Artículo completo

INTA – Estación Experimental Agropecuaria Rafaela.
INFORMACION TECNICA DE TRIGO Y OTROS CULTIVOS DE INVIERNO, CAMPAÑA 2007
Publicación Miscelánea Nº 107
EL AMBIENTE DEL SUELO Y EL CRECIMIENTO DE LAS RAÍCES.
GIL Rodolfo C.
Profesional, Ing. Agr. MSc. del Instituto de Suelos INTA Castelar
Generalidades
Las raíces de los vegetales juegan un rol
fundamental en la producción de alimentos.
En condiciones naturales la provisión de agua
y nutrientes a la planta depende en gran
medida de la posibilidad y capacidad de
absorción de las raíces. La disponibilidad de
estos elementos depende a su vez de las
reservas del medio, su dinámica en el suelo y
la colonización que hagan de este las raíces
del vegetal.
La superficie del sistema radical en general
es muy inferior a la correspondiente de los
constituyentes del suelo, pudiendo ser del
orden de 1000 a 10000 veces menor; por
consiguiente el movimiento de la solución del
suelo (agua más solutos ) hacia las superficies
absorbentes de las raíces, y una buena
colonización de las mismas juegan un rol
protagónico en la nutrición de las plantas. Al
mismo tiempo, el crecimiento del sistema
radical esta estrechamente ligado a la
provisión de glúcidos de la parte aérea, por lo
tanto, todo factor que actúe sobre esta última,
también incidirán sobre el crecimiento y
funcionamiento de la parte subterránea.
Numerosas propiedades del suelo de
índole física, química y biológica (afectadas
por el manejo antrópico), junto con las
características climáticas y el componente
genético del vegetal están involucradas en los
procesos que regulan el comportamiento
radical y de la parte aérea. Por ende sus
interrelaciones impactarán sobre la respuesta
final en la producción de los cultivos. Por
ejemplo, la tasa de profundización de los
cultivos anuales pueden variar desde menos
de 2 mm/día con temperaturas de suelo bajas
y resistencias mecánicas altas, a más de 80
mm/día en condiciones cálidas y de buena
humedad.
En general, los sistemas radicales de los
cultivos anuales difícilmente se extienden mas
allá de los 3 metros de profundidad. De todas
maneras, la proliferación de raíces en medios
sin restricciones, como los suelos fértiles y
profundos, puede alcanzar valores muy
significativos. Por ejemplo, en condiciones de
buena humedad y clima templado, cultivos
como maíz, sorgo y trigo pueden desarrollar
raíces poco más de 1,5 metros; la soja 2 m y
el girasol puede superar los 3 metros. Pero
generalmente, del total de las raíces, más de la
mitad se concentra en las capas más
superficiales del perfil del suelo.
12
INTA – Estación Experimental Agropecuaria Rafaela.
INFORMACION TECNICA DE TRIGO Y OTROS CULTIVOS DE INVIERNO, CAMPAÑA 2007
Publicación Miscelánea Nº 107
Efecto del contenido hídrico del suelo sobre
el crecimiento y funcionamiento de las
raíces.
Efecto de la resistencia mecánica del suelo
(RM).
En condiciones de campo las fluctuaciones en
las resistencias mecánicas del suelo, en el
contenido hídrico y en la macroporosidad, son las
principales fuentes de variación de la respuesta de
los sistemas de raíces de los cultivos.
La
compactación del suelo reduce el volumen
ocupado por poros, especialmente de aquellos de
tamaño relativamente grande, macroporos.
En forma natural, o más frecuentemente por el
transito de la maquinaria agrícola, se producen
capas densificadas o compactadas que originan
resistencias o impedancias mecánicas y que
limitan la profundización de las raíces.
Desde el punto de vista de al extensión radical
y el rendimiento de los cultivos, más que la
medida de la máxima presión que pueden ejercer
las raíces de las plantas debería centrarse la
atención en las resistencias mínimas ejercidas por
el suelo que son capaces de afectar el crecimiento
del sistema radical, y con ello la provisión de agua
y nutrientes.
También la condición del perfil del suelo
provocada por el tipo de laboreo puede hacer
variar la incidencia de la resistencia mecánica
sobre el crecimiento radical. La presencia de
bioporos generados por lombrices o raíces de
cultivos anteriores, grietas naturales o provocadas
por la labranza, pueden permitir la elongación de
las raíces en zonas del suelo aun con valores altos
de resistencia.
Es bastante generalizado que cuando las
resistencias del suelo exceden los 20 kg/cm2 el
crecimiento de las raíces puede verse seriamente
afectado o restringido. Sin embargo, es tanto más
importante recordar que la velocidad o tasa de
elongación puede decaer marcadamente, por
ejemplo a más de la mitad, con niveles muy
inferiores al mencionado.
La RM de un suelo depende principalmente del
tipo de suelo (textura), la densidad aparente y el
contenido de humedad. A medida que el suelo se
seca, la RM aumenta exponencialmente. Por otra
parte el incremento en la RP debido al secado del
suelo es tanto más marcado cuanto mayor es la
densidad aparente
El contenido hídrico o más específicamente los
potenciales hídricos a lo largo del perfil del suelo
afectan directamente la distribución de raíces
como también su morfología y su comportamiento
funcional.
A mayores potenciales de agua en el suelo se
produce un mayor crecimiento radical, ya sea por
provocar una menor resistencia a la penetración
como así también generar un gradiente de
potencial agua para un flujo rápido hacia las
células radicales. De esta manera las raíces
tienden a proliferar en las zonas más húmedas del
perfil del suelo. En otras palabras, las raíces no
crecen buscando agua sino que crecen porque hay
agua.
Generalmente se considera que un potencial de
-15 bares en toda la zona radical puede generar el
marchitamiento permanente en la mayoría de los
cultivos. Pero debe tenerse en cuenta que la tasa
de extensión radical puede verse comprometida a
valores muy superiores de potencial, por ejemplo
entre -0,5 y -1 bar, pudiendo continuar creciendo
cada vez más lentamente hasta que el potencial
agua del suelo caiga por debajo de los - 7 bares o
más.
Un comportamiento frecuente en la mayoría de
los cultivos en condiciones de campo es que la
densidad de raíces bajo buenos contenidos de
humedad declina exponencialmente con la
profundidad, pero cuando la zona más superficial
del suelo se seca se
puede producir una
proliferación de raíces en profundidades con
mayores contenidos de humedad.
A menudo las plantas pueden desarrollar
crecimiento compensatorio de raíces en zonas del
suelo favorables cuando el crecimiento normal de
estas se ve restringido en otra parte. De la misma
manera puede haber crecimiento de raíces en
zonas cercanas al punto de marchitamiento
permanente si otras partes del sistema radical se
encuentra en suelo húmedo.
13
INTA – Estación Experimental Agropecuaria Rafaela.
INFORMACION TECNICA DE TRIGO Y OTROS CULTIVOS DE INVIERNO, CAMPAÑA 2007
Publicación Miscelánea Nº 107
Rango óptimo de humedad en el suelo para
el desarrollo y funcionamiento de las
raíces.
Normalmente se considera Agua Útil para
los cultivos a la
comprendida entre la
capacidad de almacenaje de un suelo
(capacidad de campo o límite máximo), y e
punto de marchitamiento permanente o límite
mínimo de humedad por debajo del cual la
planta no puede sobrevivir o el grado de
estrés hídrico es tal que la producción se ve
muy significativamente limitada.
Sin embargo, estos límites son afectados
por un sinnúmero de factores, y en general, la
cantidad de agua realmente disponible resulta
menor que la que surge de la diferencia entre
tales constantes físicas de capacidad de campo
y punto de marchitamiento.
En suelos que presentan estructuras
densificadas
naturalmente
como
las
observadas en aquellos horizontes muy
enriquecidos en arcillas (horizontes B); o en
suelos con estructuras afectadas por el manejo
inadecuado, con síntomas de compactación,
la difusión de oxígeno cuando el perfil se
encuentro en el punto máximo de
almacenamiento de agua,
puede verse
limitada
por
una
insuficiente
macroporosidad. En estos casos por lo tanto, el
contenido de agua ideal para un correcto
desarrollo y funcionamiento de las raíces
resulta inferior al de capacidad de campo.
A medida que un suelo se deseca se
produce una disminución significativa en su
capacidad para transmitir o conducir agua
hacia las raíces debido a una brusca caída de
su conductividad hidráulica; por lo tanto, la
distancia desde la cual las raíces pueden
extraer agua de un suelo relativamente seco
se reduce a unos pocos milímetros. Es por ello
que la extracción de agua a bajos contenidos
de humedad depende de la presencia de
densos sistemas de raíces.
El
contenido
de
humedad
afecta
marcadamente a la tasa de difusión de
oxígeno. La difusividad del oxígeno es 10.000
veces inferior en agua que en aire. En
consecuencia, el suministro de oxígeno a las
raíces depende de la existencia de un sistema
continuo de poros ocupados por aire. Por
consiguiente, el contenido de humedad, la
distribución del tamaño de poros y la posición
topográfica son propiedades de los suelos que
afectan directamente la aireación de las raíces.
Es comúnmente aceptado que cuando el
volumen de aire de un suelo es inferior a 10
% en volumen, el suministro de oxígeno a las
raíces se ve afectado.
En el otro extremo, el límite inferior de
disponibilidad de agua coincide con el punto
de marchitamiento siempre y cuando las
raíces puedan sortear las altas resistencias
mecánicas que se desarrollan en suelos con
esos bajos niveles de humedad.
C
LI
33
V
o
l.(c
m
/c
m
)
RH
LS
PM
Densidad aparente
(g/cm3)
Estas limitaciones del concepto clásico de
agua útil condujeron a algunos investigadores
a definir más precisamente el rango de agua
útil como el “rango hídrico óptimo” (RHO) o
rango no limitante de disponibilidad de agua
entre dos puntos: 1) El límite superior (LS)
que en este caso estaría representado por el
contenido de humedad por encima del cual la
disponibilidad
de
oxígeno
se
vuelve
insuficiente, cuando el valor fuera inferior al
correspondiente a capacidad de campo (CC).
Al respecto se menciona reiteradamente que
un 10% de macro-porosidad, porosidad
efectiva o porosidad de aireación sería la
necesaria para asegurar un buen suministro de
oxígeno a las raíces de las plantas; y 2) El
14
INTA – Estación Experimental Agropecuaria Rafaela.
INFORMACION TECNICA DE TRIGO Y OTROS CULTIVOS DE INVIERNO, CAMPAÑA 2007
Publicación Miscelánea Nº 107
límite inferior (LI) que quedaría definido
como el contenido de humedad por debajo del
cual la resistencia mecánica del suelo impide
el crecimiento de las raíces (RP), en aquellas
situaciones en que este valor resulte superior
al
correspondiente
a
marchitamiento
permanente (PMP).
Muchos
trabajos
de
investigación
realizados han prestado considerable atención
a los valores críticos de RP por encima de los
cuales no se produce crecimiento de raíces.
Algunos investigadores observaron que la
máxima presión que las raíces pueden ejercer
es entre 7 y 13 kg/cm2 en la dirección axial, y
entre 4 y 6 kg/cm2 en la dirección radial.
Considerando una amplia gama de tipos de
suelo,
especies
vegetales
y
técnicas
experimentales, los valores críticos de RP han
variado entre 10 y 56 Kg/cm2. Esta amplia
variación sugiere que la RP medida con un
penetrómetro no contempla todos los factores
físicos del suelo que afectan el desarrollo de
las raíces. En general se menciona un valor de
resistencia mecánica de 20 Kg/cm2 como
umbral que limita significativamente el
desarrollo y crecimiento de las raíces.
Otros trabajos
establecen una algunos
investigadores observaron que la máxima
presión que las raíces pueden ejercer es entre
7 y 13 kg/cm2 en la dirección axial, y entre 4 y
6 kg/cm2 en la dirección. proporción de
poros mayores a 50 - 100 micrones como un
indicador de la capacidad de un suelo para
permitir el desarrollo de raíces.
Como se observa en el gráfico un aumento
en la densidad aparente del suelo, provocará
una disminución en el rango de humedad del
suelo dentro del cual las raíces podrán
expresar mejor crecimiento y funcionamiento.
El RHO, se convierte así en un interesante
indicador para interpretar mejor la calidad de
funcionamiento del suelo, dado que guarda
estrecha
relación
con
los
cambios
estructurales y por lo tanto con aquellos
factores
de manejo que directa y/o
indirectamente los producen, como por
ejemplo el sistema de laboreo, las rotaciones,
y principalmente todo lo que incida sobre el
balance del carbono orgánico del suelo. Sin
embargo, si bien se mencionan algunos
valores orientativos sobre porosidad de
aireación y resistencia mecánica, estos
constituyen valores empíricos que carecen de
validez en un amplio rango de situaciones.
Por lo tanto se crea la necesidad de ajustar
con mayor precisión, para cada ambiente, los
rangos más apropiados que reflejen las
características funcionales del suelo y el
impacto que sobre el mismo tiene el manejo
agronómico.
Algunas
consideraciones
sobre
relaciones hídricas suelo – planta.
las
Más del 95 % del agua extraída por el
vegetal es transferida a la atmósfera, por lo
tanto la intensidad de transpiración en la
planta determina la intensidad con que el
suelo debe reponer tal cantidad de agua.
Es indudable que la producción del cultivo
esta íntimamente ligada a la transpiración.
Los estomas sobre la epidermis de las hojas
son las válvulas que permiten la difusión del
vapor de agua desde estas a la atmósfera, y
simultáneamente permiten entrar el dióxido
de carbono para su fijación en el proceso de
fotosíntesis. Es lógico pensar entonces, la
importancia que tiene el contar con un buen
sistema de raíces que permita más entrada de
agua a la planta para la transpiración.
El funcionamiento del sistema radical no
puede analizarse en forma aislada. La
utilización de agua por las plantas lleva
necesariamente a la consideración de un
conjunto de factores, edáficos biológicos y
climáticos, con sus respectivas características,
que repercuten directa e indirectamente sobre
la respuesta del cultivo, pero básicamente el
aporte de agua al cultivo y la posibilidad de
satisfacer
su
requerimiento
involucra:
almacenaje de agua dentro del suelo;
capacidad de las raíces de extraerla;
capacidad del tejido vegetal de transmitirla a
la parte aérea; y capacidad de las raíces de
explorar nuevos volúmenes de suelo.
Por otra parte la tasa de absorción de agua
por las raíces depende de: la tasa de
transpiración; la longitud radical y la tasa de
absorción de agua por unidad de longitud
15
INTA – Estación Experimental Agropecuaria Rafaela.
INFORMACION TECNICA DE TRIGO Y OTROS CULTIVOS DE INVIERNO, CAMPAÑA 2007
Publicación Miscelánea Nº 107
radical; y de la diferencia de potencial agua en
el continuo suelo – planta – atmósfera
La eficiencia de absorción de las raíces
depende de la permeabilidad al agua, la cual
tiende a decrecer con la suberización de los
tejidos que sigue a la diferenciación y
maduración de las raíces. Por esta razón, en
un momento determinado, el sistema radical
de un cultivo exhibe una amplia gama de
permeabilidad, por presentar raíces que recién
inician su desarrollo, hasta aquellas que ya se
encuentran
en
estado
avanzado
de
suberización. La absorción es más rápida a
corta distancia del ápice radical, donde ya los
vasos están bien diferenciados y la
suberización no se ha iniciado o es solo
incipiente. También es la zona de mayor
proliferación de pelos absorbentes.
Esto
puede tener implicancias practicas de
importancia, relacionado con las técnicas de
manejo.
La densidad de las raíces presentes para
extraer agua desde un nivel del perfil, y por lo
tanto la cantidad de vasos xilemáticos
disponibles
para
transportar
agua,
condicionan la respuesta de absorción.
Generalmente los patrones de extracción de
agua, muestran un mayor consumo de las
partes más superficiales del perfil al
comienzo, con una progresiva profundización
a medida que avanza la estación de
crecimiento.
A medida que las capas más superficiales
del suelo se van agotando, la extracción de
agua va cambiando hasta las capas más
profundas. Este patrón es acentuado por el
hecho que los estratos más superficiales del
suelo están explorados por las primeras raíces,
con frecuencia muy abundante respecto a los
más profundos. Cuando la absorción es
pequeña en superficie, por suelo más seco, las
raíces absorben mas cantidad de agua a mayor
profundidad donde presenta niveles de
humedad superior.
Si bien bajo condiciones de buena
humedad, la mayor parte del agua es extraída
de las partes más superficiales, muchos
resultados indican que a medida que el suelo
se va agotando, una pequeña cantidad de
raíces en zonas húmedas más profundas
puede proveer cantidades
proporcionales a su número.
de
agua
no
Bibliografía
Dardanelli, J; D. Colino; M.E. Otegui y V. O.
Sadras. 2004. Bases funcionales para el
manejo del agua en los sistemas de
producción de los cultivos de grano, p:377434; en: Satorre E.H. y col. Eds.
Producción de Granos: Bases funcionales
para su manejo. Facultad de Agronomía.
UNBA.
Gil R., 1994. Crecimiento radical de la soja en
un suelo Haplustol éntico del centro de la
provincia de Córdoba: efecto de la
humedad y de la resistencia mecánica del
perfil del suelo. Trabajo de Tesis
presentado para optar al grado académico
de Magíster Scientiae. Curso de Postgrado
en Ciencias del Suelo. Escuela de
Graduados.
Facultad
de
Agronomía.
UNBA., pp: 92.
Gil. R. 2005. Disponibilidad de agua y
crecimiento de raíces: algunos aspecto del
cultivo de soja.
Centro Soja 2005.
“…Hacia la sustentabilidad del negocio
argentino, en la región…”
Colegio de
Ingenieros Agrónomos de la Provincia de
Santa Fe IV Circunscripción. Venado
Tuerto, Santa Fe, Argentina.- 4 y 5 de
Agosto de 2005.
Martino D. L. 2003. Manejo de restricciones
físicas del suelo en sistemas de siembra
directa. Grupo de Riego, Agroclima,
Ambiente y Agricultura Satelital (GRAS)
del INIA Uruguay.
16