gradientes térmicos del suelo superficial cultivado con maíz en

Revista de la Facultad de Agronomía y Ciencias Agroalimentarias
Vol. V, Nº 9 y 10, p. 29-46, 2014
GRADIENTES TÉRMICOS DEL SUELO
SUPERFICIAL CULTIVADO CON MAÍZ EN
LABRANZA CONVENCIONAL Y EN SIEMBRA DIRECTA
Blasón, A.D.1,2, Fernández, N.R.1,4, Barrios, M.B.3, Makar, D. 1,
Molla Kralj, A.1 y R.O. Rodríguez1,4
1
Cátedra de Agrometeorología, Facultad de Ciencias Agrarias, UNLZ
Cátedra de Climatología Agrícola, Facultad de Agronomía y Ciencias Agroalimentarias, UM
3
Cátedra de Edafología, Facultad de Ciencias Agrarias, UNLZ
4
Instituto de Clima y Agua, CIRN-INTA, Castelar
2
RESUMEN
ABSTRACT
La siembra directa produce impactos
en el suelo en relación con su potencial
capacidad de producción de los cultivos.
Los residuos de cosecha esparcidos sobre
el suelo ejercen una significativa influencia
en la temperatura del mismo, disminuyendo
su radiación absorbida al favorecer la
reflectancia de la misma.
La relación entre el calentamiento del suelo
y los contenidos de humedad edáfica actúa
en forma inversa a su contenido, ya que la
energía radiativa incidente en el suelo será
absorbida en parte, por la mayor capacidad
calórica del agua disponible.
El calentamiento del suelo dependerá de la
cantidad de radiación neta que se encuentre
en la superficie terrestre resultado de
considerar el balance de radiación de onda
corta y de onda larga.
El presente trabajo tiene como objetivo
indagar sobre las modificaciones que
produce el tipo de labranza sobre los
gradientes térmicos en el suelo cercano a
superficie.
No-tillage agriculture impacts on soil relative to its potential production capacity of
the crops. The stubble scattered on the
ground, have a significant influence on
its temperature, decreasing radiation absorbed by favoring its reflectance.
The relationship between the soil´s warming and the soil moisture content acts inversely to its quantity, as the radiative incident energy on the ground will be absorbed
in part by the higher calorific capacity of
water available.
Soil´s warming will depend on the amount
of net radiation that is on the earth’s surface, as a result of considering the balance
of shortwave and longwave radiation.
This paper aims to investigate the changes
that produce the different types of tillage
on soil thermal gradients in the near surface.
The effects produced by different tillage,
type and degree of residue cover on soil
physical properties and performance of
the corn, soybean, sorghum and wheat,
29
Rev. Fac. Agronomía y Cs. Agroalim. UM - Vol. V Nº 9 y 10 - 2014
Los efectos producidos por clase de
labranza, tipo y grado de cobertura de
rastrojos sobre las propiedades físicas
del suelo y desempeño de maíz, soja,
sorgo y trigo están siendo evaluados en
un experimento en curso sobre rotación
de cultivos, localizado en el Campo
Experimental de la CNEA - Ezeiza, Provincia
de Buenos Aires, incluido en la subregión
de Pampa Ondulada (34° 49’ 01’’ LS, 58°
34’ 16’’ LW).
Para el análisis se consideró el periodo de
estudio en dos. El primer período abarcó
desde el día de la siembra hasta el cultivo
en estadíos entre V6 y V8, procurando evitar
que el efecto de sombreado del entresurco
provocado por la canopia del maíz, donde
se hallaban instalados los sensores de
temperatura del suelo, extinga diferencias
presumibles al tipo de labranza. El segundo
período abarcó el ciclo completo para este
cultivo buscando de esta manera, mediante
variables acumuladas a lo largo del mismo,
maximizar posibles diferencias térmicas
entre labranzas.
Las temperaturas en el suelo fueron
registradas en parcelas de labranza
convencional (LC) y siembra directa (SD)
a 25 y 50 mm de profundidad cada 10
minutos. Paso seguido se calcularon los
gradientes correspondientes dividiendo las
diferencias térmicas establecidas por la
distancia vertical entre sensores en cada
labranza.
Otra información meteorológica utilizada
complementariamente corresponde a los
registros horarios de la estación Ezeiza
(aero) del S.M.N., próxima al ensayo.
En concordancia con otros autores, las
diferencias térmicas entre la SD y la LC se
is being evaluated on an ongoing experiment on crops rotation located in the experimental field of CNEA (Ezeiza, Buenos
Aires, subregión of La Pampa Ondulada;
34°49´01´´SL, 58°34´16´´WL).
For this study, the analysis was divided into
two periods. The first period lasted from
the seeding day up to v6 and v8 stages,
trying to avoid the effect of the row spacing shading caused by corn canopy where
soil temperature sensors were installed,
extinct presumed difference between the
types of tillage. The second period covered
the entire cycle for this crop and looked
for maximize potential thermal differences
between tillage through accumulated variables.
The soil temperatures were recorded in
conventional tillage (CT) and no-tillage
(NT) plots at 25 and 50 mm depth every
10 minutes. Then the respective gradients
were calculated by dividing the temperature differences established by the vertical
distance between sensors in each tillage.
Other meteorological complementary information used corresponds to the hourly
records of Ezeiza station near the essay.
According to other authors, the thermal differences between CT and NT due to lower
shortwave radiation absorbed in NT, producing that soil temperature under stubble
were colder at least during daytime.
In rainy days that the soil is wet, due to the
low temperature of the precipitated water,
its high caloric capacity and its high latent
heat of evaporation, the soil water manage to extinguish the thermal differences
between soil under both kind of tillages.
This phenomena happens during the precipitation and it remains proportional on
30
Blasón, A.D.; Fernández, N.R.; Barrios, M.B.; Makar, D.; Molla Kralj, A. y Rodríguez, R.O.
deben a la menor radiación de onda corta
absorbida en la SD produciendo que, al
menos en las horas diurnas, el suelo bajo
ella permanezca más frío que en la LC.
Días con lluvia que mojan el perfil, dada
la baja temperatura del agua precipitada,
a su alta capacidad calórica y alto calor
latente de evaporación logran extinguir las
diferencias térmicas en el suelo bajo ambas
labranzas durante su ocurrencia y perduran
proporcionalmente a su cantidad.
El suelo comienza a calentarse en ambas
labranzas aproximadamente dos horas
después de la salida del sol, no mostrando
diferencias entre ellas. En cambio comienza
a enfriarse junto con la puesta del sol en
LC y hasta una hora antes en SD. Las
duraciones de las recargas de energía
(gradiente positivo) fueron mayores en LC
que en SD. Mientras que complementario
a esto las duraciones de las descargas
de energía (gradiente negativo) fueron
mayores en SD que en LC.
La suma de aspectos favorables para
una mayor carga en LC, reflejados en
la diferencia de los gradientes térmicos
positivos, resulta evidente; se debe a la
diferente absorción de radiación solar y a
las duraciones de recarga a favor de la LC
respecto de SD.
its quantity.
The soil begins to warm up in both tillages
about two hours after sunrise, showing no
differences between them. Instead it begins to cool with sunset in CT and up to one
hour before in NT. Energy charging periods
(positive gradient) were longer in CT and
the energy download durations (negative
gradient) were longer in NT.
The higher energy charge on CT observed in
the difference of the positive thermal gradients and it is related with the absorbed
radiation and the recharge time duration.
Key words: Soil temperature, thermal gradient, corn crop, plows tillage, non till.
Palabras clave: Temperatura del suelo,
gradiente térmico, cultivo de maíz, labranza
convencional, siembra directa.
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Rev. Fac. Agronomía y Cs. Agroalim. UM - Vol. V Nº 9 y 10 - 2014
INTRODUCCIÓN
corta y de onda larga, considerando los
siguientes factores: la radiación global, el
albedo y el balance resultante de radiación
infrarroja que dependerá de la temperatura
y de las emisividades de la atmósfera y
la superficie considerada. La radiación
absorbida en la superficie es el resultado de
restar a la radiación global el porcentaje que
es reflejado, esto es, el albedo (Wierenga et
al., 1982).
La siembra directa produce impactos
sobre el suelo en relación con su potencial
capacidad de producción de los cultivos.
El efecto de la siembra directa sobre el
ambiente del suelo y las modificaciones
que esta causa en las respuestas de
los cultivos, está sin duda ligada a dos
aspectos que identifican a este sistema y
que regulan el funcionamiento del suelo,
la acumulación de residuos de cosecha
en la superficie y la no-remoción del suelo
(Barrios, 2011). Los residuos superficiales
actuarían como pequeños diques que
demoran el escurrimiento de agua y
prolongan el tiempo para su entrada en el
suelo mejorando el almacenaje al disminuir
las pérdidas superficiales (Reicosky, 2005).
La no remoción del suelo contribuye a
la conservación de la bioporosidad del
suelo, los canales de lombrices y raíces
resultan continuos, más estables y menos
tortuosos que los macro poros creados
por las labranzas, resultando los primeros
más efectivos para el ingreso de agua en
el perfil.
La presencia de una importante cubierta
vegetal disminuye la cantidad de radiación
absorbida, por efecto de la sombra que hace
disminuir la radiación directa. Los residuos
más claros reducen la temperatura del
suelo en los primeros centímetros del perfil,
lo cual puede impedir la emergencia y
crecimiento. (Morandini et al., 2005, 2009;
Digonzelli et al., 2011).
El albedo depende de la naturaleza de la
superficie y, entre otros factores, del color y
la humedad. Un suelo oscuro rico en materia
orgánica puede tener un albedo del 0,2;
esto significa que absorbe hasta el 80 %
de la radiación recibida, mientras que en un
suelo blanquecino puede llegar a absorber
un 30 %. Así, cuanto más oscuro sea el
suelo mayor es la absorción pero también
lo es la emisión nocturna, por el contrario
los colores blanquecinos actúan de forma
contraria. En relación con el contenido
en humedad, es fácil comprobar que un
suelo seco se oscurece al ser humedecido
disminuyendo el albedo.
La temperatura del suelo es un elemento
importante cuando se usan labranzas con
coberturas, ya que los rastrojos impiden que
los rayos del sol caigan directamente sobre
la superficie, lo cual reduce la evaporación,
pues el suelo permanece un poco más frío
que el suelo descubierto (Schneider and
Gupta, 1985).
El calentamiento del suelo dependerá de la
cantidad de radiación neta que se encuentre
en la superficie terrestre resultado de
considerar el balance de radiación de onda
Según Van Doren y Allmaras (1978), los
residuos de cosecha esparcidos en el suelo
ejercen una significativa influencia sobre
32
Blasón, A.D.; Fernández, N.R.; Barrios, M.B.; Makar, D.; Molla Kralj, A. y Rodríguez, R.O.
la temperatura del mismo, disminuyendo
la radiación absorbida sobre el suelo al
favorecer la reflectancia de la misma.
Estos autores señalan que la diferencia
de temperatura entre un suelo con y sin
cobertura, es función del porcentaje de área
cubierta, y que cuando este supera el 80%,
la diferencia se incrementa notablemente.
según labranza convencional (LC) y en
siembra directa (SD) (Blasón, et al. 2011).
Para el análisis de la información se
consideró el periodo de estudio en dos.
El primer período abarcó desde el día de
la siembra (26/10/2010) al mediodía
como lo muestra la figura 1, hasta el día
30/11/2010, encontrándose el cultivo en
estadíos entre V6 y V8 como se observa en
la figura 2, procurando evitar que el efecto
de sombreado del entresurco, provocado
por la canopia del maíz donde se hallaban
instalados los sensores de temperatura
del suelo, extinga diferencias presumibles
al tipo de labranza. El segundo período
abarcó el ciclo completo para este cultivo,
desde la mencionada siembra hasta el día
27/02/2011 en que fue cosechado (figura
3), buscando de esta manera, mediante
variables acumuladas a lo largo del mismo,
maximizar posibles diferencias térmicas
entre labranzas.
Respecto de la relación entre el
calentamiento del suelo y los contenidos
de humedad edáfica, Van Doren y Allmaras
(1978) señalan que la misma actúa en
forma inversa a su contenido, ya que la
energía radiativa incidente en el suelo será
absorbida en parte, por la mayor capacidad
calórica del agua disponible.
El presente trabajo tiene como objetivo
indagar sobre las modificaciones que
produce el tipo de labranza sobre los
gradientes térmicos en el suelo cercano a
superficie.
Como lo muestra la figura 1, las
temperaturas en el suelo fueron registradas
en las parcelas de LC y SD a 25 y 50 mm
de profundidad (Blasón y col., 2002/03)
cada 10 minutos mediante un sistema
adquisidor de temperaturas (Moltoni, y
col., 2008), y corregidas según ecuaciones
particulares de calibración para cada
sensor (Blasón, y col., 2007) asegurando
errores no mayores a 0,2 ºC. Toda otra
información
meteorológica
utilizada
complementariamente corresponde a los
registros horarios de la estación Ezeiza
(aero) del S.M.N., próxima al ensayo.
MATERIALES Y MÉTODOS
Los efectos producidos por clase de
labranza, tipo y grado de cobertura de
rastrojos sobre las propiedades físicas
del suelo y desempeño de maíz, soja,
sorgo y trigo están siendo evaluados
sobre un experimento en curso sobre
rotación de cultivos localizado en el campo
Experimental de la CNEA - Ezeiza, Provincia
de Buenos Aires, incluido en la subregión de
Pampa Ondulada (34° 49’ 01’’ LS, 58° 34’
16’’ LW). En particular, el presente trabajo
presenta detalle de las temperaturas
ocurridas en el suelo cultivado con maíz
durante la campaña 2010/11, procediendo
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Rev. Fac. Agronomía y Cs. Agroalim. UM - Vol. V Nº 9 y 10 - 2014
Con las temperaturas corregidas se procedió
a calcular las diferencias registradas entre
los 2,5 y los 5 cm de profundidad en ambas
labranzas para cada período de 10 minutos
observado a lo largo de todo el lapso de
ensayo. Paso seguido, se calcularon los
gradientes correspondientes dividiendo las
diferencias térmicas establecidas por la
distancia de 2,5 cm entre sensores en cada
labranza.
Figura 1: Instalación de los sensores inmediatamente
después de la siembra, el 26/10/2010 a las 14:30;
izquierda SD y derecha LC.
A modo de ejemplo, la figura 4 presenta las
temperaturas del suelo, la precipitación y la
radiación global; la figura 5, las diferencias
térmicas producidas entre los 2,5 y 5 cm de
profundidad en ambas labranzas a lo largo
del tiempo, y la figura 6, los gradientes
establecidos y su diferencia neta entre
labranzas durante la primera semana del
ensayo, para clarificar su procesamiento y
posterior análisis.
Figura 2: Estado del cultivo al 30/11/2010,
izquierda SD en V6 y derecha LC en V8.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Como enunciara Angot (1890) en sus
leyes de física térmica del suelo se
aprecia claramente en la figura 4, cómo
con el aumento proporcional de la
profundidad se produce una disminución
más que proporcional en las amplitudes
térmicas en este caso diarias, tanto para
la LC como para la SD comparando las
correspondientes series de temperaturas
del suelo medidas a 2,5 con las medidas a
5 centímetros de profundidad. También se
observa aunque con mayor sutileza dada
la poca diferencia de profundidad, el efecto
del desfasaje de las ondas térmicas con
el aumento de la profundidad debido a la
Figura 3: estado del cultivo a la cosecha el
27/02/2011, izquierda del panel solar SD,
derecha LC y recuadro con zoom mostrando el
estado de una mazorca.
34
Blasón, A.D.; Fernández, N.R.; Barrios, M.B.; Makar, D.; Molla Kralj, A. y Rodríguez, R.O.
lentitud del transporte de calor en el suelo
por conducción.
Comparando lo enunciado anteriormente
entre labranzas realizadas simultáneamente
y en el mismo sitio geográfico, lo que
garantiza haber transcurrido bajo las
mismas condiciones meteorológicas, se
observa claramente sobre la SD una merma
en la amplitud térmica tanto a 2,5 como a
5 cm de profundidad (aunque ya en menor
grado) respecto a sus equivalentes en
LC, pero sobre todo producida sobre los
registros de temperaturas máximas diarias
y en días mayormente despejados y con
alta radiación solar incidente; mientras que
no se registra el mismo efecto sobre las
temperaturas mínimas diarias resultando
muy parecidas, en donde el flujo de energía
preponderante es la radiación terrestre de
onda larga perdida por la tierra hacia el
espacio.
Esto permite suponer, reafirmando en
concordancia con lo expuesto por otros
autores, que las diferencias térmicas
entre la SD y la LC son producidas por una
menor radiación de onda corta absorbida
en la SD o, complementariamente, una
mayor radiación de onda corta reflejada,
provocada presumiblemente por el mayor
coeficiente de reflexión o albedo de onda
corta de la cobertura de rastrojo sobre
la misma, produciendo que, al menos
en las horas diurnas, el suelo bajo ella
permanezca un poco mas frío que en la LC.
Digonzelli y col. (2011) Encontraron en su
análisis de paso diario, que las diferencias
de temperaturas entre tratamientos no
siempre fueron significativas, sin embargo,
tuvieron significancia biológica permitiendo
alcanzar el umbral térmico para una
brotación más temprana o tardía; esto
explica los diferentes porcentajes y tasas de
emergencia obtenidos con cada tratamiento
y variedad.
Respecto al retardo por conducción en
profundidad afecta de manera semejante
en ambas labranzas, aunque observando
los registros desde la siembra hasta maíz
en V6, pareciera ocurrir un mayor retardo
poco apreciable en la SD respecto la LC,
presumiblemente por la capa límite de
aire de mayor espesor (muy aislante al
paso de calor) presente en la SD. Para
mayor conocimiento debería plantearse
un experimento específico para poder
determinar si estas diferencias en el retardo
resultan verdaderamente significativas.
Por otra parte, los días cubiertos con
nubosidad de importante espesor y
permanencia impiden sensiblemente
la llegada de radiación solar limitando
el calentamiento en ambas labranzas,
extinguiendo así notablemente sus
diferencias.
Párrafo aparte merecen los días de lluvia
con láminas de agua que mojan el perfil,
que por la baja temperatura del agua
precipitada, sumados su alta capacidad
calórica y alto calor latente de evaporación,
logran extinguir completamente las
diferencias térmicas en el suelo bajo ambas
labranzas al menos en el tiempo que dure su
ocurrencia y perdurando proporcionalmente
a su cantidad. Resulta necesario en nuestro
caso particular relevar mayor cantidad de
información detallada de este tipo de evento
como para poder mensurar si realmente se
extinguen completamente las diferencias o
no siempre resulta así.
35
Rev. Fac. Agronomía y Cs. Agroalim. UM - Vol. V Nº 9 y 10 - 2014
Figura 4: Temperaturas registradas en LC y SD durante la primera semana de ensayo, acompañadas
de la precipitación y la radiación global registradas en el período.
Como se observa en la figura 4, en el día
29 las diferencias se extinguen debido a la
acción conjunta de la lluvia, la humedad
en el suelo y la baja radiación debida a la
nubosidad.
la evapotranspiración de los días anteriores
manifestándose en el aumento de la
amplitud térmica y en las diferencias entre
SD y LC especialmente en el suelo más
superficial.
Sin embargo, en los días 30 y 31, la
radiación aumenta (cielo despejado)
pero las temperaturas a diferentes
profundidades y tratamientos se mantienen
similares debido al alto contenido hídrico
del suelo disminuyendo las amplitudes
térmicas en esos días.
Morandini y col. (2009) reportaron que
desde la emergencia hasta el entrecruce de
la canopia, la temperatura media del suelo
fue 1,8 ºC menor en tratamientos bajo
rastrojos que en los de suelo desnudo.
Estos autores también informaron en
coincidencia, que el riego como la lluvia
reduce las diferencias de temperaturas en
el suelo entre ambos tipos de tratamientos.
En el día 1 de noviembre el contenido de
agua disminuyó marcadamente merced a
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Blasón, A.D.; Fernández, N.R.; Barrios, M.B.; Makar, D.; Molla Kralj, A. y Rodríguez, R.O.
Figura 5: Gradientes térmicos entre los 2,5 y 5 centímetros de profundidad en LC y SD durante la
primera semana del ensayo y su diferencia neta entre ambas labranzas.
Como lo presenta la figura 5 (durante
la primera semana) pero considerando
los períodos del ensayo antes descritos
(imposibilidad de presentar gráficamente
períodos largos y de tal detalle por la
compresión de la escala temporal que hace
inentendibles los mismos) se procedió a
analizar el comportamiento de los gradientes
de temperatura del suelo entre los 2,5 y 5
cm de profundidad en ambas labranzas
considerando dos aspectos relevantes.
En primer lugar, el horario local toda vez
que los gradientes en ambas labranzas se
hacen cero (temperaturas igualadas en
las profundidades medidas, lo que indica
prácticamente radiación neta igual a cero),
la duración de los gradientes positivos
(temperaturas a 2,5 mayor que 5 cm), suelo
superficial calentándose y la duración de
los gradientes negativos, suelo superficial
enfriándose.
En segundo término, se evaluaron
los gradientes por su valor absoluto
en cada labranza, para los períodos
diurnos de calentamiento y nocturnos
de enfriamiento, tanto en su secuencia
temporal, como en su acumulado para
establecer cuantitativamente las diferencias
observadas.
A simple vista resulta claro que la carencia
de cobertura y de su efecto reflectivo de
onda corta y aislante térmico o de onda
larga en la LC provoca gradientes más
intensos cercanos a 1º C/cm que los
correspondientes a SD durante los períodos
diurnos, en especial correspondientes
a días despejados, lo que provoca un
mayor calentamiento del suelo a favor de
la LC en dichos períodos. Mientras que
en los períodos nocturnos la cobertura de
37
Rev. Fac. Agronomía y Cs. Agroalim. UM - Vol. V Nº 9 y 10 - 2014
En el caso de noches cubiertas de nubosidad
y en especial si se registró precipitación que
mojara el suelo, los gradientes en ambas
labranzas tienden a hacerse menores tanto
los positivos como los negativos por la gran
capacidad calórica que aporta al medio el
agua, provocando que las diferencias netas
de los gradientes entre la LC y la SD se
acerquen notablemente a cero.
la SD solo actúa como aislante térmico
provocando que los gradientes negativos de
pérdida o enfriamiento del suelo no resulten
tan intensos como los de LC, en especial en
las noches despejadas y de alta emisividad
terrestre en las cuales la LC alcanza
gradientes mayores que pueden superar 1º
C/cm para su enfriamiento; mientras que
en la SD resultaron menores.
Figura 6: Gráfica temporal de los horarios de cambio de sentido de los gradientes térmicos (balance
de energía neto igual a cero) entre 2,5 y 5 cm de profundidad en el suelo en contraste con el respectivo
horario local de salida y puesta del sol, precipitación y heliofanía efectiva registradas. (Espacios en
la gráfica por pérdida de datos).
La figura 6 presenta la gráfica
correspondiente a los momentos del día
en que los gradientes se hacen nulos o
sea, cambian su sentido de flujo de calor
desde la siembra y hasta el cultivo de maíz
en V6 a V8. Se observa que el cambio de
gradiente de negativo hacia positivo (suelo
comenzando a calentarse, temperaturas
a 2.5cm mayores que a 5cm) ocurre
en ambas labranzas aproximadamente
dos horas después de la salida del sol.
En cambio el paso hacia un gradiente
negativo (suelo comenzando a enfriarse,
temperaturas a 2.5cm menores que a 5cm)
ocurre junto con la puesta del sol o incluso
antes de la misma.
En el caso del inicio de gradiente positivo
parecen no existir diferencias en los horarios
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Blasón, A.D.; Fernández, N.R.; Barrios, M.B.; Makar, D.; Molla Kralj, A. y Rodríguez, R.O.
entre ambos tipos de labranzas más allá
de las diferencias mínimas producidas
probablemente por las condiciones
meteorológicas reinantes. Por el contrario,
cuando los gradientes comienzan a ser
negativos se nota una marcada diferencia
entre las mismas, resultando en general el
inicio de la pérdida en SD hasta una hora
antes que en LC, coincidiendo además esta
última prácticamente con el horario de la
puesta del sol. Esto es una causa probable
acerca de por qué la duración de la carga
resulta mayor en LC que en SD.
Cabe aclarar que los picos notables sobre las
series de hora de entrada y de salida de calor
en el suelo sobre la gráfica se corresponden
con condiciones meteorológicas de cielo
completamente cubierto por nubosidad
e incluso eventos de precipitación que
mojaron suficientemente el suelo a la
profundidad de medición, lo que evidencia
en forma clara como este tipo de evento
altera marcadamente la evolución normal e
incluso es capaz de extinguir completamente
diferencias de este tipo entre labranzas.
La diferencia en duración de los gradientes
entre las labranzas indica que son mayores
en la LC en la recarga de energía y de valores
similares o algo menores la SD durante la
descarga (de noche), esto se debe a que
durante el día la carga es mayor dado el
menor albedo del suelo desnudo, que su
contrapartida en la SD donde el rastrojo
aumenta su albedo en onda corta.
La descarga es debida principalmente a la
irradiación terrestre, lo que parecería que es
aproximadamente igual o levemente inferior
en la SD.
Figura 7: Duraciones de los ciclos diarios de entrada y salida de energía en los primeros centímetros
de suelo, evaluadas a través del gradiente térmico entre 2,5 y 5 cm de profundidad para la LC y la SD
en función de la duración del día, y acompañados de la precipitación y heliofanía efectiva registradas.
(Espacios en la gráfica por pérdida de datos).
39
Rev. Fac. Agronomía y Cs. Agroalim. UM - Vol. V Nº 9 y 10 - 2014
En la figura 7 se observan las diferencias
entre las duraciones de los flujos de
entrada y de salida de calor en la capa sub
superficial de suelo comprendida entre los
2,5 y 5 cms. de profundidad para los dos
tipos de labranzas. Las duraciones de las
recargas de energía (gradiente positivo)
fueron mayores en LC que en SD. Mientras
que complementario a esto las duraciones
de las descargas de energía (gradiente
negativo) fueron mayores en SD que en LC.
Estas diferencias en las duraciones de las
entradas y salidas coinciden con lo visto en
la figura 7 en la que se observa que el cambio
hacia un gradiente negativo ocurre siempre
mas tarde en LC y el cambio hacia un
gradiente positivo no se presentan notables
diferencias entre ambas, de esta forma
resulta mayor la duración de la entrada en
la LC. Las duraciones de las entradas fueron
aumentando en ambos tipos de labranza al
igual que las duraciones de salida fueron
disminuyendo debido al alargamiento de los
días conforme avanzaba el ensayo, en total
coincidencia con el aumento de la duración
del día previo al solsticio de verano sobre el
hemisferio Sur.
Con lo aportado por estas observaciones
térmicas se respalda que las principales
diferencias entre los dos tipos de labranza
son provocadas por la diferente duración
de gradientes de entrada y salida y la
menor radiación absorbida en la siembra
directa producto del mayor albedo de
onda corta de su rastrojo respecto a suelo
desnudo en la labranza convencional. Para
comprobar fehacientemente esto último
sería necesario reiterar un ensayo similar
al presente en el cual se observe además
de la radiación incidente, la radiación
de onda corta reflejada por los dos tipos
de labranza, valorando directamente las
diferencias sobre el balance de onda corta.
Figura 8: Separación de los gradientes térmicos producidos entre 25 mm y 50 mm de profundidad en
LC y SD positivos (suelo calentándose) y negativos (suelo enfriándose) para cada tipo de labranza y
su acumulación gráfica.
40
Blasón, A.D.; Fernández, N.R.; Barrios, M.B.; Makar, D.; Molla Kralj, A. y Rodríguez, R.O.
La figura 8 muestra gráficamente la
separación de la ganancia térmica producto
de la radiación absorbida y la pérdida
térmica producto de la emisión terrestre
acumulada a lo largo del ciclo completo del
maíz, discriminada por el tipo de labranza.
En primera instancia se observa que para
ambas labranzas fue notablemente menor
el tiempo en que el suelo se calienta por
radiación solar que el que se enfría por
irradiación terrestre; pero en contrapartida
la intensidad del proceso hace que su
acumulación térmica positiva alcance
valores cercanos a los 6000 ºC/cm10min
(equivalente a 41,6 ºC/cm día en suma
directa), mientras que la acumulación
térmica negativa logra valores próximos a
los 4000 ºC/cm 10min (equivalente a 27,8
ºC/cm día en suma directa).
Es de notar que la acumulación positiva
en LC siempre resulta mayor que la SD
a lo largo de todo el ciclo, a veces con
mayor diferencia otras con menor, pero
siempre a su favor. Por el contrario, las
acumulaciones negativas no muestran
realmente diferencias de consideración,
con la salvedad que pareciera que hasta
aproximadamente antes de que la canopia
cubra el entresurco del cultivo (V10 a V12),
la SD parece enfriarse menos que la LC por
emisión terrestre probablemente debido al
mayor espesor de su capa límite causado
por el rastrojo, mientras que a partir de
ese momento se igualan e incluso parece
superar a la LC en el final del ciclo.
De la evaluación del ciclo completo del
cultivo de maíz para esta campaña
cuya duración fue de 15170 períodos de
10 minutos desde siembra a cosecha
(equivalente a 2528 horas o 105 días)
se desprenden los valores parciales
presentados en el cuadro Nº 1, los cuales
parcializan duraciones y acumulación
térmica directa de los gradientes positivos
y negativos en comparación entre ambas
labranzas.
Cuadro Nº 1. Valores parciales de duración y acumulación de gradientes positivos y negativos en LC y en SD.
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Rev. Fac. Agronomía y Cs. Agroalim. UM - Vol. V Nº 9 y 10 - 2014
Figura 9: Separación de los gradientes térmicos producidos entre 25 mm y 50 mm de profundidad
en LC y SD por el módulo de la diferencia a favor de cada tipo de labranza y su acumulación gráfica
durante el primer periodo analizado.
por una menor pérdida de radiación de
onda larga que tiene un comportamiento
más regular que la entrada por radiación
de onda corta. En este caso como la
acumulación fue separada a favor de cada
tipo de labranza, los períodos cronológicos
de 10 minutos sobre el eje de las abscisas
son reales en términos de duración pero no
siguen la cronología temporal ocurrida en
el cultivo bajo las labranzas, observando
por este motivo que para ambas siempre
los valores acumulados son crecientes y lo
que fluctúa tanto en cada una de las series
como entre ellas son las pendientes que
marcan la intensidad de proceso.
En la figura 9 se observa que las diferencias
de gradientes térmicos acumulados, desde
la siembra hasta V6-V8, a favor de LC son
mayores que las mismas a favor de SD. La
cantidad de periodos en que la diferencia
estuvo a favor de SD fue mayor que los
periodos a favor de LC. Se observa que a un
periodo fijo dado la acumulación favorable
a LC resulta desde la siembra igual o mayor
al doble que el acumulado a favor de la SD.
Esto es evidenciado por las pendientes de
los ajustes lineales sobre ambas series.
Siendo en particular un ajuste lineal casi
perfecto para la SD, debido a que los
periodos a su favor se dan en general
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Blasón, A.D.; Fernández, N.R.; Barrios, M.B.; Makar, D.; Molla Kralj, A. y Rodríguez, R.O.
Figura 10: Diferencias netas entre gradientes en la LC y la SD cronológicamente acumulados.
maíz debido a la cercanía del meristema
apical de la caña de maíz al suelo y por
la conductividad calórica de la misma
que permite que una gran cantidad de
calor fluya por ella hasta el meristema
calentándolo más que el aire que lo rodea.
En la medida que la caña elonga y se aleja
cada vez del suelo se diluye el mencionado
efecto pasando a preponderar sobre su
desarrollo más la temperatura del aire que
la del suelo.
Complementariamente, la figura 10 muestra
la curva acumulada de las diferencias netas
presentadas entre los gradientes de ambas
labranzas distinguiendo los mismos en dos
series, la primera desde la siembra hasta el
maíz en V6 a V8, y la segunda considerando
todo el ciclo. Presumiblemente esta sea la
causa más importante por la cual el maíz
en la LC se encontraba desarrollado en V8
mientras que al mismo momento en SD
solo alcanzaba V6. Esta diferencia es más
notable en los estadios más tempranos del
Figura 11: Ajustes lineales entre
los valores pareados de los
gradientes observados en LC y SD.
Series diferenciadas para el primer
período considerado y para el ciclo
completo.
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Rev. Fac. Agronomía y Cs. Agroalim. UM - Vol. V Nº 9 y 10 - 2014
que para todo el ciclo el creciente efecto
físico-biológico introducido por la canopia del
mismo cultivo en ambas labranzas provocó
el aumento de dispersión en el fenómeno
provocando una caída en el ajuste apenas
por debajo del 90 %.
La figura 11 muestra como se relacionaron
los gradientes observados cada 10 minutos
simultáneamente en ambas labranzas,
distinguiendo en series separadas los
períodos analizados para poder observar
diferencias producidas por la canopia del
cultivo cuando cubre el entresurco. Puede
observarse ya sea hasta V6 a V8 o para el
ciclo completo que las pendientes de las
rectas de ajuste resultaron un poco menores
a 1 (uno) indicando que los gradientes
producidos bajo la SD se vieron un poco
atemperados en su magnitud respecto a
los presentados por la LC, debido al efecto
aislante, tanto para la radiación solar como
para la terrestre, producido por la cobertura
de rastrojos sobre la SD. Aunque para el
primer período en que el entresurco no fue
cubierto completamente por la canopia del
cultivo, el efecto de la cobertura de rastrojo
muestra diferencias mayores al 10 % sobre
los mismos, mientras en promedio para
todo el ciclo solo alcanzó el 5%.
CONCLUSIONES
En concordancia con otros autores, las
diferencias térmicas entre la SD y la LC se
deben a la menor radiación de onda corta
absorbida en la SD o complementariamente
la mayor radiación reflejada, provocada por
el mayor albedo de la cobertura de rastrojo
sobre la misma, produciendo que al menos
en las horas diurnas el suelo bajo ella
permanezca más frío que en la LC.
Días con lluvia que mojan el perfil, dada
la baja temperatura del agua precipitada,
a su alta capacidad calórica y alto calor
latente de evaporación logran extinguir las
diferencias térmicas en el suelo bajo ambas
labranzas durante su ocurrencia y perduran
proporcionalmente a su cantidad.
En concordancia con lo informado por otros
autores, el tratamiento sin rastrojo presentó
una mayor temperatura del suelo durante
primavera hasta enero tardío coincidiendo
con el cierre del entresurco por la canopia,
resultando similares posteriormente los
tratamientos con y sin rastrojo. También
reportado por Page et al., 1986; Wood, 1991;
Chapman et al., 2001; Morandini et al.,
2005; Viator et al., 2005; Morandini et al.,
2009 y Digonzelli et al., 2011.
El suelo comienza a calentarse en ambas
labranzas aproximadamente dos horas
después de la salida del sol, no mostrando
diferencias entre ellas. En cambio comienza
a enfriarse junto con la puesta del sol en LC
y hasta una hora antes en SD.
Las duraciones de las recargas de energía
(gradiente positivo) fueron mayores en LC
que en SD. Mientras que complementario
a esto las duraciones de las descargas
de energía (gradiente negativo) fueron
mayores en SD que en LC.
Por otra parte, la variabilidad de los gradientes
fue menor hasta V6 a V8 alcanzando un valor
R2 mayor al 93 % fundamentalmente por la
fuerte relación física del fenómeno, mientras
44
Blasón, A.D.; Fernández, N.R.; Barrios, M.B.; Makar, D.; Molla Kralj, A. y Rodríguez, R.O.
La suma de aspectos favorables para
una mayor carga en LC, reflejados en
la diferencia de los gradientes térmicos
positivos, resulta evidente, se debe a la
diferente absorción de radiación solar y a
las duraciones de recarga a favor de la LC
respecto de SD.
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