cambios hidráulicos en suelos de pampa ondulada luego de varios

CAMBIOS HIDRÁULICOS EN SUELOS DE PAMPA ONDULADA
LUEGO DE VARIOS AÑOS DE SIEMBRA DIRECTA CONTINUA
Micucci F.1, Cosentino D 2., Taboada M. 1
[email protected]
1
Cátedra de Fertilidad y Fertilizantes, Dto. de Ingeniería Rural, Facultad de Agronomía - UBA,
Argentina.
2
Cátedra de Edafología, Dto. de Recursos naturales y ambiente, Facultad de Agronomía - UBA,
Argentina.
Palabras claves: flujos de infiltración, saturación, no saturación, permeámetro de disco, macroporos,
siembra directa.
SUMMARY
Some controverses has been generated about the creation of macropores in
long term direct drilling. Macropores are important in preferencial flow
(pores>500m), and further research is necessary to understand the regeneration of
each pores. A field study was conducted in pampeana regions to determine the effect
of continuos no-tillage system on infiltration flows of a sandy loam (Bragado Series,
Typic Hapludoll) and silty clay loam (Ramallo Series, Vertic Argiudoll). Tillage
treatments included pristine (PRI), long term direct drilling (SD) and conventional
tillage (LC). Disc permeameters were used to determine the saturated (Isat) and
unsaturated (Iinsat) flows and the sorptivity infiltration. Others physical determinations
were made to support the infiltration data.
Direct drilling caused an increase in the infiltration flow (Isat) on the sandy loam
soil surface (SD = 75,84 > LC = 58,18 mm h-1). In the silty loam, direct drilling
showed a permanent decrease in the infiltration flow (Isat & Iinsat) SD (25,57 y 3,31
mm h-1) >> LC (219,7 y 19,54 mm h-1). This apparent large flow in LC must be
attributed to a “loosening” effect on the soil surface, but it was unstable, due to the
differences in sorptivity, which suggested a collapse in soil structure.
INTRODUCCIÓN
Muchos de los suelos pampeanos han sufrido moderados a severos procesos
de degradación favorecidos por el uso generalizado de sistemas de labranza
convencional (i.e. arado de reja y vertedera) y agravado por la gran difusión de
cultivo de soja que deja al suelo con la estructura más susceptible a la degradación
(Cordone, Galantini 1994, Unger 1990). Este hecho generó pérdidas de hasta un 50
% de su nivel original de materia orgánica (Michelena et al, 1988; Marelli, Lattanzzi,
1990, Senigagliesi, Ferrari 1993;). Uno de los cambios más significativos que han
sucedido en los últimos años en la agricultura pampeana ha sido la adopción de los
sistemas de siembra directa, con la idea de detener o incluso revertir estos procesos
de degradación. Si bien la siembra directa tiende, en general, a desarrollar una
porosidad más favorable en el largo plazo, existe una problemática diferente de
acuerdo al tipo de suelo. Por un lado, los suelos de texturas limosas y finas, tales
como los prevalecientes en la Pampa Ondulada, desarrollan compactación
superficial durante los primeros años de siembra directa. En estos suelos limosos,
existe incertidumbre acerca de su capacidad para generar macroporos por
mecanismos abióticos (e.g. ciclos de humedecimiento - secado) y bióticos (e.g.
bioporos creados por la fauna del suelo y por las raíces) (PecorariBarbosa et al,
1997, Cosentino et al, 2000). Por otro lado, los suelos de textura franco arenosa se
caracterizan por desarrollar panes subsuperficiales inducidos ("pisos de arado")
luego de varias décadas de labranza tradicional, que impiden la exploración
profunda del perfil por las raíces. No obstante, su esqueleto de cuarzo determina en
ellos una permanentemente elevada macroporosidad. En estos suelos, la presencia
y persistencia de panes inducidos es el principal factor determinante de la capacidad
de agua disponible, y por ende, del éxito o el fracaso de una cosecha de cultivos
como maíz o soja.
Existen numerosas controversias que surgen de la literatura en relación a la
creación de macroporos en suelos luego de varios años de siembra directa contínua
(Hill et al, 1985; Hill, 1990; Ismail, 1995; Taboada et al, 1998; Broder et al, 1984;
Douglas et al, 1998). Esto evidencia la necesidad de generar mayor conocimiento
sobre este tema. Los macroporos, comprenden una pequeña fracción del volumen
de los suelos, pero tienen un profundo efecto en los flujos de infiltración y
redistribución del agua (White 1985). Cuando se estudian los efectos de las distintas
labranzas, la macroporosidad provee un índice de gran utilidad para comprender los
procesos de compactación del suelo para un amplio rango de texturas medias
(Douglas, 1986; Carter, 1988). La macroporosidad ha sido investigada a través de
diferentes técnicas. Una de las formas más confiables de medirla, es cuantificando
su cantidad, tamaño, configuración y su distribución (Bullock et al. 1985, Danielson
et al. 1986, Greenland 1981). Existe abundante bibliografía basada en mediciones
de macroporosidad y propiedades hidráulicas en suelos bajo diferentes sistemas de
labranza en condiciones de laboratorio (Onstad et al. 1987, Powers et al. 1992,
Rawls et al. 1983,Taboada et al 1998), pero en contrapartida son menos frecuentes
los estudios realizados directamente a campo. Una de las metodologías disponibles
desarrollada en los últimos años son los perméametros de disco, los cuales
permiten medir a campo la conductividad hidráulica, la sorptividad y la porosidad
responsable del flujo de agua a diferentes potenciales mátricos (White, Perroux
1989). Esta metodología, permite cuantificar de forma fácil la contribución de los
diferentes tamaños de poros al flujo de infiltración, mediante la elección del potencial
mátrico de medición a campo (Watson y Luxmoore, 1986; Jarvis et al. 1987; Messing
y Jarvis 1993).
En general, diversos autores han encontrado mayores tasas de infiltración y
conductividad hidráulica en suelos bajo siembra directa en comparación con
sistemas convencionales de laboreo (i.e. arado, disco) (Panigatti et al. 1998;
Senigagliesi, Ferrari 1993; Pilatti et al 1988; Vázquez et al. 1990). Sin embargo,
Reynolds et al. (1995) informó mayores flujos de infiltración en sistemas
convencionales. En otro trabajo, se halló luego de 26 años de siembra directa que la
infiltración fue menor en relación con la labranza convencional, evidenciando una
reducción en el volumen de macroporos del suelo (Miller et al. 1998). Estos
antecedentes evidencian la existencia de controversias en el tema. Sin embargo, a
pesar de que en muchos casos los suelos bajo siembra directa poseen el perfil más
densificado, presentan normalmente valores altos y estables en sus tasas de
infiltración, debido principalmente a la creación de bioporos por parte de las raíces y
las lombrices (Bouma et al, 1982). Estos bioporos o canales verticales abiertos
conforman un flujo “by - pass” que aseguran un buen drenaje en el suelo (Bouma et
al, 1981, 1983, 1991).
El objetivo de este trabajo fue evaluar las propiedades hidráulicas luego de
varios años de siembra directa continua en diferentes suelos pampeanos.
MATERIALES Y MÉTODOS
El área de estudio abarca dos subregiones de la Pampa Ondulada
conformando así un transecta textural, desde Pampa Arenosa en Centro Oeste de
Buenos Aires, con Hapludoles de textura franco arenosa en superficie, hasta Pampa
Ondulada propiamente dicha en el Sur de Santa Fe y Norte y Noreste de Buenos
Aires, dominada por Argiudoles de textura franco limosa.
En cada situación se compararon distintos manejos de un mismo suelo,
prístino o no laboreado por muchos años (e.g. pastura o parque) (PRI); labranza
convencional (LC) y 6 a 11 años de siembra directa (SD); éstos últimos bajo rotación
agrícola: trigo/avena – soja de 2da.
Con el objetivo de cuantificar los diferentes flujos de infiltración al final del
ciclo de los cultivos de invierno (diciembre ´99-enro ´00), se realizaron tres
mediciones a campo con permeámetro de disco (Perroux y White, 1988) a dos
potenciales agua: i) saturación (Isat) y ii) a – 0,6 kPa (Iinsat). La diferencia entre los
dos flujos de infiltración (Isat -Iinsat), permitió caracterizar los poros mayores de 500
m y también, en términos porcentuales, la contribución relativa de cada flujo de
infiltración. Por último, la estabilidad de los macroporos se estimó a partir de la
relación de los valores de sortividad, a los dos potenciales de medición (Carter y
Steed 1992). Siendo la sortividad (So mm h –1/2) la tasa de infiltración durante los
estadios tempranos.
Con el objetivo de caracterizar la condición física de los diferentes suelos, se
determinó un perfil de resistencia a la penetración hasta los 60 cm con penetrómetro
de golpe (R en Mpa), la densidad aparente (ap en Mg m-3) a través del método del
cilindro (Blake y Hartage, 1986), en la capa superficial de 0 a 10 cm y la humedad
volumétrica del suelo (v.en % cm3/cm3). La significancia de los resultados fue
estimada a partir de los errores estandard de las medias.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En Bragado, Isat disminuyó significativa y gradualmente al pasar de la
situación no laboreada, a situaciones con más laboreo (PRI > SD > LC ) (Figura 1.a).
Iinsat, en cambio fue significativamente mayor (P<0,05) en LC que en PRI y SD
(Figura 1.b). La diferencia Isat -Iinsat que involucra al flujo por poros > 500 m que
bajo labranza convencional sólo un 50 % de la infiltración tuvo lugar a través de
poros > 500 m (Figura 2.a). En cambio tanto en PRI como en SD dicho valor superó
el 90 %. Probablemente la mayor cantidad de poros <500 m en LC se originó a
expensas de la destrucción de poros de mayor tamaño presentes en PRI.
Paralelamente hubo significativamente mayor (P < 0,05) resistencia a la penetración
en la capa superficial de LC (si bien presentó bajos valores de humedad en
superficie) respecto a las otras situaciones (PRI = SD), (Figura 3.a). La densidad
aparente no se (Tabla 1.)
En Pérez Millán, con suelos de textura limosas, el comportamiento fue distinto
al otro suelo. Tanto Isat como Iinsat se ordenaron de la misma forma: PRI > SD < LC
(Figura 1a y b) lo cual indica una contribución proporcional de poros > 500 m y <
500 m al flujo de agua en los diferentes tratamientos (Figura 2.b).
Las mayores infiltraciones bajo LC se relacionan con un estado de excesiva
soltura (i.e. “loosening”) en el suelo removido mecánicamente. En efecto, aún
mostrando valores más bajos de humedad en superficie, este suelo tuvo valores
significativamente menores de resistencia a la penetración (Figura 3b) y densidad
aparente (Tabla 1.) en relación a PRI y SD. Estos valores no indican, sin embargo,
una mejor condición estructural. No se dispone aún de datos de estabilidad
estructural, pero numerosos antecedentes en suelos similares de la región indican
una mayor inestabilidad de agregados en suelos bajo LC de largo plazo (Chagas et
al 1994; Ramírez 2000; Pilatti et al 1988). Por otro lado, Carter y Steed (1992),
propusieron el uso de la relación de sortividad a las dos tensiones de medición como
una forma de caracterizar la estabilidad de los macroporos. En Pérez Millán, esta
relación fue menor en LC (7), que en PRI (14) y SD (9,5), confirmando la pobre
condición estructural del suelo removido.
En los suelos limosos de Pérez Millán, se hallaron siempre los valores más
bajos de Isat e Iinsat en SD, lo cual pone en evidencia el bajo potencial de este suelo
para regenerar macroporos, aún luego de 11 años sin laboreo. Similar baja aptitud
de regeneración fue hallado por Taboada et al (1998) en otro suelo franco limoso
cercano (Uranga). En suelos francos, Miller et al (1998) también observaron en
siembra directa menores valores de conductividad
hidráulica debido a una disminución en los poros de mayor tamaño (poros> 500
m).
c) c)
b)
a)
250.00
35.00
250.00
LC
* LC
LC
30.00
200.00
200.00
*
100.00
15.00
SD6
*
50.00
LC *
20.00
PRI
LC
10.00
SD11
*
0.00
Pmillan
150.00
PRI
PRI
100.00
SD6
PRI
SD6
*
SD11
50.00
*
5.00
0.00
Bragado
q(mm*h-1)
PRI
PRI
q(mm*h-1)
q(mm*h-1)
25.00
150.00
LC
SD11
0.00
Bragado
P.Millán
Bragado
P.Millán
Figura 1.Flujos de infiltración (mm h-1) a dos potenciales agua: a) saturación (Isat), y b) – 0,6
kPa (Iinsat), y c) la diferencia de flujos (Isat - Iinsat); para dos suelos de textura franco arenoso
(Bragado) y franco limoso (Pérez Millán), de región pampeana, Argentina. El asterisco indica
diferencias entre tratamientos dado por el error estándar de las medias (n=3).
b)
a)
100%
100%
90%
90%
80%
80%
70%
70%
60%
60%
50%
50%
40%
40%
30%
30%
20%
20%
10%
10%
0%
0%
PRI
SD 6 años
flujo > 500 mm
PRI
LC
SD 6 años
flujo > 500 mm
flujo < 500 mm
LC
flujo < 500 mm
Figura 2. Contribución porcentual al flujo total mediante poros > 500 m y poros < 500 m en
dos tipos de suelos de región pampeana a) franco arenoso, Bragado y b) franco limoso,
Pérez Millán.
a) Bragado
b) Pérez Millán
R (Mpa)
1
2
3
4
5
6
7
8
0
0
0
5
5
10
10
15
15
20
20
25
30
Prof (cm)
Prof (cm)
0
R (Mpa)
1
2
3
4
5
6
25
30
35
35
40
40
45
45
50
50
PRI
SD
LC
Figura 3. Perfiles de resistencia para dos tipos desuelo a) Franco limoso de Pérez Millán y b)
Franco arenoso de Bragado para tres tratamientos. Las barras horizontales, muestran el
error estándar en cada profundidad.
Tabla 1. Parámetros físicos de la capa superficial (0 a 10 cm) para dos localidades de región
pampeana. El asterisco indica diferencias significativas (p<0,05) entre tratamientos dado por
el error estándar de las medias.
Parámetro
Unidad
Tratamientos
Bragado
PRI
SD
LC
-3
Mg*m
1,16
1,20
1,21
ap
%
0,19*
0,17*
0,09*
v
Ptotal
%
0,43
0,51*
0,44
Pérez Millán
Mg*m-3
1,13
1,16
0,98*
ap
%
0,24*
0,22
0,17
v
Ptotal
%
0,45
0,49
0,41
CONCLUSIONES
Los suelos estudiados, que poseen diferentes textura en el horizonte
superficial, no mostraron una única respuesta hidráulica a la SD continua.
En el suelo franco arenoso bajo SD (6 años) se recuperó un funcionamiento
hidráulico propio de la situación original o prístina.
Dicho cambio no tuvo lugar en el suelo franco limoso, donde 11 años en SD
continua no fueron suficientes para regenerar para regenerar la porosidad original.
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