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>500m), 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. REFERENCIAS Barbosa, O. A.; M. A. Taboada; M.B. Rodriguez y D.J. Cosentino. 1997. Regeneración de la estructura en diferentes fases de degradación de un suelo franco limoso de la Pampa Ondulada. Ciencia del Suelo, 15: 81-86. 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