismos suelos que en el presente trabajo.

La falta de diferencias significativas en los contenidos de Cox se debe fundamentalmente a la variabilidad de los datos inherentes al uso de la tierra.

En los lotes de El Jabalí, Navidad, Arapey y La Corona, el dato de Cox pudo ser afectado debido a que en el lote El Jabalí (lote bajo LC) y Navidad (lote bajo SD) pasaron a pastura en el año 2005 y el muestreo se realizó en 2010, por lo que el valor de Cox fue afectado por el efecto de las pasturas. En los lotes La Corona y Arapey (lotes bajo SD) se utilizaron los rastrojos para la actividad ganadera por lo que el efecto que tuvieron los rastrojos sobre esta variable, se supone, fueron inferiores.

Comparación de niveles de Cox entre SD y LC para diferentes años de agricultura

La evolución del nivel de Cox muestra una tendencia descendente en el tiempo, para el caso de LC, mientras que en SD no se observa variación significativa.

En la comparación del Cox entre sistemas de labranza, para diferentes años de agricultura, se observa diferencia significativa solo para los lotes de 17 años de agricultura continua, no así para los de 11 y 14 años y pasturas de 5 años (Tabla 1).

Para los lotes de 11 y 14 años, si bien no hay diferencia significativa en los niveles de Cox, entre diferentes sistemas de labranza, se puede visualizar un leve incremento en los lotes de SD. Cabe destacar que en los lotes Arapey (11 años) y La Corona (14 años), que están bajo SD, los rastrojos son utilizados para la actividad ganadera. Esta acción podría ser motivo de un menor contenido de Cox en suelo, debido a que los animales consumen el rastrojo.

Evolución de los niveles de Cox desde el año 2004 al año 2010

En el análisis de Cox en el período considerado no se encontró diferencia significativa en el contenido de Cox a través de los años en ambos sistemas de labranza, pero se observa aumentos en el porcentaje de Cox para el caso de SD de 18.93% y reducciones de 5.40% para LC (Tabla 2).

Tabla 2: Variación del Cox a través de los años y ΔCox%.

Letras diferentes en las columnas indican diferencias significativas (α=0.05). Los valores de Cox 2004 y 2010 fueron extraídos de los trabajos realizados por Fage y Meaguad respectivamente.

Comparación de propiedades físicas entre sistemas de labranza SD y LC.

En la Tabla 3 y Figuras 1 y 2 se ve la relación entre las distintas variables y el sistema de labranza analizado.

Tabla 3: Propiedades encontradas en los suelos sometidos a diferentes sistemas de labranza.

S.L. (Sistema de labranza).

En la figura 1 se observa la influencia que ejerce el Cox sobre la dap, en este modelo lineal se obtuvo un coeficiente de correlación significativo de de 0.885, (p< 0.01) a través del cual puede deducirse que un 88.5% de la disminución de la dap se debe al incremento en el porcentaje de Cox contenido en el suelo.

Con respecto a la dap no se observan diferencias significativas entre sistemas de labranza (figura 1) pero se ve una tendencia a disminuir bajo SD. Si observamos la evolución a través de los años, a partir de los 11 se puede visualizar que la dap en SD empieza a ser menor que en aquellos lotes bajo LC (Figura 2). En el caso de los lotes Arapey y La Corona los rastrojos son utilizados para la ganadería, los cuales podrían ser afectados por el pisoteo de los animales provocando la destrucción de la estructura y el aumento de la dap. También cabe destacar que los animales consumen el rastrojo y por ende el aporte de carbono al sistema es menor.

Del análisis de la Tabla 3, se observa que no hay diferencias significativas entre sistemas de labranza, con respecto a la Ksat, pero hay un leve aumento a favor de la SD. Cuando analizamos la misma variable en función del Cox se observa que a medida que aumenta el porcentaje de Cox aumenta la Ksat (Figura 3). La MO contribuye considerablemente en la formación de estructura del suelo, disminuye la compactación y mejora la macroporosidad del mismo, con lo cual se facilita la entrada y movimiento del agua en el suelo y por ende la Ksat (Moliné,1986). Resultados similares, fueron encontrados por Free et al. (1940) quienes sostuvieron que cualquier aumento en el contenido de la MOS en la superficie del suelo o en el subsuelo, significa un incremento en la Ksat. La influencia que el Cox ejerce sobre la Ksat, se ve reflejada en el modelo de regresión lineal, el R2 es de 0.866 p<0.01, con lo cual puede deducirse que un 86.6% del aumento de la K se debe a incrementos en el Cox.

También se analizó la relación entre la Ksat y la dap: Se observa que (figura 4) a medida que aumenta la dap la K decrece. Este comportamiento puede ser debido a que el aumento de la dap trae como consecuencia una disminución de los poros más grandes, con el consecuente incremento de los microporos, lo cual genera una disminución de la Ksat. Para esta situación, se pude afirmar que el 77.7% p<0,01de disminución de la Ksat se debe a incrementos en la dap. Esto coincide con expuesto en el trabajo de Filgueira et al. (2006), quienes indican que el comportamiento de Ksat es muy dependiente del volumen de poros y, en este caso, explicaría en gran medida la forma en que se conduce el agua hacia el interior del perfil.

Además se analizó la relación entre la Ksat y los años de agricultura (Tabla 3) se observa la evolución de la Ksat a través de los años de agricultura. Como se visualiza, ésta tiene una tendencia decreciente con el aumento de los años para el caso de LC; en cambio para SD se observa al inicio una disminución que a partir de 14 años empieza a recuperarse, esto puede estar relacionado con el incremento en el porcentaje de Cox, ya que contribuye considerablemente en la formación de estructura del suelo, disminuye la compactación y mejora la macroporosidad del mismo, facilitándose la entrada y movimiento del agua en el suelo y por ende la Ksat.

También se evaluó la disponibilidad de agua útil, comparando sistemas de labranza, SD y LC, con igual cantidad de años de agricultura, estos valores se observan en la Tabla 4.

Se puede observar que el agua útil es mayor en los lotes bajo SD, esto puede deberse a la influencia que ejerce la MOS sobre la retención de humedad. Según Álvarez et al. (2004) la formación de un gramo de MOS por kilo de suelo mejora de 3 a 5 mm la capacidad de almacenamiento de agua.

En los lotes con 17 años bajo labranza continua, el mayor porcentaje de agua útil se da en el lote Mediodía (LC). Esto puede deberse a que Los Amigos tiene un 12.5% más de arena, lo cual puede estar influenciando en la retención de humedad.

 

En la comparación del Cox entre sistemas de labranza puede decirse que si bien en SD hay un incremento con respecto a la LC, este no alcanza a ser significativo desde el punto estadístico (1.56% SD y 1.40% LC). Cuando se comparó los niveles de Cox entre sistemas de labranza para diferentes años de agricultura se encontró una tendencia descendente en el tiempo, para el caso de LC, mientras que en SD no se observa variación. Observándose diferencia significativa solo para los lotes de 17 años de agricultura continua (1.48%SD y 0.91LC). Al analizarse la evolución de los niveles de Cox, desde el 2004 al 2010, no se encontró diferencias significativas en el contenido de Cox, pero si un aumento para el caso de SD (18.93%) y una disminución para LC (5.4%). En la comparación de las propiedades físicas entre sistemas de labranza no se encontró diferencia significativa en la dap, aunque si una tendencia a disminuir bajo SD a partir de los 11 años bajo este sistema, no se encontró diferencia significativa en la Ksat, aunque si una leve tendencia a favor de la SD. Con respecto al análisis hídrico se pudo concluir que hay una mayor disponibilidad de agua en los lotes bajo SD, excepto en el caso donde se utilizan los rastrojos como alimento animal.

 

Álvarez, C. y Mulin, E. 2004. El gran libro de la siembra directa. Producto especial de Clarín. Ed. Artes Gráficas Rioplatenses S.A. Capítulo 3. pág. 42-43. Capítulo 4. pág. 49.
Blanco-Sepulveda, R. 2009. La relación entre la densidad aparente y la resistencia mecánica como indicadores de la compactación del suelo. Agrociencia, vol.43, n.3, pp. 231-239.
Baver L. D. 1956. Soil Physics 3ed. New York. Pág. 181
Dickey E.C., Jasa P.J., Grisso R.D.1994. Long-term tillage effects on grain yield and soil properties in a soybean/grain sorghum rotation. J.Prod. Agric. 7. 465-470.
Domínguez, G.F.; Studdert, G.A.; Echeverría, H.E. y Andrade, F.H. 2001. Sistemas de cultivo y nutrición nitrogenada de maíz. Ciencia del Suelo 19: 47-56.
Eiza, M. J, Fioriti, N, Studdert, G. A.2005. Fracciones de carbono orgánico en la capa arable: efecto de los sistemas de cultivo y fertilización nitrogenada. Ciencia Suelo.23 (1): 59-67.
http://www.scielo.org.ar/pdf/cds/v23n1/v23n1a07.pdf
Fage, J. M., 2007. Efecto de la agriculturización sobre las propiedades químicas y el balance de fosforo en un suelo Hapludol de 9 de Julio (Bs. As.). Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires.
Filgueira, R. R, Soracco, C. Sarli, G. & Fournier L. 2006. Estimación de propiedades hidráulicas de suelos por mediciones a campo y el uso de modelos de flujo estacionario y transitorio. Ciencia Suelo v.24 n.1.
Free, G., Brownig, G., & Musgrave, G., 1940. Relative infiltration and related Physical characteristics of certain soils. USDA. Tech. Bull. Nº 729. Pág. 71.
Goddard, T. M, Runge, E. C y Walker W.M. 1971. Use of soil cores in determining bulk density Soil Science Society of America. Proceedings 35: 660 – 661.
Heredia OS., JM Fage, LA Ventimiglia. 2010. Balance de carbono y fosforo en suelos hapludoles de 9 de julio (Bs.As.) bajo sistemas de labranzas diferentes. Libro de resúmenes del XXII congreso Argentino de la Ciencia del Suelo: 182
Heredia OS, Mengoni HD, Gatti, A., Pascale C. 2010. Uso de la tierra y cambio climático: su efecto sobre el balance hídrico en Hapludoles de Buenos Aires. Actas XXIII Reunión Argentina y VI Latinoamericana de agrometeorología (RALDA2010): 310-310.ISBN 978-987-26317-0-3.
INTA.1992. Carta de suelos de la República Argentina. Hoja 3560-25 Carlos Casares.
Laurent J.P., Auzet A.V., Chanzy A., Pereira dos Santos L., Sanchez-Perez J.M. Tests of a new TDR-method to measure soil water-content profiles, European Geophysical Society, XXIII General Assembly, Nice, 20-24 abril 1998.
Meaguad S. V., 2010. Efecto del uso de la tierra sobre las propiedades químicas de los suelos de la serie Norumbega, 9 de Julio y Junín. Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires.
Moliné, R., 1986. Consideraciones sobre la fertilización de suelos salinos. In: Salinidad en los suelos: Aspectos de su incidencia en regadíos de Huesca. Departamento de Agricultura, Ganadería y Montes. Diputación General de Aragón. Zaragoza. Pág.163-191.
Montenegro, H. y Malagon, D. 1990. Propiedades Físicas de los Suelos. Instituto geográfico “Agustín Codazzi”. Colombia. Pág.391-409.
Oesterheld, M. 2008. Impacto de la agricultura sobre los ecosistemas. Fundamentos ecológicos y problemas más relevantes. Ecología Austral 18:337-341.
Richmond,P. y Rillo, S, 2006. Materia orgánica joven o particulada como indicador de la calidad de suelos Hapludoles en 9 de Julio (Bs As). Experimentación a campo de productores, Campaña 2005/ 2006. EEA Pergamino. Unidad de Extensión y Experimentación Adaptativa 9 de Julio. Pág. 29 - 34 y 35.
Taboada M., Álvarez C., y Rodríguez M.2007. Sistemas de labranza para producción de granos. Cátedra de Fertilidad y Fertilizantes. Curso de Producción de Granos. FAUBA p 3.