Propiedades físicas del suelo

Propiedades físicas del suelo
Compactación del suelo
Gilberto Cabalceta Aguilar
Centro de Investigaciones Agronómicas
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Universidad de Costa Rica
Compactación del suelo
Se define como un incremento de la densidad aparente del
suelo, un empaquetamiento de las partículas más denso y
una disminución de la porosidad, especialmente de la
macroporosidad.
Compactación superficial: es la producida en los primeros
30 cm del suelo.
Un caso particular es la denominada costra.
Compactación profunda: producida por debajo de 30 cm.
Un caso particular es la denominada suela de labor o
piso de arado: laboreo continuo o bien por realizarce
en condiciones de humedad inadecuadas.
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Compactación del suelo: FACTORES QUE LA PROVOCAN
FACTORES NATURALES
La lluvia
El efecto de gotas de lluvia sobre agregados con baja
estabilidad produce:
*una capa compactada en la superficie del suelo
*limita la permeabilidad y la infiltración de agua.
Otros factores naturales
Algunos procesos edafogénicos también pueden originar
compactación como pueda ser la iluviación de arcillas.
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Compactación del suelo: FACTORES ANTRÓPICOS
El pastoreo
El pastoreo puede producir una compactación muy superficial.
El paso de rebaños sobre suelos con alto contenido en
humedad origina una compactación muy superficial.
Máquinas agrícolas y el propio laboreo
La compactación del suelo será tanto mayor cuanto menor sea
su resistencia y cuanto mayor sea la magnitud de las
tensiones ejercidas sobre el mismo.
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Compactación del suelo
Factores relacionados con la fuerza externa
•
El peso por eje.
•
La presión de contacto entre la rueda y el suelo.
•
La presión de inflado de los neumáticos.
•
Número de pases
•
Deslizamiento.
Laboreo del terreno
La compactación del suelo no siempre tiene efectos
negativos. Una ligera compactación tras la siembra mejora el
contacto de la semilla con el suelo, permite una mejor
humectación y germinación. También reduce las pérdidas de
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agua del suelo por evapotranspiración.
Compactación del suelo
En la agricultura el suelo está sometido a un ciclo anual de
compactación.
Empieza con un esponjamiento en el que la densidad
aparente disminuye y aumenta la porosidad
con la
vertedera.
Labores secundarias van a ocasionar compactación hasta
el próximo labrado: preparación del lecho de siembra,
siembra,
abonados,
tratamientos
herbicidas
y
fitosanitarios, recolección, etc.
La humedad del suelo marca el momento de realizar las
labores. Si la humedad del suelo no es la adecuada cualquier
labor puede producir compactación.
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MEDIDA DE LA COMPACTACIÓN
No existe una medida física directa que mida la
compactación del suelo. No hay forma única de medirla.
Los parámetros edáficos que se miden con más frecuencia
son la densidad aparente, la resistencia a la penetración y
la porosidad.
Aunque también se utilizan la permeabilidad y la velocidad
de infiltración.
Densidad aparente.
Relación entre un volumen de suelo, como está en el
terreno, y su peso seco.
Está relacionada con la textura y se expresa en g/cm3,
kg/m3 o t/m3.
La densidad aparente aumenta al compactarse el suelo.
Límite de densidad aparente en maíz y cebada sería de
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3
1,8 g/cm .
Valores frecuentes en suelos pueden ser:
TEXTURA
Densidad aparente (Mg m-3)
Arcillosa
1,12-1,20
Franco arcillosa
1,20-1,23
Franca
1,28-1,44
Franco arenosa
1,44-1,60
Arenosa
1,60-1,76
Roquero y Porta (1992): Agenda de campo para el estudio del suelo.
Los valores críticos de densidad aparente en función de la textura son:
TEXTURA
Densidad aparente crítica (Mg m-3)
Franco arcillosa
1,55
Franco limosa
1,65
Franco arenosa fina
1,80
Arenosa franca fina
1,85
Bowen, 1981 citado por Porta et al., 1999
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Resistencia a la penetración.
Expresa la resistencia que ofrece un suelo a ser
atravesado por una superficie de forma cónica.
PENETRÓMETRO: aparato que realiza esta medición.
Punta de forma cónica con una superficie determinada y
se introduce la lanza en el suelo de forma manual.
Los resultados se expresan a modo de presión fuerza
necesaria por unidad de superficie.
Las unidades empleadas son unidades de presión: N cm-2,
kPa, MPa, bar
Valor limitante es 29,6 bares a humedad CC (0,33 bares)
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Porosidad.
La porosidad es la relación entre el volumen de huecos y el volumen total del suelo.
La determinación de la porosidad en suelos minerales puede realizarse a partir de la
densidad aparente y la densidad real.
Una estimación que suele hacerse es considerar el valor de la densidad real de 2,65
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g/cm y de esta manera se puede calcular la porosidad a partir de la densidad real.
Vp (%) = 100 (1- da/dr)
La
medida de la cantidad, tamaño, forma, y continuidad pueden estudiarse por
tratamiento de imágenes.
Suelos compactados: 25-30% Ep total
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Permeabilidad
La permeabilidad expresa la facilidad que un suelo ofrece
al flujo de un fluido. Si el fluido es agua y el suelo está
saturado se denomina conductividad hidráulica saturada y
expresa la velocidad con la que circula el agua en un suelo
saturado.
Las unidades se expresan en longitud por unidad de
tiempo: m s-1, m d-1, cm h-1.
En líneas generales la permeabilidad hace referencia a la
velocidad con la que puede circular el agua dentro del suelo,
este parámetro en física de suelos se denomina
conductividad hidráulica.
La conductividad hidráulica saturada en campo se
determina con un equipo denominado PERMEÁMETRO DE
GUELPH.
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Valores orientadores
estructuras:
para
diferentes
texturas
Textura y
estructura
Conductividad hidráulica saturada
(mm día-1)
Textura fina
10
Buena estructura
10 y 1000
Textura gruesa
Mayor de 1000
Gravas
10-1 y 10
Arcilla compacta
10-11 y 10-9
Porta et al., 1999
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y
Velocidad de infiltración.
La infiltración es el proceso de entrada de agua a través
de la superficie del suelo, en condiciones no saturadas.
Suelos con bajo contenido de humedad la velocidad de
infiltración desciende de manera rápida con el tiempo en
los primeros momentos y tiende a estabilizarse a lo largo
del tiempo.
A éste valor estabilizado se le denomina velocidad de
infiltración básica o final.
Infiltración acumulada es la cantidad de agua que se
infiltra por unidad de superficie a lo largo del tiempo.
Las unidades expresan en longitud por unidad de tiempo:
mm día-1.
Este parámetro se utiliza para cuantificar la
compactación en la parte más superficial del suelo originada
por un encostramiento o bien por la acción del pastoreo. 13
Velocidad de infiltración.
Esta determinación se hace en campo con un equipo
denominado infiltrómetro de doble anillo.
Consiste en dos anillos concéntricos que se clavan en el
suelo alterándolo lo menos posible y se introduce una lámina
de agua.
Conviene que la lámina del anillo exterior tenga una altura
constante.
Se toman alturas de la lámina de agua en el anillo interior
con el tiempo.
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Valores de F.A.O. citados por Roquero y Porta (1992) según
la textura serían.
Textura
Velocidad de infiltración básica
(mm hora-1)
Arenas gruesas
19-25,5
Arenas finas
12,5-19
Franco arenosa fina
12,5
Franco limosa
10
Franco arcillosa
7,5
Roquero y Porta (1992): Agenda de campo para el estudio del suelo pag. 64
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Efectos sobre el suelo.
Velocidad de infiltración
Encostramiento superficial
Erosión
Desarrollo del sistema radicular
Ciclo de nutrientes
Aireación del suelo
Percolación y evaporación de agua
Estructura del suelo
Resistencia del suelo.
Reducción del tamaño de macroporos.
Conductividad hidráulica saturada.
Velocidad de infiltración
Erosión.
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Efectos sobre la planta.
La costra dificulta la nascencia. La planta no es capaz de romperla o bien la difusión de
oxígeno está muy restringida y la radícula tiene dificultad para respirar.
La compactación dificulta el crecimiento radicular.
La absorción de nutrientes.
Estado de aireación del suelo.
Las raíces no son capaces de penetrar en un poro rígido si es de menor tamaño.
La presión mínima que es capaz de hacer disminuir de forma notoria la elongación de la
raíz es de 50 kPa y se produce una detención casi total a 70 kPa en cebada.
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Efecto de la compactación sobre el Nitrógeno.
.
La
compactación modifica el balance de nitrógeno en el suelo como consecuencia de
que reduce la mineralización y aumenta la desnitrificación.
La
desnitrificación está relacionada con la porosidad aérea.
Esta desnitrificación
favorece las pérdidas de nitrógeno en forma gaseosa y en periodos de humedad elevada
en el suelo se pueden producir deficiencias de nitrógeno.
Efecto de la compactación en la absorción de Fósforo.
El
fósforo es relativamente inmóvil por eso la absorción de fósforo estará muy
relacionado con la configuración del sistema radicular.
 Un sistema radicular confinado produce una menor accesibilidad de la raíz al fósforo
del suelo se traduce en una absorción menor.
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Efecto de la compactación en la absorción de potasio.
.
La
absorción de potasio por la planta se puede ver reducida si se ve afectada la
respiración radicular y esto ocurre cuando aumenta la compactación del suelo.
Efecto de la compactación al agua de escorrentía.
La
velocidad de infiltración de un suelo compactado por el tránsito agrícola severo
puede ser hasta cinco veces inferior a un suelo no compactado.
Esto
origina un aumento de la escorrentía tanto durante el riego como tras una
precipitación.
Un aumento de la escorrentía produce erosión en suelo.
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PRÁCTICAS DE MANEJO PARA REDUCCIR LA COMPACTACIÓN.
.
Evitar entrar con suelo húmedo.
En suelos con riego la compactación del suelo puede ser un problema importante ya que
durante las labores de cultivo se mantiene el suelo con humedad y cualquier labor que se
realice durante este periodo puede ocasionar una compactación mayor que si se
produjera con el suelo seco.
Manejo de la materia orgánica.
La materia orgánica aumenta la capacidad del suelo a resistir cargas compactivas. Hay
una alta correlación entre la estabilidad estructural de los agregados y el contenido de
materia orgánica. La incorporación de restos de cosechas o el aporte de estiércol serían
prácticas recomendables.
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Manejo de la maquinaria agrícola.
.
MENOR PESO: El empleo de tractores y aperos cada vez mayores repercute en una
mayor presión sobre el suelo y en un mayor peso por eje.
AUMENTO DE LA SUPERFICIE DE APOYO:
El objetivo es disminuir la presión en la
superficie del suelo para reducir principalmente la compactación superficial.
CONTROL
DE TRÁFICO: Consiste en utilizar siempre las mismas rodadas para la
realización de cualquier labor agrícola, con el fin de compactar siempre la misma
superficie y evitar la compactación en el resto de la parcela.
USO DEL LABOREO. La compactación profunda puede reducirse mediante el empleo
de la vertedera o del chisel.
Sobsolado
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Rotación de cultivos
El uso de diferentes cultivos
con sistemas radiculares diferentes puede mejorar el
estado de la compactación del suelo.
Agricultura de conservación.
El
laboreo de conservación permite mantener una cubierta vegetal con residuos de
cosecha que cubra al menos un 30% de la superficie del terreno.
Con este tipo de sistemas de laboreo se consiguen aumentos del contenido de materia
orgánica, mejoras en la estructura y en su estabilidad, mayor continuidad en los
macroporos.
Todo ello repercute en una mejora de la infiltración, menor erosión, menor riesgo de
encostramiento y mejor distribución de la humedad en el tiempo. Este sistema reduce el
número de labores y por ello los costes.
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