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Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego
intermitente y secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en
los llanos del Casanare
David Alejandro Muñoz
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de ingeniería y administración
Palmira, Colombia
2016
Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego
intermitente y secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los
llanos del Casanare
David Alejandro Muñoz
Tesis de investigación presentada como requisito parcial para optar al título de:
Magister en Ingeniería Ambiental
Director
Ph.D., Edgar Enrique Madero
Línea de Investigación:
Monitoreo, modelación y gestión de recursos naturales
Grupo de Investigación:
Indicadores Sencillos de Degradación de Suelos
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de ingeniería y administración
Palmira, Colombia
2016
Dedicatoria
A mi Madre Ruby Esperanza por ser ejemplo de
esfuerzo, dedicación y superación.
A mis Hermanos por su apoyo incondicional y poder
contar con ellos a cada momento.
A mis sobrinas María Isabel, Sara Sofía y Valentina,
por motivar cada proceso en mi vida.
Agradecimientos
A Dios por iluminar y guiar mis pasos en el camino a la cima.
Al Profesor PhD Edgar Enrique Madero Morales, porque en su papel de Tutor se convirtió
en una imagen Paternal.
A la Ingeniera Adriana Martínez Arias, colega y amiga en todo momento.
Al Ingeniero Ángel Villegas Muñoz, por conceder el permiso de uso de las fincas de su
propiedad para el desarrollo de esta investigación.
Resumen y Abstract IX
Resumen
La degradación del suelo es un proceso antrópico, este se evidencia en la modificación de
sus propiedades físicas, químicas y biológicas. Los procesos degradativos aparecen
modificando las condiciones naturales del mismo. En la actualidad extensas áreas de la
región de los Llanos del Casanare en Colombia son utilizadas para la producción de arroz
riego intermitente y arroz secano. El objetivo de este estudio fue determinar el efecto que
tiene el sistema de labranza tradicional aplicado sobre algunas propiedades físico-
químicas. La investigación tuvo lugar en el Municipio de San Luis de Palenque.
Se llevó una toma de muestras disturbadas a una profundidad de 20cm. En campo se
tomaron pruebas de infiltración y humedad, las propiedades químicas se determinaron en
laboratorio. Por medio del diseño experimental y el modelo estadístico se obtuvo
diferencias significativas al realizar comparaciones múltiples por tratamiento arroz riego y
secano; para la Porosidad y Materia Orgánica. (p=0.01) y (p=0.00387). Finalmente estos
datos obtenidos se espacializaron por medio de un software especializado en SIG ArcGis
10.2, con el fin de establecer una línea base de información para la toma de decisiones y
de esta manera proponer un manejo integrado del cultivo desde la siembra hasta la
cosecha, que vaya encaminado al manejo sostenible y sustentable del recurso suelo.
Palabras clave: Degradación, Propiedades físico-químicas, Arroz secano, Arroz riego
intermitente, Labranza, Sostenibilidad, Suelo.
X Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Abstract
Soil degradation is an anthropic process, evidenced in the modification of its physical,
chemical and biological properties. The degradation processes appear modifying the
natural conditions of the same. At present, extensive areas of Llanos del Casanare region
in Colombia are used for the production of intermittent irrigated rice and rainfed rice. The
objective of this study was to determine the effect of the traditional tillage system applied
on some physical-chemical properties. The investigation took place in the municipality of
San Luis de Palenque.
A disturbed sample was taken at a depth of 20 centimeters. In the field infiltration and
moisture tests were taken, chemical properties were determined in laboratory. By means
of the experimental design and the statistical model, significant differences were obtained
when multiple comparisons were made by irrigation and rainfed rice treatment; for porosity
and organic matter. (P = 0.01) and (p = 0.00387). Finally, the obtained data were
specialized by means of software specialized in GIS, ArcGIS 10.2, in order to establish a
baseline of information for the decision making, and in this way, to propose an integrated
management of the crop from planting to harvest, to be directed towards the sustainable
management of the soil resource.
Keywords: Oil, Agricultural practices, Demotion, Upland rice, Rice intermittent irrigation,
Infiltration, Physicochemical properties, Agricultural sustainability.
Contenido
Contenido
Pág.
Resumen ........................................................................................................................ IX
Lista de figuras ............................................................................................................ XIV
Lista de tablas .............................................................................................................. XV
Introducción .................................................................................................................... 1
1. Justificación del problema ...................................................................................... 3
2. Objetivos ................................................................................................................... 9 2.1 Objetivo general: ................................................................................................ 9 2.2 Objetivos específicos: ........................................................................................ 9
2.2.1 Determinar las propiedades físicas; humedad, densidad aparente, macroporosidad, mesoporosidad, microporosidad, infiltración y químicas; materia orgánica y pH en dos suelos. ..................................................................................... 9
2.2.2 Espacializar las zonas muestreadas generando mapas confiables de las propiedades físicas y químicas en los suelos analizados. .......................................... 9
3. Marco Teórico ......................................................................................................... 11 3.1 Degradación ..................................................................................................... 11
3.1.1 Degradación del suelo por cultivo de arroz. ................................................... 11 3.2 Impacto de la labranza en arroz. ...................................................................... 12 3.3 Riegos en arroz ................................................................................................ 15
4. Marco Conceptual .................................................................................................. 17 4.1 Arroz (Oriza Sativa) .......................................................................................... 17
4.1.1 Origen ............................................................................................................ 17 4.1.2 Morfología y Taxonomía. ............................................................................... 17
4.2 Adaptación del arroz a los suelos inundados. ................................................... 21 4.3 Importancia económica y distribución geográfica. ............................................ 21 4.4 Comercio. ......................................................................................................... 23 4.5 Mercado mundial del arroz. .............................................................................. 24 4.6 Mejora genética ................................................................................................ 24
XII Contenido
4.7 Requerimientos Edafoclimáticos. ...................................................................... 25
4.7.1 Clima. ............................................................................................................ 25 4.7.2 Temperatura. ................................................................................................. 25 4.7.3 Suelo. ............................................................................................................ 26 4.7.4 pH. ................................................................................................................ 26
4.8 Particularidades del cultivo. .............................................................................. 26 4.8.1 Preparación del terreno. ................................................................................ 26 4.8.2 Siembra. ........................................................................................................ 27 4.8.3 Abonado. ....................................................................................................... 27 4.8.4 Riego. ............................................................................................................ 29
4.9 Antecedentes de degradación........................................................................... 31 4.10 Tipo de suelo. ................................................................................................... 33
4.10.1 Por estructura ................................................................................................ 33 4.10.2 Por características físicas .............................................................................. 33
4.11 Infiltración ......................................................................................................... 34 4.12 Permeabilidad ................................................................................................... 34 4.13 Sistemas de información geográfica SIG. ......................................................... 36
4.13.1 Definición y características principales de un SIG. ........................................ 38 4.13.2 Contexto de Proyectos SIG ........................................................................... 42 4.13.3 . Sistemas de información geográfica (SIG). ................................................. 43 4.13.4 Diseño de experimento. ................................................................................. 43
5. Materiales y Métodos ............................................................................................. 47 5.1 Caracterización del terreno. Fuente: Página principal Alcaldía de San Luis de Palenque ..................................................................................................................... 50
5.2 Identificación taxonómica de suelos .................................................................. 52 5.2.1 Hacienda San Ángel-Vereda las Cañas ........................................................ 53 5.2.2 Finca el Boral ................................................................................................ 53 5.2.3 Georreferenciación ........................................................................................ 53 5.2.4 Manejo Integral del cultivo de arroz ............................................................... 55 5.2.5 Propiedades del suelo medidas en el estudio ................................................ 56 5.2.6 Prueba de infiltración ..................................................................................... 57
5.3 Toma de muestras de suelo .............................................................................. 57 5.3.1.1 Muestras Alteradas ................................................................................... 57
5.3.1 Procesamiento de muestras, análisis de los datos y parámetros. .................. 58 5.4 Creación de mapas de variables físico –químicas del suelo ............................. 60
5.4.1 Selección del método de interpolación .......................................................... 60 5.4.1.1 Finca El Boral ........................................................................................... 61 5.4.1.2 Finca San Ángel ....................................................................................... 62
6. Resultados y Discusiones ..................................................................................... 65 6.1 Análisis exploratorio. ......................................................................................... 65 6.2 Resultados Objetivo Específico Número 1 ........................................................ 73
6.2.1 Análisis de Propiedades Químicas pH y materia orgánica comparación entre fincas ...................................................................................................................... 74
Contenido XIII
6.2.2 Materia orgánica ............................................................................................ 76 6.2.3 Análisis de Propiedades físicas. Infiltración, humedad, porosidad (macro, meso y microporosidad) ........................................................................................... 77
6.2.3.1 Prueba de Infiltración ............................................................................... 77 6.2.3.1.1 Hacienda San Ángel ........................................................................... 78
6.3 Infiltración ......................................................................................................... 81 6.4 Porosidad ......................................................................................................... 82 6.5 Humedad ......................................................................................................... 85 6.6 Resultados Objetivo Especifico Numero 2 ........................................................ 87
7. Conclusiones y Recomendaciones ....................................................................... 99 7.1 Conclusiones .................................................................................................... 99 7.2 Recomendaciones ...........................................................................................101
A. Anexo: Publicación de productos de investigación. Artículo Científico N°1 ............ 103
B. Anexo: Publicación de productos de investigación. Artículo Científico N°2 ............ 105
C. Anexo: Participación Ponencia Magistral. .............................................................. 107
Bibliografía .................................................................................................................. 111
Contenido
Lista de figuras
Pág.
Figura 1. Vista de la raíz de arroz. Tomado de CIAT, 2005. ........................................... 17
Figura 2. Vista del tallo del arroz. Tomado de CIAT, 2005.............................................. 18
Figura 3. Vista planta del arroz. Tomado de GRiSP ,2013. ............................................ 18
Figura 4. Vista de la planta y de la flor del arroz. Tomado de GRiSP ,2013 ................... 19
Figura 5. Vista de la planta del arroz. Tomado de Köhler F. ........................................... 19
Figura 6. Vista del grano de arroz Tomado de GRiSP ,2013 .......................................... 20
Figura 7. Ciclo normal del arroz. Tomado de Rojas, 2005. ............................................. 20
Figura 8. Ciclo fisiológico del arroz. Tomado de Faiguenbaum (2004). .......................... 23
Figura 9. Componentes de un SIG. Tomado de Gacano (online) ................................... 40
Figura 10. Componentes de un SIG. Tomado de www.gisentuidioma.com .................... 41
Figura 11. Mapeo de suelo usando SIG. Tomado de investigadoresacg.org .................. 43
Figura 13 puntos de muestreo finca San Ángel. Martínez, 2016 .................................... 54
Figura 14 puntos de muestreo finca el Boral. Martínez, 2016 ......................................... 55
Figura 15 manejo integrado del cultivo. A. Preparación del terreno, B. Siembra
mecanizada, C. Siembra manual .................................................................................... 56
Figura 16. Extracción de muestras alteradas. Muñoz, 2016 ........................................... 58
Figura 17. Procesamiento de muestras. Determinación de la textura. Medición de la
porosidad ........................................................................................................................ 59
Figura 18. Barra de Geostatistical Analyst acceso a los métodos de interpolación.
Fuente: Murillo, et al 2015. .............................................................................................. 60
Figura 19 Humedal finca San Ángel ............................................................................... 88
Figura 20 Humedad finca El Boral .................................................................................. 89
Figura 21 Materia orgánica finca El Boral ....................................................................... 90
Figura 22 Materia orgánica finca San Ángel ................................................................... 91
Figura 23 pH finca el Boral ............................................................................................. 92
Figura 24 pH finca San Ángel ......................................................................................... 93
Figura 25 Porosidad finca el Boral .................................................................................. 94
Figura 26 Porosidad finca San Ángel ............................................................................. 96
Contenido XV
Lista de tablas
Pág.
Tabla 1 Producción de arroz por tonelaje a escala global año 2013 ............................... 22
Tabla 2 Tipos de cultivo del arroz .................................................................................. 27
Tabla 4 Descripción de la zona experimental. ................................................................ 49
Tabla 5 Descripción del área experimental. ................................................................... 50
Tabla 6 Propiedades medidas para el estudio ............................................................... 56
Tabla 7 Resumen de propiedades del suelo seleccionadas ........................................... 59
Tabla 8 Parámetros de los semivariogramas para las variables seleccionadas utilizando
el modelo Kriging Ordinario. ........................................................................................... 61
Tabla 9 Parámetros de los semivariogramas para las variables seleccionadas utilizando
el modelo Kriging Ordinario. ........................................................................................... 62
Tabla 10 Estadísticas descriptivas del pH por tratamiento. (DE: Desviación estándar. CV:
Coeficiente de variación) ................................................................................................ 65
Tabla 11 Estadísticas descriptivas de la Materia Orgánica por tratamiento. ................... 67
Tabla 12 Estadísticas descriptivas de Humedad por tratamiento. .................................. 68
Tabla 13 Estadísticas descriptivas de la Densidad Aparente por tratamiento. ................ 69
Tabla 14 Estadísticas descriptivas de la Macroporosidad por tratamiento. ..................... 70
Tabla 15 Estadísticas descriptivas de la Mesoporosidad por tratamiento. ...................... 71
Tabla 16 Estadísticas descriptivas de la Microporosidad por tratamiento. ...................... 72
Tabla 17 Estadísticas descriptivas de la Porosidad por tratamiento. .............................. 73
Tabla 18 ANOVA del pH. ............................................................................................... 74
Tabla 19 Comparaciones múltiples para el pH por tratamiento. ..................................... 74
Tabla 22 ANOVA del Materia Orgánica. ......................................................................... 76
Tabla 23 Comparaciones múltiples para el Materia Orgánica por tratamiento. ............... 76
Tabla 24 Datos Finca San Ángel .................................................................................... 78
Tabla 25 Datos Finca el Boral ........................................................................................ 80
Tabla 26 ANOVA de la Mesoporosidad. ......................................................................... 83
Tabla 27 Comparaciones múltiples para la Mesoporosidad por tratamiento. .................. 83
XVI Contenido
Tabla 28 ANOVA de la Microporosidad. ......................................................................... 83
Tabla 29 Comparaciones múltiples para la Microporosidad por tratamiento. .................. 84
Tabla 30 ANOVA de la Porosidad. .................................................................................. 84
Tabla 31 Comparaciones múltiples para la Porosidad por tratamiento. .......................... 84
Tabla 32 ANOVA del Húmedad. ..................................................................................... 86
Tabla 33 Comparaciones múltiples para la Humedad por tratamiento. ........................... 86
Tabla 34. Resultados del ANOVA de la Densidad Aparente ........................................... 87
Introducción
La sustentabilidad ambiental y económica conlleva a la realización de prácticas que tienen
como fin para los contextos locales el desarrollo sostenible. En este sentido las tecnologías
ambientales apropiadas que se implementan están relacionadas con los niveles de
desarrollo para garantizar el equilibrio de la comunidad con la suplencia de todas sus
necesidades.
La expansión de la frontera agrícola ha conllevado a la explotación de manera drástica e
insostenible del recurso suelo. Uno de los grandes problemas que aquejan a la humanidad
es la destrucción acelerada de los recursos naturales. Dentro de los recursos naturales el
suelo es quizás el que ha sufrido el mayor daño por intervención humana, aunque él es el
que suministra los requerimientos diarios de nutrición para la misma humanidad. Las
necesidades de las diversas comunidades en diferentes escalas; local, regional, nacional
y global no solo son de alimento se han convertido en una sostenibilidad débil. En este
sentido la región del Casanare, Colombia se distingue por extensas áreas dedicadas a la
agricultura donde un gran porcentaje se encuentra representado en el cultivo de arroz,
aproximadamente un 45% del área (ICA, 2011).
La degradación o desgaste de los suelos es la causa fundamental por la cual no es posible
llegar a programar una agricultura sostenible. La sostenibilidad del suelo debe preceder a
cualquier forma de desarrollo económico sostenible. El hombre puede vivir sin industria
pero no subsistir sin suelo. Los sistemas actuales de manejo de los suelos para agricultura,
han demostrado ser degradativos, por ello, es necesario desarrollar sistemas de manejo
de suelos que dentro de un sistema económicamente productivo contribuyan a desarrollar
suelos sostenibles.
La presente investigación tiene como objetivo dar a conocer el estado de los suelos
arroceros impactados por la labranza convencional aplicada para arroz riego intermitente
y arroz secano, en el Municipio de San Luis de Palenque departamento del Casanare
2 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Colombia en las fincas San Ángel y el Boral. Dentro de la línea de monitoreo y modelación
de recursos naturales se diseñó un enfoque ambiental donde se aplican metodologías que
integren objetivos económicos, sociales y medioambientales, las cuales permitirán
mantener un equilibrio que ha futuro garantice un soporte para no impactar negativamente
las condiciones ambientales de las área de estudio o influencia de los mismos.
Con base a la información y desde los diferentes tópicos abordados esta investigación
tiene como objetivo evaluar algunas propiedades físico-químicas de suelos arroceros y
generar una línea bases o sentar un precedente, esto debido a que las diversas
investigaciones que se han realizado en esta región del país solo se han enfocado en
niveles de producción.
Así mismo la referenciación geográfica de las fincas para conocer condiciones actuales de
suelos representa un avance en el diseño de los sistemas de información geográfica del
departamento, esto debido a la necesidad de que el Llano debe cultivarse sosteniblemente,
por eso las propiedades evaluadas serán representadas en un SIG para ubicar al productor
y entregar información visual y grafica sobre el estado del suelo estudiado.
Finalmente en el presente documento se encontrará de manera detallada la metodología
diseñada para la obtención de la información de campo y mediante el diseño experimental
y el modelo estadístico aplicado encontrar las diferencias significativas entre los
tratamientos descritos arroz riego intermitente y arroz secano. Los resultados obtenidos
permitirán a su vez enmarcar la ingeniería ambiental como el eje central y fundamental que
permita establecer un modelo de sostenibilidad fuerte para la producción de arroz, en
donde los procesos degradativos y la labranza convencional son los factores de juicio para
lograr la sostenibilidad de una capa arable en los Llanos de Colombia.
1. Justificación del problema
Los principales organismos internacionales como la FAO, UNESCO y PNUMA dedicados
al estudio del medio ambiente, han desarrollado una serie de directrices de uso
recomendado para las distintas naciones, en el diagnóstico de la degradación de suelos;
entre las que se encuentra la “Metodología Provisional para la Evaluación de la
Degradación de los Suelos” (FAO, 2005). Lo anterior, debido a que los suelos sometidos
a diferentes sistemas de producción intensiva, presentan un mayor porcentaje de las
fracciones más finas (< 0,001mm.) en la composición de la microestructura; mientras que
la textura no presenta variación, lo que genera un aumento en el coeficiente de dispersión
que surge como consecuencia del efecto directo de los equipos agrícolas que al pasar por
el suelo lo pulverizan. (Lorenzo O. 1998).
En consecuencia, los suelos sometidos a sistemas de producción de forma intensiva
pueden presentar una degradación del tamaño promedio de agregados, produciéndose
por ello un aumento en el coeficiente de dispersión. Esta tendencia al incremento de la
dispersión surge como consecuencia del efecto directo del tráfico sobre el suelo húmedo.
En ese sentido, la búsqueda de mejores rendimientos es un objetivo primordial para la
agricultura mundial y colombiana, sin embargo, ningún avance genético por avanzado que
sea, podrá ser expresado y reflejado en beneficios tangibles para los agricultores sino se
complementa con un sistema de producción sostenible en que el suelo adecuadamente
manejado sea el soporte y suministro de la materia orgánica y elementos esenciales para
el desarrollo de las planta (Lorenzo O. 1998).
No obstante, el uso creciente de pases de rastra o gradas como sistema más común de
preparación de suelos, disminuye la densidad aparente en los primeros 5 a 10 cm. de
profundidad, pero la aumenta a partir de estas profundidades, lo cual es indicativo de que
el paso de las rastras a la misma profundidad está causando compactación (Amézquita
4 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
E.1998). Es por eso que el patrón de mecanización caracterizado por la utilización única
de arados de discos para romper, voltear, desterronar y mullir el suelo ha provocado la
destrucción de los agregados y la conformación del llamado pie o piso de arado, lo que
crea limitaciones para el crecimiento de las raíces, pérdida de la capacidad de infiltración
del agua, costras superficiales, intensificación de procesos erosivos, limitación en la
extracción de nutrientes; que en conjunto hacen al suelo inapropiado para la obtención de
altos rendimientos agrícolas. (Bonilla R.; Murillo J. 1998); que en síntesis según lo
planteado por Le Bissonnais (1996) se debe a la distribución y reducción del tamaño de
los poros en el suelo.
El uso permanente e intensivo de implementos agrícolas en los suelos causa deterioros en
su estructura (Mulla et al., 1992; Quirk y Murray, 1991) lo que puede afectar negativamente
los rendimientos. Es por eso que Preciado (1997) citado por Amezquita E (s,f) en su artículo
“Hacia la sostenibilidad de los suelos en los Llanos Orientales de Colombia” plantea que
que los productores de arroz en Casanare abandonan sus cultivos después de cinco a
ocho años de uso continuo, porque después de este periodo los rendimientos disminuyen
notablemente por la su degradación.
En Colombia, según la FAO (2004) el arroz ocupa el primer lugar en términos de valor
económico entre los cultivos de ciclo corto, lo que lo ubica en el segundo país productor
de arroz de América Latina y del Caribe; como también, anfitrión del Centro Internacional
de Agricultura Tropical (CIAT) y del Fondo Latinoamericano para Arroz de Riego (FLAR).
A pesar de esto, la degradación de suelos en Colombia se ve reflejada en los diferentes
grados de erosión que afectan los suelos y que actualmente alcanzan niveles altos en
algunas zonas (BsT, BMsT, BhT.) con marcadas tendencias a seguir en aumento. Por tal
motivo, es necesario que se tomen urgentemente medidas correctivas para controlar este
fenómeno, en caso contrario, se pasará de ser un país productor a un país importador con
todas las repercusiones económicas y sociales negativas que esto implica. Para entender
este problema a continuación se presentan los planteamientos de Amézquita, E.
Particularmente el principal problema a enfrentar en los suelos Typic haplustox
isohyperthermic y kaolinitic de la Altillanura de los Llanos es su susceptibilidad a
degradación que se define como la pérdida de algunas cualidades físicas, químicas y
Capítulo 1. Justificación de Problema 5
biológicas del suelo por inadecuada intervención humana, los cuales se convierten en
factores negativos de producción y en el futuro afectarán la sostenibilidad agrícola (CIAT,
2000)
Los principales problemas de orden físico que se han observado y evaluado en suelos de
los Llanos, son los planteados por Amézquita, E (1998) y son: (a) sellamiento y
enconstramiento superficial, (b) alta densidad aparente, (c) compactación, (d) baja
velocidad de infiltración, (e) baja estabilidad estructural, (f) pobre distribución de tamaño
poroso, (g) pobre continuidad en el espacio poroso, (h) poco espesor del horizonte "A", (i)
adensamiento por causa de la eliminación de la estructura poroso-capilar y la succión de
agua por tensión superficial y a su vez por el endurecimiento del suelo en la época seca.
Esta problemática fue demostrado por Preciado L (1997) en su tesis de maestría “Influencia
del tiempo de uso del suelo en las propiedades físicas, en la Productividad y sostenibilidad
del cultivo de arroz en Casanare”, donde se observan los cambios negativos producidos
en la porosidad total y distribución del tamaño de poros a través del tiempo en el cultivo de
arroz.
Todo lo anteriormente dicho justifica un mejoramiento físico, químico y biológico que obliga
a un diagnóstico adecuado de la degradación de los suelos cultivados con arroz. En primer
lugar, mejoramiento físico con el uso de herramientas de labranza vertical que mejoren la
alta densidad aparente y de alta resistencia a la penetración; sugiriendo empezar a trabajar
superficialmente y luego sí a mayor profundidad hasta lograr la profundidad requerida. En
segundo lugar, mejoramiento químico, usando enmiendas hasta la profundidad a la cual
se laboree el suelo y no sólo hasta 10 cm. Y finalmente, mejoramiento biológico, que
permita aumentar los contenidos de materia orgánica y de microrganismos en el suelo
(Amezquita E. 1998).
Es por eso que investigadores de la FAO como Reicosky y Saxton afirman que mientras
la agricultura de labranza convencional genera gases de efecto invernadero; la de labranza
mínima, los reduce, por consiguiente almacena materia orgánica y reduce la oxidación de
la ya existente en el suelo. Argumento que confirma lo dicho por Derpsch (1999) citado por
Murillo, R (2005) donde plantean que ese uso inapropiado del suelo o inapropiada labranza
dejan al suelo descubierto y pulverizado, destruyendo su estructura y dejándolo sin
6 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
protección para que el viento, el agua lluvia, y el agua de anegamiento del arroz desplacen
estas partículas, que a su vez, se van depositando en fuentes hídricas y represas,
generando efectos negativos en el suministro de energía eléctrica, agua limpia, y daños
ambientales.
Situaciones que pueden mejorarse con evidencias de centros de investigación como el
International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT) y el International Rice
Research Institute (IRRI) que reportan que “agricultores de arroz no anegado en
Bangladesh solo desyerbaron dos veces en lugar de tres como con la labranza
convencional y reportaron ahorros del 75% en la preparación del terreno, 30% en agua de
riego y 5 a 6% en fertilizante; además esperaban cosechar entre 12 y 20% más de arroz
en el 2009”.
En la actualidad, según planteamientos de Grover, D y Sharma, T (2011) investigadores
de Punjab Agricultural University, en la India, existe una gran necesidad de ahorrar en
insumos utilizando tecnologías de conservación en la agricultura del arroz, como lo es la
labranza cero o labranza de conservación. Una alternativa que en el 2011 fue
recomendada para los cultivadores de la India para conservar el agua, asegurar la siembra
oportuna, y minimizar el uso de combustibles
Una última investigación, publicada en febrero del 2014 confirma que la labranza del suelo
puede alterar los contenidos de carbono del suelo. No obstante la labranza y la
incorporación del material vegetal o carbono orgánico muestran inconsistencias en el
sistema clima, suelo y cultivo. Y definitivamente existen pocos estudios para mirar los
efectos de la labranza y la incorporación del material de cosecha en suelos pobres de
carbono. Sin embargo un estudio llamado “Effects of Different Tillage and Straw Return on
Soil Organic Carbon in a Rice-Wheat Rotation System” de los investigadores Liqun Z,
Naijuan H, Minfang Y, Xinhua Z, Zhengwen Z (2014) demuestra que el utilizar la labranza
y los residuos de cosecha podrían aumentar los contenidos de carbono del suelo, además
de mejorar la calidad del mismo.
Capítulo 1. Justificación de Problema 7
Es por eso que los beneficios económicos y ambientales de la labranza de conservación y
de labranza cero deben ser considerados en el desarrollo de prácticas mejoradas de
manejo para una producción sostenible en el cultivo de arroz.
2. Objetivos
2.1 Objetivo general:
Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano, mediante la evaluación de propiedades físico-químicas en el municipio de San
Luis de Palenque, Llanos Orientales de Colombia.
2.2 Objetivos específicos:
2.2.1 Determinar las propiedades físicas; humedad, densidad aparente,
macroporosidad, mesoporosidad, microporosidad, infiltración y
químicas; materia orgánica y pH en dos suelos.
2.2.2 Espacializar las zonas muestreadas generando mapas confiables de
las propiedades físicas y químicas en los suelos analizados.
3. Marco Teórico
3.1 Degradación
La degradación del suelo es un proceso antropogénico que afecta la física, la biología y la
química del suelo; y es generada por la mala utilización de los estos, afectando sus
contenidos de nutrientes, materia orgánica y destruyendo su estructura. Entonces, se
promueve la erosión, la salinización, la compactación; como también el desequilibrio
químico por uso excesivo e inadecuado de fertilizantes (Buschiazzo et al. 2009.; Castro, C
et al. 2010.; Sánchez, S et al. 2011.; Andreu, R et al. 2012)
3.1.1 Degradación del suelo por cultivo de arroz.
El suelo es considerado un recurso natural importante y esencial para la vida. Es un
elemento de enlace entre factores bióticos y abióticos, por lo que se considera un hábitat
para el desarrollo de las plantas. Es por eso que el tránsito de maquinaria agrícola en el
cultivo de arroz compacta el suelo y lo degrada; lo cual afecta la sostenibilidad y
productividad del suelo y el cultivo por la pérdida de agua y aire, y esto disminuye el
desarrollo radical (Rodríguez y Valencia, 2012).
La especie Oryza sativa L. o arroz pertenece al reino plantae, orden poales, y familia
poacea, en la producción de arroz, es evidente la utilización de tecnológicas muy intensivas
que alteran las propiedades físicas, químicas y biológicas, factores importantes en el
crecimiento de las plantas; es decir, una evidente degradación del agroecosistema que
podría terminar en suelos improductivos si no se corrige a tiempo. (Ruiz, M.; Díaz, G.;
Polón, R, 2005). En otras palabras cada vez, resulta más evidente que las diversas
actividades humanas generan un índice alto de pérdida del suelo que supera
exponencialmente el de su formación, lo cual, desestabiliza peligrosamente, el equilibrio
natural.
12 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
La preparación del suelo en cultivares de arroz es bastante importante, porque de este
depende todo el cultivo, es decir, el establecimiento de las plantas y todo el manejo cultural
(Diaz, A.; Carbonell, J. 1985). Es por eso que teniendo en cuenta que en este cultivo estas
labores son constantes, esta explotación intensiva del suelo empeora sus propiedades,
que limitan el funcionamiento del sistema planta, agua, suelo, atmosfera. (Berezin, P.;
Gudima,I 1994). Por lo anterior, los planteamientos de Ruiz, M.; Díaz, G.; y Polón, R (2005)
explican que la irrigación, la fertilización, la mecanización agrícola y otras actividades
desequilibradas en el cultivo de arroz, generan compactación del suelo, erosión y malos
drenajes. En palabras de otro investigador, existen estudios en Colombia (Casanare), que
evidencian disminución de la porosidad en cultivos de arroz por las diferentes labores del
cultivo que repercuten en un mal drenaje y pérdida de su estabilidad, entonces se propone
un manejo integrado del cultivo desde la siembra hasta la cosecha, que vaya encaminado
al manejo sostenible y sustentable (Muñoz, D 2014).
En cultivos anegados como el arroz, existe evidencia que el encharcamiento puede
generar circulación de agua hacia abajo, lo que provoca la lixiviación de las sales y
nutrientes; como perdida de partículas finas (arcilla y limo). Ese hecho de permanecer en
condiciones de alto encharcamiento, genera falta de aire por ende cambios en la materia
orgánica y en el terreno, además de volverlo acido; que quizá no sea problema para este
cultivo, pero si se está generando un daño al suelo promoviendo su degradación y
haciéndolo improductivo para otro tipo de cultivos. (Krüger H 1992).
3.2 Impacto de la labranza en arroz.
La labranza según planteamientos de la FAO es la preparación del suelo para iniciar
cualquier proceso agrícola o de siembra de algún material vegetal. No obstante, este
proceso de manera descontrolada puede generar erosión del suelo (Godwin, 1990 citado
por FAO, 2014). En consecuencia, el siguiente marco teórico se basara en la labranza del
cultivo de arroz.
El objetivo principal de la labranza es la de desmenuzar y ablandar el suelo antes de la
siembra, con el fin de tener un ambiente adecuado para el crecimiento de las plantas de
arroz (Arrastía, E, 1985).
Capítulo 3. Marco Teórico 13
En ese sentido, la labranza está dentro de las prácticas culturales que se realizan en la
agricultura, con el objetivo de promover germinación de las semillas ya que aumenta la
aireación, sin embargo, la labranza también puede afectar el reparto vertical de las semillas
en el perfil del suelo. (Westerman et al. 2003 citado por Ortega et al. 2005). También, otros
autores como Swanton et al. 2001 citado por Ortega et al. 2005 recomiendan en el cultivo
de arroz, hacer una labranza superficial para no incorporar semillas de malezas en el suelo
y favorecer su latencia; sumado a esto, dependiendo del sistema de labranza a utilizar en
el cultivo, se debe hacer un monitoreo constante a las poblaciones de malezas, con el
objetivo de mejorar su control y no afectar la producción del cultivar (Buhler et al. 1998
citado por Ortega et al. 2005).
Existen entonces dos tipos, labranza mínima y labranza convencional. La primera, es
aquella que conserva el suelo y no permite su erosión, logrando reducir la erosión hídrica
y eólica del suelo; permitiendo mayor facilidad de siembra y de cosecha, disminuyendo la
compactación del suelo, además, de mejorar las propiedades físicas, químicas y biológicas
de este. (Pitty 1997, Unger et al. 1995 citado por Rojas et al. 2002). Y la segunda, es el
laboreo del suelo antes de la siembra haciendo uso de arados, maquinaria y tecnología
para cortar e invertir algunos centímetros del perfil del suelo; a pesar de ser una de las
practicas más utilizadas, esta si genera degradación física, química y biológica del suelo.
(Rojas, A 2002). Es por eso que investigadores de la FAO como Reicosky y Saxton afirman
que mientras la agricultura de labranza convencional genera gases de efecto invernadero;
la de labranza mínima, los reduce, por consiguiente almacena materia orgánica y reduce
la oxidación de la ya existente en el suelo. (Reicosky y Saxton. FAO 2000)
Argumento que confirma lo dicho por Derpsch (1999) citado por Murillo, R (2005) donde
plantean que ese uso inapropiado del suelo o inapropiada labranza dejan al suelo
descubierto y pulverizado, destruyendo su estructura y dejándolo sin protección para que
el viento, el agua lluvia, y el agua de anegamiento del arroz desplacen estas partículas,
que a su vez, se van depositando en fuentes hídricas y represas, generando efectos
negativos en el suministro de energía eléctrica, agua limpia, y daños ambientales.
Por tal motivo existen investigaciones de la FAO que demuestran que las pérdidas de CO2
del suelo después de hacer la labranza con arado, están asociados a pérdida de materia
orgánica comparada con la labranza mínima que invierten este proceso y tienen mejores
14 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
contenidos de materia orgánica. Es por eso que los beneficios económicos y ambientales
de la labranza de conservación y de labranza cero deben ser considerados en el desarrollo
de prácticas mejoradas de manejo para una producción sostenible en el cultivo de arroz.
(IRRI 2012, International Rice Research Institute)
Situaciones que pueden mejorarse con evidencias de centros de investigación como el
International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT) y el International Rice
Research Institute (IRRI) que reportan que “agricultores de arroz no anegado en
Bangladesh solo desyerbaron dos veces en lugar de tres como con la labranza
convencional y reportaron ahorros del 75% en la preparación del terreno, 30% en agua de
riego y 5 a 6% en fertilizante; además esperaban cosechar entre 12 y 20% más de arroz
en el 2009”. Es así como el IRRI afirma que el sistema con labranza mínima aumenta los
contenidos de oxígeno y evita la producción de metano; la anterior afirmación basados en
investigaciones en Indonesia que demuestran que se disminuye la erosión del suelo, el
cambio climático, y aumentan la productividad del cultivo de arroz.
Por ello, la economía de labranza de conservación estará determinada en unos años, por
el aumento del rendimiento del arroz y los retornos efectivos; no por la disminución de
costos que trae la labranza convencional. (Baker, J; sf)
En la actualidad, según planteamientos de Grover, D y Sharma, T (2011) investigadores
de Punjab Agricultural University, en la India, existe una gran necesidad de ahorrar en
insumos utilizando tecnologías de conservación en la agricultura del arroz, como lo es la
labranza cero o labranza de conservación. Una alternativa que en el 2011 fue
recomendada para los cultivadores de la India para conservar el agua, asegurar la siembra
oportuna, y minimizar el uso de combustibles.
Una última investigación, publicada en febrero del 2014 confirma que la labranza del suelo
puede alterar los contenidos de carbono del suelo. No obstante la labranza y la
incorporación del material vegetal o carbono orgánico muestran inconsistencias en el
sistema clima, suelo y cultivo. Y definitivamente existen pocos estudios para mirar los
efectos de la labranza y la incorporación del material de cosecha en suelos pobres de
carbono. Sin embargo un estudio llamado “Effects of Different Tillage and Straw Return on
Capítulo 3. Marco Teórico 15
Soil Organic Carbon in a Rice-Wheat Rotation System” de los investigadores Liqun Z,
Naijuan H, Minfang Y, Xinhua Z, Zhengwen Z (2014) demuestra que el utilizar la labranza
y los residuos de cosecha podrían aumentar los contenidos de carbono del suelo, además
de mejorar la calidad del mismo.
Finalmente cabe anotar, que existe una limitante en el tema de degradación de suelos por
el cultivo de arroz y su labranza, ya que en base a las consultas hechas en portales web,
bases de datos, redes de centros de investigación, publicaciones científicas o de revistas
especializadas, existe evidencia de la poca información y la poca investigación en el tema,
ya que en los últimos años se ha publicado muy poco.
3.3 Riegos en arroz
El arroz esta direccionado diferentes tipos de riego entre los que están: el arroz de riego
y el arroz de secano. El primero es aquel que proviene de distritos de riegos presentes
dentro de las plantaciones y donde todo el riego es planificado, es decir, una alternativa
muy tecnificada. Y el segundo, corresponde a un riego que depende de las aguas lluvias
que son acumuladas por canales de drenaje (MADR, 2013).
Otra alternativa, es la del riego por caudal discontinuo o riego intermitente que es una
técnica que requiere de presiones bajas para el adecuado empleo de caudales de agua en
los tiempos de aplicación, y tiene como objetivo disminuir la posible infiltración del agua en
el suelo, de tal manera, que se garantice la aplicación de una lámina de riego bastante
uniforme en el cultivo (MAR, s,f).
4. Marco Conceptual
4.1 Arroz (Oriza Sativa)
4.1.1 Origen
El arroz (Oryza sativa) es una monocotioledónea perteneciente a la familia Poaceae. El
cultivo del arroz comenzó hace casi 10.000 años, en muchas regiones húmedas de Asia
tropical y subtropical. Posiblemente sea la India el país donde se cultivó por primera vez el
arroz debido a que en ella abundaban los arroces silvestres. Pero el desarrollo del cultivo
tuvo lugar en China, desde sus tierras bajas a sus tierras altas. Probablemente hubo varias
rutas por las cuales se introdujeron los arroces de Asia a otras partes del mundo.
4.1.2 Morfología y Taxonomía.
Raíces: las raíces son delgadas, fibrosas y fasciculadas. Posee dos tipos de raíces:
seminales, que se originan de la radícula y son de naturaleza temporal y las raíces
adventicias secundarias, que tienen una libre ramificación y se forman a partir de los
nudos inferiores del tallo joven. Estas últimas sustituyen a las raíces seminales.
Figura 1. Vista de la raíz de arroz. Tomado de CIAT, 2005.
18 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Tallo: el tallo se forma de nudos y entrenudos alternados, siendo cilíndrico, nudoso,
glabro y de 60-120 cm. de longitud.
Figura 2. Vista del tallo del arroz. Tomado de CIAT, 2005
Hojas: las hojas son alternas, envainadoras, con el limbo lineal, agudo, largo y plano. En
el punto de reunión de la vaina y el limbo se encuentra una lígula membranosa, bífida y
erguida que presenta en el borde inferior una serie de cirros largos y sedosos.
Figura 3. Vista planta del arroz. Tomado de GRiSP ,2013.
Flores: son de color verde blanquecino dispuestas en espiguillas cuyo conjunto constituye
una panoja grande, terminal, estrecha y colgante después de la floración.
Capítulo 4. Marco Conceptual 19
Figura 4. Vista de la planta y de la flor del arroz. Tomado de GRiSP ,2013
Inflorescencia: es una panícula determinada que se localiza sobre el vástago terminal,
siendo una espiguilla la unidad de la panícula, y consiste en dos lemmas estériles, la
raquilla y el flósculo.
Figura 5. Vista de la planta del arroz. Tomado de Köhler F.
20 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Grano: el grano de arroz es el ovario maduro. El grano descascarado de arroz (cariópside)
con el pericarpio pardusco se conoce como arroz café; el grano de arroz sin cáscara con
un pericarpio rojo, es el arroz rojo.
Figura 6. Vista del grano de arroz Tomado de GRiSP ,2013
Figura 7. Ciclo normal del arroz. Tomado de Rojas, 2005.
Capítulo 4. Marco Conceptual 21
4.2 Adaptación del arroz a los suelos inundados.
Los suelos inundados ofrecen un ambiente único para el crecimiento y nutrición del arroz,
pues la zona que rodea al sistema radicular, se caracteriza por la falta de oxígeno. Por
tanto para evitar la asfixia radicular, la planta de arroz posee unos tejidos especiales, unos
espacios de aire bien desarrollados en la lámina de la hoja, en la vaina, en el tallo y en las
raíces, que forman un sistema muy eficiente para el paso de aire. (Franquet J.M.
Universidad de Catalunya 2004)
El aire se introduce en la planta a través de los estomas y de las vainas de las hojas,
desplazándose hacia la base de la planta. El oxígeno es suministrado a los tejidos junto
con el paso del aire, moviéndose hacia el interior de las raíces, donde es utilizado en la
respiración. Finalmente, el aire sale de las raíces y se difunde en el suelo que las rodea,
creando una interfase de oxidación-reducción. (Andreau, Gelati, et al 2012)
4.3 Importancia económica y distribución geográfica.
El arroz es el alimento básico para más de la mitad de la población mundial, aunque es el
más importante del mundo si se considera la extensión de la superficie en que se cultiva y
la cantidad de gente que depende de su cosecha. A nivel mundial, el arroz ocupa el
segundo lugar después del trigo si se considera la superficie cosechada, pero si se
considera su importancia como cultivo alimenticio, el arroz proporciona más calorías por
hectárea que cualquier otro cultivo de cereales.
Además de su importancia como alimento, el arroz proporciona empleo al mayor sector de
la población rural de la mayor parte de Asia, pues es el cereal típico del Asia meridional y
oriental, aunque también es ampliamente cultivado en África y en América, y no sólo
ampliamente sino intensivamente en algunos puntos de Europa meridional, sobre todo en
las regiones mediterráneas. (Franquet Bernis, J.M. 2004)
22 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Tabla 1 Producción de arroz por tonelaje a escala global año 2013
Producción y Rendimiento de Arroz a nivel mundial
País Producción (Ton) Rendimiento (Kg/Ha)
Mundo 592.873.253 3.863
China 190.389.160 6.241
India 135.000.000 3.027
Indonesia 51.000.000 4.426
Vietnam 32.000.000 4.183
Bangladesh 29.856.944 2.852
Tailandia 23.402.900 2.340
Myanmar 20.000.000 3.333
Japón 11.750.000 6.528
Brasil 10.940.500 3.010
Filipinas 12.500.000 3.205
U.S.A. 8.692.800 6.963
Rep. de Corea 7.270.500 6.880
Colombia 2.100.000 4.773
Perú 1.664.700 5.549
Venezuela 737.000 4.913
Capítulo 4. Marco Conceptual 23
Figura 8. Ciclo fisiológico del arroz. Tomado de Faiguenbaum (2004).
Entre los países que producen más de un millón de toneladas al año figuran Cambodia
(3.5 millones), Irán (2.6), Corea del Norte (2.1), Laos (1.6), Madagascar (2.4), Nepal (3.6),
Nigeria (3.2), Pakistán (6.5) y Sri Lanka (2.7).
4.4 Comercio.
El consumo de arroz y por tanto el comercio está diferenciado por los tipos de arroz y por
la calidad de los mismos. Se consideran los siguientes tipos de arroz:
a. de grano largo de perfil índica: este a su vez se clasifica de acuerdo al porcentaje
de granos partidos y el que sean o no aromáticos. Este tipo de arroz representa el
85% del comercio mundial de arroz, incluyendo aproximadamente del 10-15% de
arroces aromáticos (tipos jazmín y basmatil), 35-40% de arroces de alta calidad
(menos del 10% de granos partidos) y del 30-35% de arroces de baja calidad.
b. de grano medio/corto de tipo japónica: el comercio de este tipo de arroces
representa solamente una cuota del 15%.
El comercio mundial del arroz durante los próximos 15 años (de 18 millones en 1996 a 21
millones en 2010), se estima que incrementará a razón de una tasa anual de 1.11%, tasa
significativamente inferior a la actual (8.82%) y refleja el hecho de que el impacto mayor
de la liberalización comercial mundial ya surtió efecto. Franquet Bernis, J.M. 2004)
24 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
4.5 Mercado mundial del arroz.
Debido a las características del mercado mundial del arroz, este contribuye a la volatilidad
de los precios. Por tanto se consideran los siguientes aspectos en el mercado internacional
del arroz: destacan las pequeñas cantidades comercializadas respecto a las cantidades
producidas o consumidas, por ello pequeños cambios en la producción o en el consumo
de alguno de los principales productores/consumidores o países compradores vendedores,
puede dar lugar a un gran impacto sobre el volumen puesto en el mercado y por tanto,
sobre los precios.
Otro aspecto a destacar es el alto grado de concentración entre los exportadores de arroz
en el mundo. Ya que el 85% de la exportación procede de 7-9 países, por tanto variaciones
de las ofertas de las existencias de arroz, debidas a la climatología por ejemplo, repercute
finalmente sobre los precios. (Franquet Bernis, J.M. 2004)
4.6 Mejora genética
El rendimiento mundial del arroz para 1996 fue de 2.52 Tm/ha, y se proyecta que para el
año 2010 el rendimiento será de 2.87 Tm/ha, un incremento anual de 0.93%. Incremento
un poco optimista si consideramos que el incremento en los últimos 6 años fue de 0.68%,
la base para ese rendimiento "optimista" proyectado responde básicamente al desarrollo e
incremento en el uso de variedades mejoradas.
Las variedades de arroz cultivadas han ido variando en los últimos años, mediante una
gradual renovación de las más antiguas, en función de las mejores características;
provocando la desaparición de determinadas variedades, pues las nuevas ofrecen mejores
rendimientos, una mayor resistencia a enfermedades, altura más baja, mejor calidad de
grano o una mayor producción.
Los programas de mejora genética se basan en la producción de plantas de arroz
dihaploides, mediante el cultivo de anteras de plantas obtenidas a partir de cruzamientos
previos. El empleo de líneas haploides incrementa la eficiencia de selección de caracteres
de origen poligénico y facilita la detección de mutaciones recesivas. El cultivo in vitro
continuado de líneas de cultivo de anteras origina variaciones génicas, en este caso
Capítulo 4. Marco Conceptual 25
denominadas gametoclonales, que han dado lugar a nuevas variedades de arroz.
(Franquet Bernis, J.M. 2004)
4.7 Requerimientos Edafoclimáticos.
4.7.1 Clima.
Se trata de un cultivo tropical y subtropical, aunque la mayor producción a nivel mundial se
concentra en los climas húmedos tropicales, pero también se puede cultivar en las regiones
húmedas de los subtropicos y en climas templados. El cultivo se extiende desde los 49-
50º de latitud norte a los 35º de latitud sur. El arroz se cultiva desde el nivel del mar hasta
los 2.500 m. de altitud. Las precipitaciones condicionan el sistema y las técnicas de cultivo,
sobre todo cuando se cultivan en tierras altas, donde están más influenciadas por la
variabilidad de las mismas.
4.7.2 Temperatura.
El arroz necesita para germinar un mínimo de 10 a 13ºC, considerándose su óptimo entre
30 y 35 ºC. Por encima de los 40ºC no se produce la germinación. El crecimiento del tallo,
hojas y raíces tiene un mínimo de 7ºC, considerándose su óptimo en los 23ºC. Con
temperaturas superiores a ésta, las plantas crecen más rápidamente, pero los tejidos se
hacen demasiado blandos, siendo más susceptibles a los ataques de enfermedades. El
espigado está influido por la temperatura y por la disminución de la duración de los días.
La panícula, usualmente llamada espiga por el agricultor, comienza a formarse unos treinta
días antes del espigado, y siete días después de comenzar su formación alcanza ya unos
2 mm. A partir de 15 días antes del espigado se desarrolla la espiga rápidamente, y es
éste el período más sensible a las condiciones ambientales adversas.
La floración tiene lugar el mismo día del espigado, o al día siguiente durante las últimas
horas de la mañana. Las flores abren sus glumillas durante una o dos horas si el tiempo
es soleado y las temperaturas altas. Un tiempo lluvioso y con temperaturas bajas perjudica
la polinización.
26 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
El mínimo de temperatura para florecer se considera de 15ºC. El óptimo de 30ºC. Por
encima de los 50ºC no se produce la floración. La respiración alcanza su máxima
intensidad cuando la espiga está en zurrón, decreciendo después del espigado. Las
temperaturas altas de la noche intensifican la respiración de la planta, con lo que el
consumo de las reservas acumuladas durante el día por la función clorofílica es mayor.
Por esta razón, las temperaturas bajas durante la noche favorecen la maduración de los
granos.
4.7.3 Suelo.
El cultivo tiene lugar en una amplia gama de suelos, variando la textura desde arenosa a
arcillosa. Se suele cultivar en suelos de textura fina y media, propias del proceso de
sedimentación en las amplias llanuras inundadas y deltas de los ríos. Los suelos de textura
fina dificultan las labores, pero son más fértiles al tener mayor contenido de arcilla, materia
orgánica y suministrar más nutrientes. Por tanto la textura del suelo juega un papel
importante en el manejo del riego y de los fertilizantes.
4.7.4 pH.
La mayoría de los suelos tienden a cambiar su pH hacia la neutralidad pocas semanas
después de la inundación. El pH de los suelos ácidos aumenta con la inundación, mientras
que para suelos alcalinos ocurre lo contrario. El pH óptimo para el arroz es 6.6, pues con
este valor la liberación microbiana de nitrógeno y fósforo de la materia orgánica, y la
disponibilidad de fósforo son altas y además las concentraciones de sustancias que
interfieren la absorción de nutrientes, tales como aluminio, manganeso, hierro, dióxido de
carbono y ácidos orgánicos están por debajo del nivel tóxico. (Franquet Bernis, J.M. 2004)
4.8 Particularidades del cultivo.
4.8.1 Preparación del terreno.
El laboreo de los suelos arroceros de tierras húmedas o de tierras en seco depende de la
técnica de establecimiento del cultivo, de la humedad y de los recursos mecanizados. En
los países de Asia tropical el laboreo de tierras húmedas es un procedimiento habitual. El
método tradicional de labranza para el arroz de tierras bajas es el arado y la cementación,
Capítulo 4. Marco Conceptual 27
siendo este último muy importante, pues permite el fácil trasplante. (Franquet Bernis, J.M.
2004)
4.8.2 Siembra.
Tabla 2 Tipos de cultivo del arroz
Tipos de cultivo del arroz Método de siembra Profundidad máxima
del agua (cm.)
Arroz de temporal de tierras bajas Trasplante 0-50
Arroz de temporal superficial de tierras bajas
Trasplante 5-15
Arroz de temporal de profundidad media de tierras bajas
Trasplante 16-50
Arroz de aguas profundas A voleo en suelo seco 51-100
Arroz flotante A voleo en suelo seco 101-600
Arroz de tierras altas A voleo o en hileras en suelo seco
Sin agua estancada
Fuente: Barker y herdt 2013
4.8.3 Abonado.
Nitrógeno: gran parte del nitrógeno del suelo se encuentra en formas orgánicas, formando
parte de la materia orgánica y de los restos de cosecha, pero la planta de arroz solo
absorbe el nitrógeno de la solución en forma inorgánica. El paso de la forma orgánica del
nitrógeno a las formas inorgánicas tiene lugar mediante el proceso de mineralización de la
materia orgánica, siendo los productos finales de este proceso distintos según las
condiciones del suelo.
En un suelo anaeróbico, la falta de oxígeno hace que la mineralización del nitrógeno se
detenga en la forma amónica, que es la forma estable en los suelos con estas condiciones.
Esta forma de nitrógeno se encuentra en dos maneras: disuelta en la solución del suelo y
absorbida por el complejo arcillo-húmico, formando ambas la fracción de nitrógeno del
suelo fácilmente disponible para el arroz.
28 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
El nitrógeno se considera el elemento nutritivo que repercute de forma más directa sobre
la producción, pues aumenta el porcentaje de espiguillas rellenas, incrementa la superficie
foliar y contribuye además al aumento de calidad del grano. El arroz necesita el nitrógeno
en dos momentos críticos del cultivo:
1. En la fase de ahijamiento medio (35-45 días después de la siembra), cuando las
plantas están desarrollando la vegetación necesaria para producir arroz.
2. Desde el comienzo del alargamiento del entrenudo superior hasta que este
entrenudo alcanza 1.5-2 cm.
El nitrógeno se debe aportar en dos fases: la primera como abonado de fondo, y, la
segunda, al comienzo del ciclo reproductivo. La dosis de nitrógeno depende de la variedad,
el tipo de suelo, las condiciones climáticas, manejo de los fertilizantes, etc. En general la
dosis de 150 kg de nitrógeno por hectárea distribuida dos veces (75% como abonado de
fondo, 25% a la iniciación de la panícula).
En el abonado de fondo conviene utilizar fertilizantes amónicos y enterrarlos a unos 10 cm.
de profundidad, antes de la inundación, con una labor de grada. El abonado de cobertera
se aplicará a la iniciación de la panícula, utilizando nitrato amónico. Los abonos
nitrogenados utilizados, son generalmente, el sulfato amónico, la urea, o abonos complejos
que contienen además del nitrógeno, otros elementos nutritivos.
Fósforo: también influye de manera positiva sobre la productividad del arroz, aunque sus
efectos son menos espectaculares que los del nitrógeno. El fósforo estimula el desarrollo
radicular, favorece el ahijamiento, contribuye a la precocidad y uniformidad de la floración
y maduración y mejora la calidad del grano.
El arroz necesita encontrar fósforo disponible en las primeras fases de su desarrollo, por
ello es conveniente aportar el abonado fosforado como abonado de fondo. Las cantidades
de fósforo a aplicar van desde los 50-80 kg de P2O5/ha. Las primeras cifras se
recomiendan para terrenos arcillo limosos, mientras que la última cifra se aplica a terrenos
sueltos y ligeros.
Capítulo 4. Marco Conceptual 29
Potasio: el potasio aumenta la resistencia al encamado, a las enfermedades y a las
condiciones climáticas desfavorables. La absorción del potasio durante el ciclo de cultivo
transcurre de manera similar a la del nitrógeno. La dosis de potasio a aplicar varían entre
80-150 kg de K2O/ha. Las cifras altas se utilizan en suelos sueltos y cuando se utilicen
dosis altas de nitrógeno. (Franquet Bernis, J.M. 2004)
4.8.4 Riego.
El sistema de riego empleado en los arrozales son diversos, desde sistemas estáticos, de
recirculación y de recogida de agua. Teniendo en cuenta las ventajas e inconvenientes de
cada sistema y de su impacto potencial en la calidad del agua, permitirá a los arroceros
elegir el sistema más adecuado a sus operaciones de cultivo, a continuación se describe
cada uno de manera breve y concisa:
4.8.4.1 Sistema de riego por flujo continuo.
Es el convencional, siendo diseñado para autorregularse: el agua fluye de la parte alta del
arrozal a la parte baja, regulándose mediante una caja de madera. El vertido se produce
desde la última "caja de desagüe", que se usa para mantener el nivel del agua de la tabla.
Entre los inconvenientes de este sistema destacan los vertidos de pesticidas a las aguas
públicas, el aporte constante de agua fría por la parte alta de la tabla produce el retraso en
la fecha de maduración y perjudica los rendimientos en las zonas cercanas a la entrada de
agua y la introducción de agua en la fecha de aplicación de herbicidas, da lugar a un menor
control de las malas hierbas. (Franquet Bernis, J.M. (2004). Variedades y mejoras del arroz
(Oriza Sativa, L.).
4.8.4.2 Sistema de recuperación del agua de desagüe por recirculación.
Este sistema facilita la reutilización del agua de salida y permite que no se viertan residuos
de pesticidas a los canales públicos. Tiene la ventaja de proporcionar una flexibilidad
máxima requiriendo un periodo más corto de retención de agua después de la aplicación
de los productos fitosanitarios que los sistemas convencionales. Consiste en elevar el agua
de desagüe de la última tabla hasta la tabla de cota más alta mediante una bomba de poca
potencia a través de una tubería o de un canal. Los costos derivados de la construcción y
uso de un sistema recirculante dependen de la superficie cubierta por dicho sistema, el
30 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
desnivel y la irregularidad del terreno. (FRANQUET BERNIS, J.M. (2004). Variedades y
mejoras del arroz (Oriza Sativa, L.).
4.8.4.3 Sistema de riego estático.
Mantiene las aguas con residuos de pesticidas fuera de los canales públicos y elimina la
necesidad de un sistema de bombeo como el empleado en el recirculante, además se
controla de forma independiente la entrada de agua a cada tabla, limitándose la pérdida
de agua por evapotranspiración y percolación. Este sistema consiste en un canal de
drenaje que corre perpendicularmente a los desagües de las tablas. El canal está separado
de cada parcela por una serie de válvulas que controlan la profundidad dentro de cada
tabla. No es adecuado para suelos salinos y además se reduce el terreno cultivable debido
a la construcción del canal de drenaje. (Franquet Bernis, J.M. (2004). Variedades y mejoras
del arroz (Oriza Sativa, L.).
4.8.4.4 Sistema de riego mediante recuperación del agua.
La recuperación del agua se realiza mediante tuberías, utilizando el flujo debido a la
gravedad para llevar el agua de una tabla a otra, evitando el vertido a los canales públicos
de aguas con residuos de pesticidas. Este sistema es muy efectivo y presenta costos
reducidos, además durante los periodos de retención del agua, permite una gran
flexibilidad en el manejo. Aunque cuando están conectadas varias tablas, debido a la gran
superficie, se hace difícil en manejo preciso y eficaz; teniendo en cuenta también que los
suelos salino-sódicos, la acumulación de sales puede resultar un problema. (Franquet
Bernis, J.M. (2004). Variedades y mejoras del arroz (Oriza Sativa, L.).
Figura 9. Captación de agua, riego por inundación. Tomado de Lotus M., S.L. 2013.
Capítulo 4. Marco Conceptual 31
4.9 Antecedentes de degradación.
1. La degradación del suelo o de la tierra: Es un proceso simple antrópico que
afecta negativamente la biofísica del suelo para soportar vida en un ecosistema,
incluyendo aceptar, almacenar y reciclar agua, materia orgánica y nutriente. Ocurre
cuando el suelo pierde importantes propiedades como consecuencia de una
inadecuada utilización. Las amenazas naturales son excluidas habitualmente como
causas de la degradación del suelo; sin embargo las actividades humanas pueden
afectar indirectamente a fenómenos como inundaciones o incendios forestales.
2. Erosión acelerada: arrastre de materiales del suelo por diversos agentes como el
agua y el viento, lo cual genera la improductividad del suelo. Salinización y
solidificación de los suelos: acumulación excesiva de sales solubles en la parte
donde se desarrollan las raíces de los cultivos.
3. Compactación: se manifiesta con el aumento de la densidad aparente del suelo,
en las capas superficiales o profundas. Es el resultante del deterioro gradual de la
materia orgánica y la actividad biológica.
4. Contaminación química: uso irracional de grandes cantidades de fertilizantes y
sustancias químicas para el control de plagas y enfermedades, por encima de los
niveles requeridos producen la contaminación química de los suelos. Pérdida de
nutrientes: empobrecimiento gradual o acelerado del suelo por sobreexplotación o
monocultivo, lo que trae como consecuencia la baja fertilidad y productividad de los
suelos.
5. Conflicto de usos: las tierras agrícolas se pierden o transforman en tierras para la
urbanización.
Por otro lado, es importante destacar que la desertificación es una degradación de
tierras que ocurre en áreas áridas, semiáridas y subhúmedas del mundo. Estas
áreas de secano susceptibles cubren el 40% de la superficie terrestre, poniendo en
riesgo a más de 1.000 millones de habitantes que dependen de esas tierras para
sobrevivir. La degradación de las tierras causa pérdidas de la productividad agraria
en muchas partes del mundo.
32 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
6. Estado actual del suelo: Representa la valoración de como de degradado se
encuentra el suelo. Es una medida de la degradación soportada por el suelo hasta
el momento presente. Su evaluación es imprescindible para planificar la tolerancia
de un suelo a la previsible degradación futura.
7. Degradación actual: Es la degradación que actúa en el momento presente. Dado
que la degradación se expresa como una velocidad anual, es decir, como la
intensidad del proceso, y no como el daño acumulado desde el pasado hasta el
presente, la información referente a la degradación actual debe complementarse
con la información relativa al estado actual del suelo, con el fin de poder determinar
cuanta degradación puede soportar el suelo.
8. Riesgo de degradación: Es el riesgo de que ocurra degradación en ciertas
condiciones adversas definidas. Para su cálculo se consideran sólo factores
estables (o por lo menos relativamente estables) como clima, suelo y relieve. La
vegetación, uso y explotación actual de la tierra no se tienen en cuenta para que la
evaluación no se quede automáticamente anticuada por un cambio del uso de la
tierra y para el cálculo del riesgo se maneja un valor estándar adverso como sería
la eliminación de la vegetación natural y el abandono del suelo en barbecho
desnudo continuo. Esta evaluación marca la tendencia general de las tierras a la
degradación. De esta manera se evalúa como se comportaría el suelo si se le
somete a una pésima explotación. Partiendo de la evaluación de los riesgos se
puede predecir la degradación que soportará un determinado suelo al someterlo a
diferentes usos, al ir sustituyendo el valor estándar (suelo desnudo) por los
correspondientes a los diferentes usos que se estén ensayando.
En resumen, la evaluación basada sobre factores permanentes se denomina
riesgos de degradación de un suelo y es independientemente del uso actual que
este soportando. Cuando se consideren los factores inestables actualmente
presente se obtiene una evaluación de la degradación actual. (Ciencia del Suelo,
Principios Básicos, Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo. Bogotá Colombia
2010)
Capítulo 4. Marco Conceptual 33
4.10 Tipo de suelo.
Existen dos clasificaciones para los tipos de suelo, una según su estructura y otra de
acuerdo con sus formas físicas. (Ciencia del Suelo, Principios Básicos, Sociedad
Colombiana de la Ciencia del Suelo. Bogotá Colombia 2010)
4.10.1 Por estructura
a. Suelos arenosos: No retienen el agua, tienen muy poca materia orgánica y no son
aptos para la agricultura.
b. Suelos calizos: Tienen abundancia de sales calcáreas, son de color blanco, seco
y árido, y no son buenos para la agricultura.
c. Suelos humíferos (tierra negra): Tienen abundante materia orgánica en
descomposición, de color oscuro, retienen bien el agua y son excelentes para el
cultivo.
d. Suelos arcillosos: Están formados por granos finos de color amarillento y retienen
el agua formando charcos. Si se mezclan con el humus que es la sustancia
compuesta por ciertos productos orgánicos de naturaleza pueden ser buenos para
cultivar.
e. Suelos pedregosos: Formados por rocas de todos los tamaños, no retienen el
agua y no son buenos para el cultivo.
f. Suelos mixtos: Tiene características intermedias entre los suelos arenosos y los
suelos arcillosos.
4.10.2 Por características físicas
a. Litosoles: Se considera un tipo de suelo que aparece en escarpas y afloramientos
rocosos, su espesor es menor a 10 cm y sostiene una vegetación baja, se conoce
también como leptosoles que viene del griego leptos que significa delgado.
b. Cambisoles: Son suelos jóvenes con proceso inicial de acumulación de arcilla. Se
divide en vértigos, gleycos, eutrícos y crómicos.
c. Luvisoles: Presentan un horizonte de acumulación de arcilla con saturación
superior al 50%.
34 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
d. Acrisoles: Presentan un marcado horizonte de acumulación de arcilla y bajo
saturación de bases al 50%.
e. Gleysoles: Presentan agua en forma permanente o semipermanente con
fluctuaciones de nivel freático en los primeros 50 cm.
f. Fluvisoles: Son suelos jóvenes formados por depósitos fluviales, la mayoría son
ricos en calcio.
g. Rendzina: Presenta un horizonte de aproximadamente 50 cm de profundidad. Es
un suelo rico en materia orgánica sobre roca caliza.
h. Vertisoles: Son suelos arcillosos de color negro, presentan procesos de
contracción y expansión, se localizan en superficies de poca pendiente y cercanos
escurrimientos superficiales.
4.11 Infiltración
La infiltración es una propiedad hidrodinámica, que considera el movimiento vertical del
agua en el suelo, estrechamente relacionada con los procesos de capilaridad y de las
fuerzas asociadas con la adhesión y la cohesión de las partículas del suelo (Forero, 2000).
Depende de las características intrínsecas del medio, como el contenido de materia
orgánica, la porosidad, la textura, la densidad aparente y el contenido de agua, entre otros
(Chowdary et al. 2006; Diamond & Shanley, 2003; Rodríguez-Vásquez et al. 2008).
Desde hace varias décadas, los procesos de infiltración han tomado importancia,
conduciendo al desarrollo de diferentes modelos que estiman la infiltración, como una
función del tiempo o de algunos parámetros físicos (Green & Ampt, 1911; Kostiakov, 1932;
Horton, 1940; Philip, 1957). Haverkamp et al. (1998) encontraron que estos modelos
pueden arrojar resultados no representativos, si se ignoran el contenido de agua y la
variabilidad espacial de las propiedades del suelo.
4.12 Permeabilidad
El ensayo determina el coeficiente de permeabilidad (K) de una muestra de suelo granular
o cohesiva, entendiendo por permeabilidad, la propiedad de un suelo que permite el paso
del agua a través de sus vacíos, bajo la acción de una carga hidrostática. No todos los
suelos tienen la misma permeabilidad, de ahí que se los haya dividido en suelos
Capítulo 4. Marco Conceptual 35
permeables e impermeables, estos últimos son generalmente suelos arcillosos, donde la
cantidad de escurrimiento del agua es pequeña y lenta.
El grado de permeabilidad de un suelo, se mide por su coeficiente de permeabilidad, el
cual se basa en la ley propuesta por Darcy en el Siglo XIX, la cual señala: (Manual de
laboratorio, Universidad Católica de Valparaíso Chile, Escuela de Ingeniería 2010)
𝑽 = 𝒌 ∗ 𝒊 (1)
Donde:
V = velocidad de escurrimiento de un fluido a través del suelo (cm 3)
K = coeficiente de permeabilidad propio y característico (cm/seg)
i = gradiente hidráulico, el cual representa la relación entre la diferencia de niveles (H) y la
distancia (L) que el agua recorre. (H/L)
Materia Orgánica (Carbono Orgánico Walhley Black, 1965)
El carbono orgánico del suelo (CO) es considerado un indicador de la salud del mismo y
su efecto positivo sobre la sostenibilidad del sistema productivo ha sido ampliamente
documentado. Para un determinado ambiente, los niveles de CO más elevados se
encuentran en pastizales naturales, y cuando estos sistemas son cultivados, se produce
una rápida caída del CO seguida por una declinación más lenta hasta un nuevo estado
estable (Monreal & Janzen, 1993). El nivel de CO en dicho estado va a depender del clima,
del tipo de suelo y del manejo del mismo, esto es, labranzas, rotaciones, secuencias de
cultivos agrícolas y fertilización (Studdert & Echeverría, 2000; Steinbach & Álvarez, 2005).
PH: Método Potenciométrico (peachímetro o potenciómetro, Dewis y Freitas, 1970)
El pH del suelo usualmente se determina en una suspensión de suelo y agua (relación 1:2)
su valor es medido principalmente con ayuda de un potenciómetro (pHmetro), instrumento
que detecta, en su electrodo sensitivo, registra la concentración de iones H+, en la
suspensión de suelo. Habitualmente la concentración salina del suelo afecta la precisión
de los valores de pH.
Cuando la solución del suelo contiene el mismo número de iones hidrógeno H+ y de iones
hidroxilo OH- se tendrá una reacción neutra. Ahora bien si agregamos una sustancia
36 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
alcalina Ca(OH)2 al suelo neutro, habrá más iones OH- que iones H+, por tanto el suelo se
convertirá por esta adición de reacción alcalina. Inversamente si agregamos una sustancia
ácida como el HCl, el suelo llegará a tener más iones H+ que iones OH-, y se transformará
a ser de reacción ácida por dicha adición.
4.13 Sistemas de información geográfica SIG.
Herramientas para el procesamiento y análisis de los datos.
Sistemas de información geográfica (SIG).
Un SIG se puede definir como aquel método o técnica de tratamiento de la información
geográfica que permite combinar eficazmente información básica para obtener información
derivada; es una herramienta capaz de combinar información gráfica (mapas) y
alfanumérica (estadísticas) para obtener una información derivada sobre el espacio
(López, 2011).
Los SIG, cuyos antecedentes datan de varias décadas atrás, se han posicionado como
una tecnología básica, imprescindible y poderosa, para capturar, almacenar, manipular,
analizar, modelar y presentar datos espacialmente referenciados (Moreno, 2007).
La importancia de los SIG radica en la asociación de información descriptiva (atributos)
con información geográfica. Con la utilización de los SIG se tienen los beneficios de poder
realizar operaciones de bases de datos, visualización de información espacial y análisis
geográfico. Dichos beneficios nos permiten responder a preguntas espaciales que con otro
tipo de sistemas sería más difícil responder. Los SIG contribuyen a la toma de decisiones
y resolución de problemas (Jiménez, 2010).
El SIG se apoya en los sistemas de posicionamiento global (GPS) para la ubicación. El
GPS consta de tres componentes básicos: una constelación de satélites, un equipo
receptor de señal y finalmente el usuario. El equipo GPS recibe la señal de radio de los
satélites que se encuentran orbitando en el espacio y mediante métodos y rutinas de
triangulación logra obtener las coordenadas del punto sobre la Tierra (latitud, longitud y
altitud).
Capítulo 4. Marco Conceptual 37
A partir de la señal de los satélites el GPS usa el modo de cálculo de distancia y el de
triangulación para conocer su posición. (Moreno, 2007).
Con el objetivo de que la información arrojada por estos sistemas sea confiable, se debe
tener en cuenta la calidad de la información a suministrar. Para ello, se recomienda tres
etapas fundamentales, para el desarrollo de modelos espaciales que representen cualquier
variable (Moreno, 2007)
1. Análisis exploratorio de datos espaciales.
2. Análisis estructural.
3. Predicción de superficies y valoración de los resultados.
Estos dos últimos hacen parte del análisis geoestadístico.
Análisis exploratorio de datos espaciales
El trabajar con datos producto de algún proceso de medición o conteo y de la captura de
los mismos, generalmente producen datos “extraños” que pueden ser resultado de errores
de captura, o de las operaciones aritméticas de quienes operan con ellos; por ello, el
análisis exploratorio (AED) de datos es un conjunto de técnicas estadísticas cuya finalidad
es conseguir un entendimiento básico de los datos y de las relaciones existentes entre la
variables analizadas. Para conseguir este objetivo, el AED proporciona métodos
sistemáticos sencillos para organizar y preparar los datos, detectar fallos en el diseño y
recolección de los mismos, tratamiento y evaluación de datos ausentes (missing) e
identificación de casos atípicos (outliers) (CVC, 2006).
El análisis exploratorio de los datos determina la calidad de la información a utilizar y por
ende la calidad de los resultados obtenidos.
Predicción de superficies: interpolación a partir de puntos.
El proceso de interpolación espacial consiste en la estimación de los valores que alcanza
una variable Z en un conjunto de puntos definidos por un par de coordenadas (X,Y),
partiendo de los valores de Z medidos en una muestra de puntos situados en la misma
área de estudio (López, 2011), la estimación de valores fuera del área de estudio se
denomina extrapolación.
38 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Cuando se trabaja con un SIG la interpolación espacial suele utilizarse para obtener capas
raster que representan la variable a interpolar. En esos casos cada celda de la capa raster
constituye un punto en el que hay que realizar la interpolación. Lo más habitual es partir
de medidas puntuales (variables climáticas, variables del suelo, etc.) o de isolineas (curvas
de nivel). Aunque los métodos que se utilizan en uno u otro caso son bastante diferentes,
todos los métodos de interpolación se basan en la presunción lógica de que cuanto más
cercanos estén dos puntos sobre la superficie terrestre, los valores de cualquier variable
cuantitativa que sean medidos en ellos serán más parecidos, en otras palabras, las
variables espaciales muestran autocorrelación espacial (Cuartas, 2007).
En general cuando se usa un software tipo SIG, éste suministra varios métodos de
interpolación y ellos dependen básicamente de la densidad y la distancia entre los puntos
de observación (Surfer for Windows, 1994).
Los sistemas de Información Geográfica (SIG) han tenido un mayor auge en los últimos
años. Actualmente los servidores de mapas por internet permiten visualizar diferentes
capas temáticas, consultar algunos de sus atributos y quizás en alguno de ellos se puede
realizar consultas a una base de datos, visualizando y seleccionando los registros que
cumplen las condiciones solicitadas. (López, 2011)
Pero existe un inconveniente con estas aplicaciones dado que son solo visualizadores de
mapas. Por otra parte, los estándares de SIG son uno de los factores cruciales para
aplicaciones basadas en web ya que gracias a estos se permite tener la interoperabilidad
con otros sistemas que cumplan con las mismas condiciones. (López, 2011)
4.13.1 Definición y características principales de un SIG.
Un Sistema de Información geográfica (SIG) es una tecnología basada en computadora de
propósitos generales para almacenar, manejar y explotar datos geográficos en forma
digital. Es un sistema que tiene un conjunto de subsistemas que sirven para: la captura, el
almacenamiento, el análisis, la visualización y traficación de diversos conjuntos de datos
espaciales geo-referenciados. Su fundamentación se basa en principios formales de
matemáticas discretas, modelos de datos y geometría computacional; su desarrollo, en
nuevas tecnologías de la información: estándares e ingeniería de software, bodegas de
Capítulo 4. Marco Conceptual 39
datos, Web- SIG, metadatos, ambientes y lenguajes visuales, graficación entre muchas
otras.
La característica principal de los SIG es el manejo de datos complejos basados en datos
geométricos (coordenadas e información topológica) y datos de atributos (información
nominal) la cual describe las propiedades de los objetos geométricos tales como punto,
líneas y polígonos.
Hardware: Conjunto de equipos empleados en el almacenamiento y
procesamiento de los datos contenidos en el sistema
Software: Conjunto de programas que proporcionan las funciones y herramientas
necesarias para el almacenamiento, el análisis y el despliegue de información
geográfica
Datos: Probablemente el componente más importante de un SIG son los datos
geográficos y los datos nominales. Los SIG integran datos espaciales con otros
recursos de datos que podrán ser almacenados y administrados por un DBMS.
El éxito del proyecto no está garantizado si no se tiene asegurada la actualización periódica
de los datos. La dificultad en su representación es otro factor a tener en cuenta a la hora
de organizar e introducir la información en el sistema.
Recursos Humanos: Existen dos tipos de usuarios; los especializados y el público en
general. Se denomina especializados a aquellos técnicos que trabajan con los sistemas en
algunas de sus fases (introducción de datos, corrección, análisis, etc.), y que por ello deben
tener una formación especializada; y público en general sería aquel que en algún momento
tuviera que requerir información, sea la que fuese, de un SIG concreto. En este caso no se
requiere una gran formación, y la adaptación debe estar en el sistema que debe ser
“amigable". (López, 2011)
40 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Figura 9. Componentes de un SIG. Tomado de Gacano (online)
Comúnmente en un SIG: la consulta, el despliegue de un mapa, el reporte tabular y el
gráfico, no es el resultado final. En su amplio abanico de aplicaciones los SIG tienen como
un fuerte interés de analizar la información espacial y modelar los procesos dinámicos que
generan y conforman la información almacenada en una base de datos. Con frecuencia
los usuarios quieren analizar situaciones, hacer inferencias o simular procesar, con el fin
de tomar decisiones. (López, 2011
Capítulo 4. Marco Conceptual 41
Figura 10. Componentes de un SIG. Tomado de www.gisentuidioma.com
El punto son los métodos de análisis espacial con métodos deterministas o estocásticos,
tanto en su modalidad discreta como continúa. De la amplia gama de posibilidades que
tienen los SIG en el manejo de información, un requerimiento importante es brindar una
interfaz de usuario amigable. Los lenguajes o ambientes visuales para bases de datos ha
sido una área relativamente reciente en computación la cual tomo una importancia especial
en los SIG por la naturaleza visual - espacial que tiene la información geográfica. (López,
2011)
42 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
4.13.2 Contexto de Proyectos SIG
La utilidad principal de un Sistema de Información Geográfica radica en su capacidad para
construir modelos o representaciones del mundo real a partir de las bases de datos
digitales (cartografía). La construcción de modelos constituye un instrumento muy eficaz
para analizar las tendencias y determinar los factores que las influyen así como para
evaluar las posibles consecuencias de las decisiones de planificación sobre los recursos
existentes en alguna área de interés.
En el ámbito social dirigida a la gestión de servicios como sanitarios, centros escolares,
etc., proporcionan información sobre los centros ya existentes en una determinada zona y
ayudan en la planificación de ubicación a nuevos centros.
Estos sistemas aumentan la productividad de optimizar recursos. Pueden desarrollarse
aplicaciones que ayuden a resolver un amplio rango de necesidades, como por ejemplo:
I. Producción y actualización de la cartografía básica.
II. Administración de servicios públicos (acueducto, alcantarillado, energía, teléfonos,
entre otros).
III. Atención de emergencias (incendios, terremotos, accidentes de tránsito, entre otros.
IV. Estratificación socioeconómica.
V. Evaluación de áreas de riesgos (prevención y atención de desastres).
VI. Localización óptima de la infraestructura de equipamiento social (educación, salud,
deporte y recreación).
VII. Formulación y evaluación de planes de desarrollo social y económico.
Capítulo 4. Marco Conceptual 43
Figura 11. Mapeo de suelo usando SIG. Tomado de investigadoresacg.org
4.13.3 . Sistemas de información geográfica (SIG).
Un SIG se puede definir como aquel método o técnica de tratamiento de la información
geográfica que permite combinar eficazmente información básica para obtener información
derivada; es una herramienta capaz de combinar información gráfica (mapas) y
alfanumérica (estadísticas) para obtener una información derivada sobre el espacio
(López, 2011).
4.13.3.1 Análisis exploratorio de datos
Se realizó un análisis exploratorio de acuerdo a medidas de tendencia central (media) y
medidas de dispersión (desviación estándar) con el objetivo de caracterizar los
tratamientos; también estos análisis se acompañaron con sus respectivos gráficos de
acuerdo al tipo de indicador.
4.13.4 Diseño de experimento.
Se empleó un Diseño Completamente Aleatorizado (DCA) con estructura factorial
balanceado de efectos fijos con tres repeticiones para cada punto de muestreo por
tratamiento; se efectuó un análisis de varianza de dos vías (ANOVA); para determinar
diferencias entre pares de tratamientos se utilizó como prueba postanova el test de Tukey
44 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
y la corrección de Bonferroni para el valor p de las comparaciones múltiples. Para el
análisis se empleó el programa estadístico R3.1.1 y las pruebas estadísticas se
contrastaron con una significancia del 5% (p<0.05).
4.13.4.1 Diseño con estructura factorial
Se llaman experimentos factoriales a aquellos experimentos en los que simultáneamente
se estudian dos o más factores, y donde los tratamientos se forman por la combinación de
los diferentes niveles de cada uno de los factores. Una de las ventajas de este tipo de
diseño es que permiten estudiar los efectos principales y efectos de interacción de factores,
además todas las unidades experimentales intervienen en la determinación de los efectos
principales y de los efectos de interacción de los factores. (Universidad Nacional de
Córdoba, Facultad de Ciencias Agropecuarias, diseño con estructura factorial de
tratamientos)
4.13.4.2 Modelo estadístico
A continuación se presenta el modelo estadístico de una ANOVA de dos vías con
estructura factorial, con i niveles en el factor 1 y j niveles en el factor 2:
𝑦𝑖𝑘 = 𝜇 + 𝛼𝑖 + 𝛽𝑗 + (𝛼𝛽)𝑖𝑗 + 𝜖𝑖𝑗𝑘 𝑖 = 1,2, . . 𝑖 = 1,2, . . 𝑘 = 3
Dónde:
𝑦𝑖𝑘 = Variable respuesta (Material orgánico, pH).
𝜇 = Media general
𝛼𝑖 = Efecto del 𝑖 − esimo nivel del factor 1.
𝛽𝑗 = Efecto del j − esimo nivel del factor 2
𝜖𝑖𝑗𝑘 = Error aleatorio.
4.13.4.3 Análisis no paramétrico.
Ya que en todas las variables no se cumple el supuesto de normalidad requerido por el
modelo de análisis de varianza, se empleó el test no paramétrico de Van der Waerden.
Esta prueba es utilizada para contrastar los parámetros de centramiento de k muestras
aleatorias e independientes siendo análoga en el campo paramétrico al análisis de
varianza (ANOVA). (Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Ciencias
Agropecuarias, diseño con estructura factorial de tratamientos)
Capítulo 4. Marco Conceptual 45
La hipótesis ahora es frente a la igualdad en los k parámetros de centramiento frente a la
diferencia en al menos un par de ellos 𝑋𝑖, … 𝑋𝑘 representa a una población con un
tratamiento):
𝐻0: 𝐸 (𝑋1) = 𝐸(𝑋2) = ⋯ 𝐸(𝑋𝑘) (2)
Vs
𝐻1: 𝐸 (𝑋𝑖) ≠ 𝐸(𝑋𝑗) (3)
Igualmente se combinaron las k muestras en una sola, que es ordenada y ranqueada, en
caso de empates se utilizaba el rango promedio, luego se transformaban los rangos en
valores o cuartiles normales, con la misma función inversa de la distribución normal:
∅ (𝑅𝑖
𝑛+𝑚+1) = 𝑍𝑖 (4)
Posteriormente se calculaban los promedios de los valores normales para cada muestra,
es decir que se tenían 1 2 3, , ,..., kA A A A, donde cada iA
era el promedio de los valores
normales correspondientes a la i-esima muestra:
𝐴𝑖 = ∑ 𝑛𝑖1𝑛𝑖−1 , 𝑍𝑖𝑗 (5)
Para muestras grandes (n>30) se utilizaba una aproximación mediante la distribución ji-
cuadrado, construyendo el siguiente estadístico:
𝑇1 = 1
𝑆2∑ 𝑛𝑖
𝑘𝑖=1 (𝐴𝑖 )
2 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑇 ≈ 𝑥2𝑘−1 (6)
Por último, para realizar comparaciones múltiples se utilizaba el siguiente criterio de
decisión:
|�̅�𝑖 − 𝐴�̅�| > 𝑡(𝑁−𝑘),(
∝
2) (7)
{𝑆2 𝑁−1−𝑇1
𝑁−𝑘 } [
1
𝑛𝑖−
1
𝑛𝑗]
1/2
(8)
5. Materiales y Métodos
El presente trabajo se desarrolló en las fincas San Ángel y Boral, del Municipio San Luis
de Palenque, perteneciente al departamento del Casanare.
Tabla 3. Ubicación geográfica áreas de estudio. Fuente: Página principal Alcaldía de San
Luis de Palenque
Finca Municipio Coordenadas Altitud
Norte Este
San Ángel San Luis de Palenque
5°25′20″ 71°43′53″ 175 msnm y 125 msnm
Boral San Luis de Palenque
5°38′09 72°11′42″ 175 msnm y 125 msnm
La selección del área de estudio, se debe a que el cultivo de arroz es una de las prácticas
agrícolas más implementadas en la región de los llanos orientales. Las condiciones
presentes en esta zona han permitido a lo largo de los años el desarrollo del mismo, el
establecimiento de molinos originados por los altos niveles de producción, acompañado
por las extensas áreas cultivadas, así como el uso de tecnología representada en
maquinaria para la preparación, siembra y posterior cosecha del grano. (Muñoz, 2014)
El sistema de producción es tan intensivo del arroz para este caso, con lo cual se provocan
cambios singulares en el estado físico del suelo. Actúa directamente en el mecanismo de
microagregación, deteriorando el estado micro-estructural; lo que se corrobora por los
incrementos en el coeficiente de dispersión. La composición de la macro estructura se ve
afectada, decreciendo el contenido de agregados agronómicamente más valioso; así como
su estabilidad al agua. Se produce un incremento hasta valores que pueden considerarse
48 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
notable de la densidad del suelo, lo que implica signos severos de compactación. (Lorenzo
Ortiz, R. 2008).
Figura 12. Localización de las zonas de estudio. (Martínez, 2016)
Las parcelas seleccionadas para el experimento son los lotes que a criterio del productor
son de alta significancia a nivel de producción. Los suelos sometidos a los sistemas de
producción de forma intensiva presentan un mayor porcentaje de las fracciones más finas
(< 0,001mm.) en la composición de la microestructura, mientras que la textura
prácticamente no varía, Produciéndose por ello un aumento en el coeficiente de dispersión.
Esta tendencia al incremento de la dispersión surge como consecuencia del efecto directo
de los equipos agrícolas que al pasar por el suelo lo pulverizan. (Lorenzo Ortiz, R. 2008).
Capítulo 5. Materiales y Métodos 49
Tabla 3 Descripción de la zona experimental.
Finca San Ángel, Vereda las Cañas, Municipio San Luis de Palenque
Municipio San Luis de Palenque, Departamento del Casanare
Área 194 hectáreas
Altura 175 msnm
Estado Actual Producción de arroz en secano
Lotes
experimentales
Para el estudio se seleccionó un lote de 38 hectáreas
Fuente: Página principal Alcaldía de San Luis de Palenque
50 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Tabla 4 Descripción del área experimental.
Finca el Boral, Vereda las Cañas, Municipio San Luis de Palenque
Municipio San Luis de Palenque, Departamento del Casanare
Área 274,5 hectáreas
Altura 125 msnm
Estado Actual Producción de arroz riego intermitente
Lotes
experimentales
Para el estudio se seleccionó un lote de13 hectáreas
Fuente: Página principal Alcaldía de San Luis de Palenque
5.1 Caracterización del terreno. Fuente: Página principal Alcaldía de San Luis de Palenque
El área territorial de San Luis de Palenque corresponde a la formación vegetal bosque
tropical, específicamente a la denominada “sabana”, las cuales se localizan por debajo de
los 300 msnm, (IGAC 1993, Contraloría Departamental 1998). La temperatura media anual
es de 26 °C, precipitación promedio anual de 1819 mm y ubicado a una altura promedio
de 170 msnm. (IGAC 1993, Contraloría Departamental 1998).
Capítulo 5. Materiales y Métodos 51
La formación vegetal de bosque tropical corresponde a terrenos inferiores a los 1.000 m
de altura, ocupa el paisaje de piedemonte y de planicie.
Dentro de esta formación vegetal se incluyen las sabanas: las cuales ocupan el total de la
extensión territorial y se localizan por debajo de los 300 m de altitud, la cobertura vegetal
dominante son las gramíneas y algunos relictos boscosos como matas de monte y
morichales, y los corredores boscosos que bordean los cauces de los ríos y caños.
Predominan las sabanas inundables. Los bosques de galería están compuestos por
numerosos arbustos, bejucos y especies herbáceas. En la formación vegetal de sabana
se definen unos tipos especiales de vegetación.
• Morichales: son formaciones vegetales compuestas por palma de moriche,
Maurita flexuosa, en las áreas correspondientes a caños y bajos de
características pantanosos y en zonas de transición de sabana y matas de
monte o bosque de galería. Los más representativos para el departamento se
encuentran entre el río Ariporo y el caño de Pica Pica, sin embargo, es
frecuente localizarlos en todo el territorio departamental y en el área inundable
del municipio de San Luis de Palenque.
• Mata de Monte: corresponde a parches de vegetación arbórea formadas en
ligeras depresiones o áreas con nivel freático alto en medio de las sabanas y
aislados de los bosques de galería.
Fuente: Página principal Alcaldía de San Luis de Palenque
• Vegetación de Zurales: en ellos domina la vegetación de pastos, desarrollada
sobre montículos o columnas de 40 a 70 cm de altura, separados entre sí por
estrechas zanjas en sitios húmedos.
Las coberturas boscosas, generalmente se desarrollan a lo largo de los cauces de agua
denominadas comúnmente “bosques de galería”, los cuales presentan mejores suelos
gracias a la inundabilidad y abnegaciones de los cauces de agua que favorecen el arrastre
de material orgánico, situación que no se da en las sabanas altas.
52 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Especies vegetales: de acuerdo a su uso se puede clasificar de la siguiente manera:
i. Maderable: cafetero, abejón, cañaguate, floramarillo, florblanco, gualanday,
algarrobo, cañafistolo, palo de aceite, alcornoque, ceibo, guayabo de monte,
ceibo, guayabo de monte, cedro, guamo chineo, nauno, yopo guayacán, yopo,
guaimaro, mora, varasanta, camoruco, indio desnudo.
ii. Madera: yaruma, laurel, guamo.
iii. Madera de viento: caucho, lechero, higuerón, guarataro.
iv. Frutal: jobo, merey, chirimoyo, Maracay, madroño, tuno, tuno negro, tuno rojo,
guamo.
v. Protector: malagueto, bototo, cordoncillo, tachuelo, guacimo, guarataro,
yarumo.
vi. Protector agua: gaque, bijao.
vii. Medicinal: seje, algarrobo, palo cruz, palo de aceite, bejuco chaparro, chaparro,
laurel, mastranto, caruto, ortigo.
viii. Artesanías: moriche, achote, ojo de buey, caruto.
ix. Construcción: caña brava, guafa.
5.2 Identificación taxonómica de suelos
El Municipio de San Luis de Palenque, está localizado sobre la llamada cuenca de los
Llanos Orientales de Colombia, la cual se ubica entre la cordillera oriental y el escudo de
la Guyana. Sus límites son los siguientes: Al sur la saliente del Vaúpes o Arco del Guaviare
y la Serranía de la Macarena, al oriente el Escudo de la Guyana, al occidente el
Piedemonte de la Cordillera Oriental, al norte se relaciona genéticamente con la cuenca
de Barinas –Apure de Venezuela. Tiene un área aproximada de 190.000 km² y su relleno
sedimentario sobrepasa los 6.000 m de espesor en el sector occidental o más profundo.
Taxonómicamente, los suelos del Municipio de San Luis de Palenque, al igual que en todo
el Departamento de Casanare, están clasificados como: Entisoles (suelos jóvenes sin
desarrollo de horizontes, generalmente fértiles, a excepción de los arenosos) e Inceptisoles
(suelos jóvenes con desarrollo de horizontes y de fertilidad variable, se encuentran
usualmente húmedos sobre el punto de marchitez permanente por 90 días consecutivos
durante un período cuando la temperatura es adecuada para el crecimiento de las plantas).
Capítulo 5. Materiales y Métodos 53
Una característica general para los suelos del Municipio de San Luis de Palenque es que
poseen un régimen de temperatura del suelo denominado con el prefijo “iso”. Esto quiere
decir, que la diferencia de temperatura promedio del suelo entre verano e invierno es de
5°C o menos, indicando que la temperatura del suelo no es una limitante para la agricultura.
Fuente: Página principal Alcaldía de San Luis de Palenque
5.2.1 Hacienda San Ángel-Vereda las Cañas
Plinthic Tropaquepts. Inceptisoles que están saturados con agua durante algún período del
año; presentan concreciones de material blanco de color rojo denominado plintita y tienen
fertilidad moderada.
ß Typic Quartzipsamments. Entisoles arenosos, ácidos e infértiles, en los cuales más del
95% de la fracciónarena es cuarzo, zircón y otros materiales resistentes.
5.2.2 Finca el Boral
(a) Oxic Dystropepts. Inceptisoles ácidos e infértiles, con una saturación de bases
menor al 50% y con 16- 24 miliequivalentes de capacidad de cambio por 100
gramos de arcilla en el horizonte superficial. Suelos de color pardo oscuro en la
superficie y pardo amarillento a rojo amarillento con la profundidad.
(b) Vertic Tropaquepts. Inceptisoles pobremente drenados, saturados con agua
durante algún período del año, fertilidad media y presentan agrietamientos del suelo
en épocas secas.
(c) Aeric Tropaquepts. Inceptisoles que ocupan posiciones intermedias entre los dos
tipos de suelo mencionados.
Fuente: Página principal Alcaldía de San Luis de Palenque
5.2.3 Georreferenciación
Debido a que el estudio comprende la distribución espacial de las propiedades del suelo,
fue necesario la implementación de los Sistemas de Información Geográfica (SIG), con el
fin de delimitar las áreas de estudio y orientar los puntos de muestreo. Por lo tanto se
empleó un navegador GPS “Garmin Colorado 300”; como característica principal, este
dispositivo de navegación puede alcanzar una precisión óptima de 3 metros (± 3 m). Con
54 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
el fin de obtener la posición geográfica de cada uno de los sitios de estudio, la posterior
ubicación de los respectivos puntos de muestreo y que puedan ser representados
espacialmente (ver figura 13), se realizó el levantamiento de la información en campo
mediante la georreferenciación de los puntos de interés como son los vértices de los
linderos (los cuales demarcan el perímetro de cada lote) y los puntos donde se tomaron
las respectivas muestras de suelo (puntos de muestreo).
La información que proporciona el navegador GPS en cada una de las mediciones (puntos
de muestreo) contiene la ubicación en coordenadas geográficas Este – Norte, altitud, fecha
y hora de la medición. Esta información que se encuentra almacenada en el dispositivo es
descargada a un computador utilizando el paquete informativo map source, el cual permite
la extracción y exportación de la información a formatos: de texto, hojas de cálculo o
paquetes SIG.
Figura 12 puntos de muestreo finca San Ángel. Martínez, 2016
Capítulo 5. Materiales y Métodos 55
Figura 13 puntos de muestreo finca el Boral. Martínez, 2016
5.2.4 Manejo Integral del cultivo de arroz
En las áreas experimentales determinadas para el presente estudio fueron sembradas la
variedad de arroz coprosem 304. En la finca San Ángel el sembrado se realizó
mecánicamente y en el Boral sembrado manualmente, en ambos sitios de estudio se
realizaron las actividades de laboreo requeridas por el tipo de cultivo establecido, dichas
actividades consisten en la preparación del terreno (cincelada, rastrillada, pulida y
caballoneo), aplicación del riego y recolección de cosecha.
56 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
(A)
(B)
(C)
Figura 14 manejo integrado del cultivo. A. Preparación del terreno, B. Siembra
mecanizada, C. Siembra manual
5.2.5 Propiedades del suelo medidas en el estudio
Para el desarrollo de la metodología de estudio para conocer el diagnóstico de la
degradación del suelo, se realizó el muestreo de suelos teniendo en cuenta las
propiedades físicas, químicas en cada punto donde fueron tomadas las muestras de suelo;
se realizaron también la ubicación de los mismos por medio de GPS.
Tabla 5 Propiedades medidas para el estudio
Propiedad Descripción Unidades
Físicas
Porosidad %
Densidad aparente g/cm3
Humedad %
Macroporosidad %
Mesoporosidad %
Químicas pH -
Materia orgánica -
Capítulo 5. Materiales y Métodos 57
5.2.6 Prueba de infiltración
Una vez en campo se realizó la prueba de infiltración por el método de los anillos
infiltrometros de doble anillo. El procedimiento se llevó a cabo tanto para la finca San Ángel
arroz secano así como para la finca el Boral arroz riego. En el capítulo de resultados y
discusiones se ilustran los valores obtenidos y las gráficas correspondientes con un modelo
de ajuste y establecer la relación de la varibale medida con los procesos degradativos.
5.3 Toma de muestras de suelo
Los puntos de muestreo se distribuyeron en forma de cuadrícula, tomándose 20 puntos
en ambas áreas de estudio. Las muestras de suelo extraídas en cada punto
georeferenciado de manera aleatoria y alteradas (ver figura). La toma de muestras se
realizó en fases de preparación del terreno un periodo clave del cultivo para estimar la
incidencia del sistema de labranza.
5.3.1.1 Muestras Alteradas
La extracción de muestras alteradas (ver figura) se realizó a una profundidad entre cero y
veinte centímetros, en cada punto de muestreo se tomó aproximadamente 1 kg de suelo
con ayuda de un palín. Las muestras se almacenaron en bolsas plásticas de cierre
hermético (debidamente rotuladas) con el fin de evitar la pérdida de humedad en el suelo
y poder ser enviadas al laboratorio para su análisis (ver figura 16).
58 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Figura 15. Extracción de muestras alteradas. Muñoz, 2016
5.3.1 Procesamiento de muestras, análisis de los datos y parámetros.
El procesamiento de las muestras físicas y químicas, se llevó a cabo en el laboratorio de
físico-química de suelos de la Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira.
Para el análisis de los datos obtenidos se emplearon herramientas de la estadísticas
descriptiva para realizar la depuración de posibles datos dudosos, para ello se empleó el
método de t-student con una confianza del 95% para cada dato tomado por punto en
campo, y cada parámetro de las propiedades físicas y químicas calculadas en laboratorio.
Capítulo 5. Materiales y Métodos 59
Tabla 6 Resumen de propiedades del suelo seleccionadas
TIPO DE MUESTRA
INDICADOR MÉTODO
Física del suelo
Porosidad Fórmula P= (S-Sa/S)*100 S= densidad real del suelo Sa= densidad aparente del suelo
Densidad aparente Da = WSS / VS Wss: Peso de suelo secado a 105°C hasta peso constante. Vs: Volumen original de la muestra de suelo.
Humedad Horno a 105 oC
Macroporosidad MP= (1-Da-Dr)-WCC Da: Densidad aparente del suelo Dr: Densidad real del suelo Wcc: Capacidad de campo
Mesoporosidad %Wv CC -%Wv PMP WvCC: Humedad volumétrica a capacidad de campo WvPMP: Humedad volumétrica a punto de marchitez permanente.
Infiltración Método doble anillo infiltrometro
Textura Método de Bouyoucos
Química del suelo
pH Método potenciómetrico
Materia orgánica Carbono Orgánico Walhley Black
Figura 16. Procesamiento de muestras. Determinación de la textura. Medición de la
porosidad
60 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
5.4 Creación de mapas de variables físico –químicas del suelo
El protocolo que se describe a continuación usa, por tanto, las herramientas propias del
Software ArcGIS versión 10.2, el cual ofrece la posibilidad de trabajar con la función
Kriging. Ésta y otras funciones que se encuentran en la barra de herramientas
Geostatistical Analyst. El usuario podrá acceder a este grupo de herramientas a través del
menú Tools, del menú principal de ArcGIS.
Figura 17. Barra de Geostatistical Analyst acceso a los métodos de interpolación.
Fuente: Murillo, et al 2015.
5.4.1 Selección del método de interpolación
A continuación se describe el procedimiento realizado para la creación de los mapas de
las variables físicas y química medidas; es importante mencionar que esta herramienta
permite hacer una análisis estadístico de tipo descriptivo sin embargo para este trabajo
dicho análisis se realizó en el paquete estadístico R.
Este paso consiste en seleccionar el método con el que se hará la estimación de los valores
desconocidos, existen varios métodos de estimación bajo el método de interpolación
Kriging, pero se escogerá el Kriging ordinario (OK); teniendo en cuenta que es un método
basado en auto correlación espacial de las variables; lineal insesgado que busca generar
superficies continuas a partir de puntos discretos. Asume que la media, aunque
desconocida, es constante y que las variables son estacionarias y no tienen tendencias.
Permite transformación de los datos, eliminación de tendencias y proporciona medidas de
error. (Murillo, et al 2015)
Capítulo 5. Materiales y Métodos 61
Después de seleccionar el método de interpolación se crea la superficie generada con los
datos en la que se muestra la tendencia de los mismos. Se evalúa la relación espacial
entre los distintos puntos medidos en el área de estudio, a través de dos herramientas el
semivariograma y la covarianza.
El semivariograma usa un principio básico de la geografía: “ubicación cercana de los
objetos de acuerdo a su geometría”, de tal manera que los puntos que están más cerca,
generalmente tendrán una diferencia cuadrática más pequeña que aquellos más alejados,
lo cual ayuda a cuantificar la autocorrelación. Calcula la distancia y la varianza de cada par
de puntos de la muestra, los agrupa, y luego grafica la distancia promedio y la varianza
promedio de cada par de puntos de la muestra. El modelo o función es ajustado a través
de los grupos de puntos trazados y la covarianza por su parte muestra es un gráfico que
permite visualizar la misma relación entre similaridades de pares de puntos y sus
distancias. Es así como la identificación de aquellos puntos que tiene un comportamiento
atípico al conjunto de datos (Cano, 2009).
5.4.1.1 Finca El Boral
Tabla 7 Parámetros de los semivariogramas para las variables seleccionadas utilizando
el modelo Kriging Ordinario.
Variable Modelo Nugget Sill Rango Anisotropía
MO Stable 0.00059 0.256 0.0047 No
pH Stable 0.02386 0.002889 0.0208 No
Humedad Exponencial 0.05 30 0.0047 No
Porosidad Gaussiano 18.89 5.48 0.0067 No
1) Nugget: Varianza de discontinuidad espacial debido al error de medición o
microvariabilidad.
2) Partial Sill: Umbral máximo de la semivarianza.
3) Rango: Rango de dependencia espacial donde se alcanza el umbral máximo de la
semivarianza
62 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
5.4.1.2 Finca San Ángel
Tabla 8 Parámetros de los semivariogramas para las variables seleccionadas utilizando
el modelo Kriging Ordinario.
Variable Modelo Nugget Sill Rango Anisotropía
MO Stable 0 0.256 0.0047 No
pH Stable 0 0.002889 0.0208 No
Humedad Stable 20.32 30 0.0047 No
Porosidad Stable 0 5.48 0.0067 No
a) Nugget: Varianza de discontinuidad espacial debido al error de medición o
microvariabilidad.
b) Partial Sill: Umbral máximo de la semivarianza.
c) Rango: Rango de dependencia espacial donde se alcanza el umbral máximo de la
semivarianza.
La escogencia de estos modelos no se hizo de manera arbitraria, sino que se tuvo en
cuenta al que mejor se ajuste al semivariograma muestral. Los modelos citados son los
más usados para realizar el pronóstico de valores en puntos no muestreados.
En la estimación de los modelos es necesario definir los parámetros inicialé como el Sill,
el rango y el Nugget. Luego de contar con los parámetros iniciales de los modelos se
procede a evaluar cada uno de ellos con el fin de obtener los valores de los parámetros
finales de cada modelo, claro está que esto depende del método de ajuste que se utilice.
Una vez observado la tendencia de los datos a través del semivariograma y la covarianza
se realiza la estimación espacial de los datos, el cual tiene como objetivo la predicción de
los valore de MO, pH, porosidad y humedad en el suelo en posiciones desconocidas a
partir de los datos conocidos. Como resultado final se observa el mapa que sólo está para
el área geográfica de los datos incorporados, quedando por fuera un sector, ubicado dentro
del área de estudio sin datos estimados. Para superar esta dificultad se hace una
extrapolación, es decir, predecir valores por fuera del área cubierta por los puntos.
Capítulo 5. Materiales y Métodos 63
La extrapolación consiste en el cálculo automático de las coordenadas extremas de esta
área de influencia, ahora bien, tampoco es deseable que se haga una extrapolación que
cubra zonas por fuera del área de estudio, con lo cual se debe hacer un corte (clip), para
que los datos que se presenten solo se visualicen en el área geográfica de interés. Una
vez realizado el corte se realiza la configuración de los mapas se obtiene como producto
final para este estudio ocho mapas, que muestran la tendencia espacial de la variables
medidas en campo en las fincas con diferentes sistemas de labranza.
6. Resultados y Discusiones
En este capítulo se presentan inicialmente los resultados del análisis de las propiedades
físicas, químicas evaluadas, con el fin de observar si dichas propiedades comparadas con
el tratamiento establecido presentan diferencias significativas por medio del modelo
estadístico aplicado.
Posteriormente se presenta el desempeño del modelo geoestadístico implementado y que
tiene como fin la generación de mapas como base fundamental para la toma de decisiones
a futuro y que permita a su vez la aplicación de nuevas herramientas en el estudio del
recurso fundamental de la investigación en este caso el suelo de la región del Casanare.
6.1 Análisis exploratorio.
A continuación se presenta un análisis exploratorio de datos de los parámetros químicos:
pH y materia orgánica por tratamiento. Y los parámetros físicos: humedad, densidad
aparente, macroporosidad, mesoporosidad, microporosidad y porosidad por tratamiento.
En la Tabla 10 se muestra el resumen de estadísticas descriptivas del pH por tratamiento,
se observa un promedio más alto en el tratamiento 1 con 4.54
Tabla 9 Estadísticas descriptivas del pH por tratamiento. (DE: Desviación estándar. CV: Coeficiente de variación)
Tratamiento n Promedio DE Mediana Mínimo Máximo CV%
1 72 4.54 0.24 4.51 3.87 5.19 5.29
2 74 4.75 0.24 4.73 4.2 5.61 5.05
66 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Figura 19. Comportamiento del pH por tratamiento
En la figura 19 se muestra el comportamiento del pH por tratamiento, se observa valores
medianos más altos en el tratamiento 2, mientras que el tratamiento 1 presentó los valores
de pH más bajos.
En la Tabla 11 se muestra el resumen de estadísticas descriptivas de la materia orgánica
por tratamiento, se destacan promedios más altos en el tratamiento 1 con 3.13 y también
una mayor dispersión con 31.63% en este tratamiento.
Capítulo 6. Resultados y Discusión 67
Tabla 10 Estadísticas descriptivas de la Materia Orgánica por tratamiento.
Tratamiento n Promedio DE Mediana Mínimo Máximo CV%
1 72 3.13 0.99 3.19 0.95 5.19 31.63
2 74 2.71 0.81 2.87 0.65 5.31 29.89
En la figura 20 se observa el comportamiento de la materia orgánica por tratamiento, se
destacan valores altos de materia orgánica en el tratamiento 1; dispersiones más altas en
el tratamiento 1 y 2. Finalmente, todos los tratamientos tuvieron valores atípicos tanto por
debajo como por encima de la distribución de la materia orgánica.
Figura 20. Comportamiento de la Materia Orgánica por tratamiento
En la Tabla 12 se muestra el resumen de estadísticas descriptivas de la humedad por
tratamiento, se destaca el tratamiento 2 presentó mayor variabilidad en la humedad con
valores de 27.58%, pero la menor humedad promedio fue del tratamiento 2 con un valor
con 30.97.
68 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Tabla 11 Estadísticas descriptivas de Humedad por tratamiento.
Tratamiento n Promedio DE Mediana Mínimo Máximo CV%
1 72 34.12 5.03 35 20 44 14.74
2 74 30.97 8.54 31.5 12 59 27.58
En la figura 21 se observa el comportamiento de la Humedad por tratamiento, se destacan
valores centrales similares en todos los tratamientos y una mayor variabilidad en la
humedad del tratamiento 2.
Figura 21. Comportamiento de la Humedad por tratamiento
En la Tabla 13 se muestra el resumen de estadísticas descriptivas de la densidad aparente
por tratamiento, se observa un mayor promedio en el tratamiento 2.
Capítulo 6. Resultados y Discusión 69
Tabla 12 Estadísticas descriptivas de la Densidad Aparente por tratamiento.
Tratamiento n Promedio DE Mediana Mínimo Máximo CV%
1 72 1.51 0.12 1.51 1.19 1.79 7.95
2 74 1.55 0.13 1.57 0.99 1.84 8.39
En la figura 22 se observa el comportamiento de la densidad aparente por tratamiento, se
observa comportamientos similares entre los dos tratamientos, aunque en el tratamiento 2
se observa mayor densidad aparente en el tratamiento 2, la dispersión entre los
tratamientos se mantienen similares y se denotan mayor puntos atípicos en el tratamiento
2 por debajo de los valores centrales de la densidad aparente.
Figura 22. Comportamiento de la Densidad Aparente por tratamiento.
En la Tabla 6 se muestra el resumen de estadísticas descriptivas de la macroporosidad
por tratamiento. Se destaca que el tratamiento 1 presentó mayores niveles promedios de
macroporosidad con 8.01 y el tratamiento 2 la mayor variabilidad con un valor de 48.03%.
70 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Tabla 13 Estadísticas descriptivas de la Macroporosidad por tratamiento.
Tratamiento n Promedio DE Mediana Mínimo Máximo CV%
1 72 8.01 3.29 7.42 3.09 18.73 41.07
2 74 6.85 3.29 5.55 1.68 18.06 48.03
En la figura 23 se observa el comportamiento de la macroporosidad por tratamiento, los
valores centrales fueron mayores en el tratamiento 1, la dispersión es mayor en el
tratamiento 2 y se denotan valores atípicos por encima en los tres tratamientos.
Figura 23. Comportamiento de la Macroporosidad por tratamiento
En la Tabla 7 se muestra el resumen de estadísticas descriptivas de la mesoporosidad,
se destaca valores superiores en el tratamiento 2 con 9.21 y mayor variabilidad en este
tratamiento con un valor de 37.24%.
Capítulo 6. Resultados y Discusión 71
Tabla 14 Estadísticas descriptivas de la Mesoporosidad por tratamiento.
Tratamiento n Promedio DE Mediana Mínimo Máximo CV%
1 72 6.67 2.22 6.04 2.08 11.65 33.28
2 74 9.21 3.43 9.38 2.44 18.81 37.24
En la figura 24 se observa el comportamiento de la mesoporosidad por tratamiento,
presenta mayores valores centrales en el tratamiento 2 mientras que el tratamiento 1
presentó los menores niveles de mesoporosidad. El tratamiento 2 también se destaca por
su mayor variabilidad en estos parámetros y valores atípicos por encima de la distribución
de este parámetro.
Figura 24. Comportamiento de la Mesoporosidad por tratamiento.
En la Tabla 16 se muestra el resumen de estadísticas descriptivas de la microporosidad,
se denotan valores promedios similares en el tratamiento 1 con 32.02 y tratamiento 2 con
32.06, mientras que la variabilidad de la microporosidad fue similar entre el tratamiento 1
con 23.77% y tratamiento 2 con 23.26%.
72 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Tabla 15 Estadísticas descriptivas de la Microporosidad por tratamiento.
Tratamiento n Promedio DE Mediana Mínimo Máximo CV%
1 72 32.02 7.61 33.37 10.27 51.91 23.77
2 74 27.99 6.51 27.68 15.59 40.77 23.26
En la figura 25 se observa el comportamiento de la microporosidad por tratamiento, se
denotan comportamientos similares en el tratamientos 1, mientras que el tratamiento 2 se
presentó valores menores de microporosidad, no obstante, mostro igual dispersión que los
otros tratamientos.
Figura 25. Comportamiento de la Microporosidad por tratamiento.
En la Tabla 17 se muestra el resumen de estadísticas descriptivas de la porosidad, se
denotan mayores valores promedios en el tratamiento 3 con 48.59 y mayor dispersión en
el tratamiento 1 con 11.82%.
Capítulo 6. Resultados y Discusión 73
Tabla 16 Estadísticas descriptivas de la Porosidad por tratamiento.
Tratamiento n Promedio DE Mediana Mínimo Máximo CV%
1 72 46.72 .52 47 35 62 11.82
2 74 44.09 5.64 43 34 59 12.79
Figura 26. Comportamiento de la Porosidad por tratamiento
6.2 Resultados Objetivo Específico Número 1
En este capítulo se presentan inicialmente los resultados del análisis de las propiedades
físicas, químicas evaluadas, con el fin de observar si dichas propiedades comparadas de
acuerdo con el tratamiento establecido presentan por medio del modelo estadístico
diferencias significativas.
Posteriormente se presenta el desempeño del modelo geo estadístico implementado y que
tiene como fin la generación de mapas como base fundamental para la toma de decisiones
a futuro y que permita a su vez la aplicación de nuevas herramientas en el estudio del
recurso fundamental de la investigación en este caso el suelo de la región del Casanare.
74 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
6.2.1 Análisis de Propiedades Químicas pH y materia orgánica comparación entre fincas
Con el fin de dar respuesta a los objetivos planteados en la investigación, a continuación
se relacionan los alcances logrados en la medición de las variables fisicoquímicas de los
suelos arroceros en los llanos del Casanare.
En la Tabla 9 se muestra los resultados del ANOVA del pH, se observa que hubo
diferencias significativas debido a los tratamientos (p<0.05), es decir, que hay una
variación importante en los niveles de pH por tratamiento.
Tabla 17 ANOVA del pH.
Fuente de
Variación
Grados de
libertad
CS CM F Valor P
Tratamiento 2 1.796 0.8979 12.81 5.52E-06
Error 217 15.21 30.0701
En la Tabla 19 se muestran las comparaciones múltiples por tratamiento para el pH, se
observan diferencias significativas entre los tratamientos 1 y 2 (p<0.05).
Tabla 18 Comparaciones múltiples para el pH por tratamiento.
Comparación Diferencia Límite inferior Límite superior Valor P
2-1 0.20 0.10 0.31 0.00
Estas diferencias significativas presentadas por los tratamientos, se relacionan con los
procesos degradativos del suelo; en este caso son un factor determinante para la pérdida
de características productivas, esto a su vez ligado con el cambio y la reducción de la
capacidad, mejoramiento y sostenibilidad agropecuaria (Amézquita, 1994). De acuerdo
con los resultados obtenidos en el caso de la finca el Boral con arroz riego intermitente el
Capítulo 6. Resultados y Discusión 75
rango de pH (4,457-4,931) se logra determinar que la característica asociada a este
proceso implica la acidificación de los suelos.
Así mismo se pueden enlistar la relación que existe entre cada una de las propiedades del
suelo y su efecto en los procesos degradativos De esta manera se logra comprobar lo
citado por (Preciado, G. L.. 1998) en Casanare Colombia, los cambios en las diferentes
propiedades es debido al uso indiscriminado de la maquinaria agrícola de forma
permanente por más de 20 años de explotación en las áreas dedicadas al cultivo del arroz.
Por consiguiente la degradación del medioambiente está íntimamente relacionada con las
propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos, las que desencadenan una serie
de complejos procesos, interrelacionados con un gran número de factores bióticos y
abióticos. (Véase tabla No 20).
Tabla 20 Procesos degradativos del suelo. Fuente: (Ciencia del Suelo, Principios Básicos,
Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo. Bogotá, Colombia 2010)
Procesos degradativos
Erosión
acelerada
Compactación del
suelo
Acidificación Degradación
biológica
Textura
Contenido de
M.O.
Densidad aparente
Infiltración
Porosidad
pH Contenido de M.O.
Tabla 21 Cambios en las diferentes propiedades del suelo a través del tiempo. Fuente:
(Ciencia del Suelo, Principios Básicos, Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo.
Bogotá, Colombia 2010)
Propiedades Físicas Tiempo de uso en años
0 años 20 años
Densidad aparente (gr/cm3) 1,06 1,54
Porosidad total (%) 62,81 41,13
Volumen de macroporos (%) 10,35 5,62
Infiltración (mm/h) 592,35 3,64
76 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
El cambio en años del uso del suelo, ha conllevado a los procesos degradativos, lo cual se
ve reflejado con base a los resultados obtenidos y cuales se citan en la publicación hecha
por la Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo para el año 2010.
6.2.2 Materia orgánica
La labranza convencional genera degradación física, química y biológica del suelo. (Rojas,
A 2002). La finca el Boral con arroz bajo inundación, acompañada de una labranza
intensiva ha producido un deterioro del contenido de materia orgánica, debido a que el tipo
de suelo y textura presentan una disminución cercana al 50% de su nivel original.
En la Tabla 11 se muestra los resultados del ANOVA del Materia Orgánica, se observa que
hubo diferencias significativas debido a los tratamientos (p=0.00387), es decir, que hay
una variación significativa en la distribución del MO debido a los tratamientos.
Tabla 19 ANOVA del Materia Orgánica.
Fuente de
Variación
Grados de
libertad
CS CM F Valor P
Tratamiento 2 7.86 3.93 5.96 0.00387
Error 217 149.58 0.69
En la Tabla 12 se muestran las comparaciones múltiples por tratamiento para el Materia
Orgánica, se destacan diferencias significativas entre los tratamientos 1 y 2 (p=0.01)
Tabla 20 Comparaciones múltiples para el Materia Orgánica por tratamiento.
Comparación Diferencia Límite inferior Límite superior Valor P
1-2 0.42 0.09 0.74 0.01
Capítulo 6. Resultados y Discusión 77
Reicosky y Saxton afirman que mientras la agricultura de labranza convencional genera
gases de efecto invernadero; la de labranza mínima, los reduce, por consiguiente
almacena materia orgánica y reduce la oxidación de la ya existente en el suelo.
Es por eso que el tránsito de maquinaria agrícola en el cultivo de arroz compacta el suelo
y lo degrada; lo cual afecta la sostenibilidad y productividad del suelo y el cultivo por la
pérdida de agua y aire, y esto disminuye el desarrollo radical (Rodríguez y Valencia, 2012).
6.2.3 Análisis de Propiedades físicas. Infiltración, humedad, porosidad (macro, meso y microporosidad)
Con base en las pruebas de infiltración realizadas, se logra determinar que existe un
problema de orden físico el cual está asociado con labranza que restringen o causan
disminución en los rendimientos de los cultivos en los suelos. Parar el caso de la finca el
Boral los valores mínimos de lámina de agua infiltrada permite evidenciar que se está
originando un proceso de compactación debido a un impedimento mecánico.
Para poder visualizar de manera clara y precisa, y lograr la confirmación de la existencia
de un impedimento mecánico por efecto de la compactación, también se realizaron
pruebas de infiltración en cada una de las fincas.
6.2.3.1 Prueba de Infiltración
Las pruebas de infiltración se llevaron a cabo para conocer el proceso que considera el
movimiento vertical del agua en el suelo, estrechamente relacionada con los procesos de
capilaridad y de las fuerzas asociadas con la adhesión y la cohesión de las partículas del
suelo (Forero, 2000). Depende de las características intrínsecas del medio, como el
contenido de materia orgánica, la porosidad, la textura, la densidad aparente y el contenido
de agua, entre otros (Chowdary et al. 2006; Diamond & Shanley, 2003; Rodríguez-Vásquez
et al. 2008).
La relación de las pruebas de infiltración con las propiedades físicas medidas permitirá
establecer la importancia que han tomado dichos procesos desde hace varias décadas,
esto debido a que la determinación de esta característica física del suelo permite conocer
el tiempo necesario para aplicar la lámina de riego requerida, la lámina infiltrada
78 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
acumulada, la intensidad con debe aplicarse la lámina de riego, así como el gasto que
debe emplearse una vez alcanzada la velocidad de infiltración estabilizada. Los modelos
utilizados para estimarla fueron (Kostiakov, 1932 y el ajuste del mismo mediante Philip,
1957).
6.2.3.1.1 Hacienda San Ángel
Tabla 21 Datos Finca San Ángel
Tiempo (min)
Lectura (cm)
Δ Tiempo (min)
Δ Lam cil. (mm)
V. Instantanea (mm/min)
(Z) Lam acum
cil.(mm) Tiempo
acum (min)
0 6,9 0 0 0 0,00 0,0
1 6,7 1 2 2,00 2,00 1,0
2 6,6 1 1 1,00 3,00 2,0
3 6,5 1 1 1,00 4,00 3,0
4 6,4 1 1 1,00 5,00 4,0
5 6,35 1 0,5 0,50 5,50 5,0
10 6,2 5 1,5 0,30 7,00 10,0
15 6,05 5 1,5 0,30 8,50 15,0
20 6 5 0,5 0,10 9,00 20,0
30 5,8 10 2 0,20 11,00 30,0
45 5,7 15 1 0,07 12,00 45,0
60 5,6 15 1 0,07 13,00 60,0
75 5,4 15 2 0,13 15,00 75,0
105 5,3 30 1 0,03 16,00 105,0
135 7,15 30 1,5 0,05 17,50 135,0
180 7 45 1,5 0,03 19,00 180,0
225 6,85 45 1,5 0,03 20,50 225,0
Capítulo 6. Resultados y Discusión 79
Figura 27. Lámina Acumulada Lámina Acumulada San Ángel
Figura 28. Ajuste modelo Philip hacienda San Ángel
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0
Vel.
in
st.
(m
m/m
in)
Tiempo acum (min)
Vel. instantanea Vs tiempo acumulado
80 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Tabla 22 Datos Finca el Boral
Tiempo
(min) Lectura (cm)
Δ Tiempo (min)
Δ Lam (mm)
V. Instantanea (mm/min)
Lam acum
cil.(mm)
Tiempo acum (min)
V. acumulada (mm/min)
0,01 6,9 0,01 0 0 0,00 0,0 0
1 6,7 1 2 2,02 2,00 1,0 2,02
2 6,6 1 1 1,00 3,00 2,0 3,02
3 6,5 1 1 1,00 4,00 3,0 4,02
4 6,4 1 1 1,00 5,00 4,0 5,02
5 6,35 1 0,5 0,50 5,50 5,0 5,52
10 6,2 5 1,5 0,30 7,00 10,0 5,82
15 6,05 5 1,5 0,30 8,50 15,0 6,12
20 6 5 0,5 0,10 9,00 20,0 6,22
30 5,8 10 2 0,20 11,00 30,0 6,42
45 5,7 15 1 0,07 12,00 45,0 6,49
60 5,6 15 1 0,07 13,00 60,0 6,55
75 5,4 15 2 0,13 15,00 75,0 6,69
105 5,3 30 1 0,03 16,00 105,0 6,72
135 7,15 30 1,5 0,05 17,50 135,0 6,77
180 7 45 1,5 0,03 19,00 180,0 6,80
225 6,85 45 1,5 0,03 20,50 225,0 6,84
Figura 29. Lamina acumulada Finca el Boral
Capítulo 6. Resultados y Discusión 81
Figura 30. Ajuste modelo Philip finca el Boral
6.3 Infiltración
La velocidad de infiltración del agua en el suelo es un aspecto de gran importancia para el
diseño y explotación de los sistemas de riego en general y para el riego superficial en
particular. La determinación de esta característica física del suelo permite conocer el
tiempo necesario para aplicar la lámina de riego requerida, la lámina infiltrada acumulada,
la intensidad con debe aplicarse la lámina de riego, así como el gasto que debe emplearse
una vez alcanzada la velocidad de infiltración estabilizada.
El uso indiscriminado de los diferentes sistemas de preparación está ocasionando
compactación a diferentes profundidades del suelo, lo que ha provocado deformaciones y
restricciones del sistema radical de las plantas (Haffer, A. A, 1998). La compactación que
se produce en los suelos dedicados a la producción del arroz es un fenómeno muy
frecuente, por el empleo de las diferentes técnicas agrícolas para favorecer el porcentaje
y = 13,266x0,4036
R² = 0,9789
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
22,00
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000
La
m a
cu
m (
mm
)
Tiempo acum (h)
Lamina acumulada Vs tiempo acumulado
82 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
de germinación, lo que conlleva a la presencia de altas concentraciones de cloro (Cl -)
debido al lento movimiento del agua a través de los poros. (Castillo, L. A, 1999)
En el caso de la finca el Boral, arroz riego intermitente, cuando se realiza la labor de
fangueo (Castillo, L. A, 1999). El grado de compactación aumenta como consecuencia de
la destrucción de los macroporos del suelo debido al empleo de maquinaria agrícola en
condiciones de inundación, por lo que existe correlación entre el estado físico del suelo y
el desarrollo morfofisiológico de la planta (Castillo, L. A, 2000).
Suelos que no son tocados por implementos de labranza presentan alta resistencia a la
erosión, aunque propician la escorrentía. Es necesario por lo tanto buscar una condición
de equilibrio entre infiltración y escorrentía en suelos susceptibles a erosión, la cual se
puede lograr con el uso apropiado de implementos de labranza. - Escorrentía y erosión
Las principales propiedades físicas de los suelos que son afectadas por sistemas
inapropiadas de labranza (intervención humana) son aquellas que tienen que ver con el
comportamiento volumétrico del suelo, tales como porosidad total y distribución de tamaño
de poros, propiedades íntimamente ligadas a la estructura del suelo. Por lo tanto, los
procesos degradativos pueden aparecer debido a cualquier cambio en la distribución de
tamaño de agregados, en la estabilidad estructural como consecuencia de la labranza,
afecta la infiltración, la capacidad de almacenaje de agua por el suelo, la penetración y
crecimiento de las raíces, por afectar la distribución de tamaño de los poros.
El sellamiento superficial producto del desmoronamiento de los agregados y del
desprendimiento y salpicadura de partículas (Le Bissonnais, 1996), es otro gran problema
en los Llanos que está asociado con labranza.
6.4 Porosidad
La preparación del suelo en cultivares de arroz es bastante importante. Los planteamientos
de Ruiz, M.; Díaz, G.; y Polón, R (2005) explican que la irrigación, la fertilización, la
mecanización agrícola y otras actividades desequilibradas en el cultivo de arroz, generan
compactación del suelo, erosión y malos drenajes. El estudio evidencia disminución de la
porosidad en cultivos de arroz por las diferentes labores del cultivo que repercuten en un
Capítulo 6. Resultados y Discusión 83
mal drenaje y pérdida de su estabilidad, entonces se propone un manejo integrado del
cultivo desde la siembra hasta la cosecha.
En la Tabla 26 se muestra los resultados del ANOVA de la Macroporosidad, se observan
diferencias significativas entre los tratamientos (p=3.15E-07).
Tabla 23 ANOVA de la Mesoporosidad.
Fuente de
variación
Grados de
libertad
SC CM F Valor P
Tratamiento 2 258 128.98 16.5 3.15E-07
Error 217 1744 8.03
En la Tabla 27 se muestran las comparaciones múltiples por tratamiento para la
Mesoporosidad, se destacan diferencias significativas entre los tratamientos 2 y 1 (p<0.05).
Tabla 24 Comparaciones múltiples para la Mesoporosidad por tratamiento.
Comparación Diferencia Límite inferior Límite superior Valor P
2-1 2.54 1.43 3.64 0.00
En la Tabla 28 se muestra los resultados del ANOVA de la Microporosidad, se observan
diferencias significativas entre los tratamientos (p=1.50E-04).
Tabla 25 ANOVA de la Microporosidad.
Fuente de
variación
Grados de
libertad
SC CM F Valor P
Tratamiento 2 804 402.1 9.175 1.50E-04
Error 217 9511 43.8
84 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
En la Tabla 29 se muestran las comparaciones múltiples por tratamiento para la
Microporosidad, se destacan diferencias significativas entre los tratamientos 1 y 2 (p<0.05)
Tabla 26 Comparaciones múltiples para la Microporosidad por tratamiento.
Comparación Diferencia Límite inferior Límite superior Valor P
1-2 4.03 1.44 6.61 0.000
En la Tabla 30 se muestra los resultados del ANOVA de la Porosidad, se observan
diferencias significativas entre los tratamientos (p=5.94E-06).
La disminución en el volumen de macroporos, por efecto de un uso no apropiado a las
condiciones del suelo, disminuye todos los flujos que tienen que ver con agua y aire en el
suelo, afectando negativamente la conductividad hidráulica, la infiltración y la
permeabilidad del aire. También se afectan otras propiedades como resistencia tangencial
al corte y penetrabilidad, las cuales aumentan sus valores.
Tabla 27 ANOVA de la Porosidad.
Fuente de
variación
Grados de
libertad
SC CM F Valor P
Tratamiento 2 756 3778.1 12.73 5.94E-06
Error 217 6447 29.7
En la Tabla 31 se muestran las comparaciones múltiples por tratamiento para la Porosidad,
se destacan diferencias significativas entre los tratamientos 1 y 2 (p=0.01).
Tabla 28 Comparaciones múltiples para la Porosidad por tratamiento.
Comparación Diferencia Límite inferior Límite superior Valor P
1-2 2.63 0.50 4.76 0.01
Capítulo 6. Resultados y Discusión 85
Condiciones de baja aireación, pueden crearse por uso excesivo de la maquinaria agrícola,
el cual puede conducir a una disminución gradual de macroporos, cuya presencia es
indispensable para el movimiento del aire en el suelo. (Preciado, 1997).
En Colombia, se realizó un estudio que consistió en la siembra de arroz durante tres años
consecutivos bajo tres sistemas de manejo de suelo diferentes, demostrándose que el
fangueo disminuye la porosidad total, reduce el agua disponible para las plantas, aumenta
el deterioro de la estructura del suelo e induce a la compactación, factores estos que
afectaron algunas características agronómicas del cultivo, tales como el desarrollo
radicular y el macollamiento e incrementa la susceptibilidad al acamado. (Blanco, S. J.
1996).
Este mismo autor analizando los efectos de los sistemas de manejo sobre las propiedades
físico - químicas del suelo, encontró que el fangueo originó una acelerada degradación de
las características químicas del suelo, debido a que, el uso intensivo del Rotovator y los
altos volúmenes de agua utilizados durante la preparación, causaron fuerte lavado de las
bases intercambiables y un acentuado proceso de acidificación.
Entonces, los procesos degradativos pueden en este caso se promover la erosión, la
salinización, la compactación; como también el desequilibrio químico por uso excesivo e
inadecuado de fertilizantes (Buschiazzo et al. 2009.; Castro, C et al. 2010.; Sanchez, S et
al. 2011.; Andreu, R et al. 2012)
6.5 Humedad
El almacenamiento del agua en el suelo, también depende de la labranza que se dé al
suelo en profundidad. Entre más profunda sea la preparación del suelo, mayor es su
capacidad de almacenamiento de agua. Un suelo preparado a 10 cm de profundidad con
rastra, dispondrá solo de la porosidad disponible en esos 10 cm para almacenar agua. Un
suelo preparado a 25 cm tendrá igualmente la porosidad disponible a 25 cm de profundidad
para almacenamiento de agua. Por lo tanto, la capacidad de almacenamiento de agua por
el suelo puede ser manejada con la labranza (Reichardt, 1985; Amézquita, 1998).
86 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Para que un suelo cumpla con su función de reservorio de agua es necesario que se
cumplan tres condiciones: (a) que buena parte del agua lluvia penetre al suelo, (b) que el
suelo tenga buena capacidad de almacenamiento de agua en la zona de crecimiento de
raíces y (c) que el suelo posea suficiente capacidad de conducción de agua cuando la
demanda evaporativa sea alta. Estas condiciones son afectadas directamente por la
labranza (Amézquita, 1981; Amézquita et al, 1997; Orozco, 1991).
En la Tabla 32 se muestra los resultados del ANOVA de la Humedad, se observa que hubo
diferencias significativas debido a los tratamientos (p=0.000298), es decir, que hay una
variación significativa en la distribución de la Humead debido a los tratamientos.
Tabla 29 ANOVA del Húmedad.
Fuente de
variación
Grados de
libertad
SC CM F Valor P
Tratamiento 2 804 402.2 8.43 0.000298
Error 217 10354 47.7
En la Tabla 33 se muestran las comparaciones múltiples por tratamiento para la
Humedad, se destacan diferencias significativas entre los tratamientos 1 y 2 (p=0.02)
Tabla 30 Comparaciones múltiples para la Humedad por tratamiento.
Comparación Diferencia Límite inferior Límite superior Valor P
1-2 3.15 0.45 5.85 0.02
En la Tabla 34 se muestra los resultados del ANOVA de la Densidad Aparente, se
observa que hubo diferencias significativas debido a los tratamientos (p=0.014)
Capítulo 6. Resultados y Discusión 87
Tabla 31. Resultados del ANOVA de la Densidad Aparente
Fuente de
variación
Grados de
libertad
SC CM F Valor P
Tratamiento 2 0.145 0.07235 4.354 0.014
Error 217 3.606 0.01662
Comparación Diferencia Límite inferior Límite superior Valor p
2-1 0.04 -0.01 0.09 0.10
6.6 Resultados Objetivo Especifico Numero 2
Para dar cumplimiento al objetivo número 2, se llevó a cabo la elaboración y diseño de
mapas con base en la información obtenida en la medición de las variables estudiadas en
la investigación sobre la degradación del suelo, para el caso específico de la incidencia del
arroz y la labranza al cual es sometido el recurso en los llanos del Casanare.
En la actualidad, según planteamientos de Grover, D y Sharma, T (2011) investigadores
de Punjab Agricultural University, en la India, existe una gran necesidad de ahorrar en
insumos utilizando tecnologías de conservación en la agricultura del arroz, como lo es la
labranza cero o labranza de conservación. Una alternativa que en el 2011 fue
recomendada para los cultivadores de la India para conservar el agua, asegurar la siembra
oportuna, y minimizar el uso de combustibles.
Una última investigación, publicada en febrero del 2014 confirma que la labranza del suelo
puede alterar los contenidos de carbono del suelo. No obstante la labranza y la
incorporación del material vegetal o carbono orgánico muestran inconsistencias en el
sistema clima, suelo y cultivo. Y definitivamente existen pocos estudios para mirar los
efectos de la labranza y la incorporación del material de cosecha en suelos pobres de
carbono. Sin embargo un estudio llamado “Effects of Different Tillage and Straw Return on
Soil Organic Carbon in a Rice-Wheat Rotation System” de los investigadores Liqun Z,
Naijuan H, Minfang Y, Xinhua Z, Zhengwen Z (2014) demuestra que el utilizar la labranza
y los residuos de cosecha podrían aumentar los contenidos de carbono del suelo, además
de mejorar la calidad del mismo.
88 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Las tablas de datos y la georreferenciacion de los puntos por medio del GPS, permiten
generar una línea base de información para ser sometida a evaluación por parte del gremio
arrocero, esto debido a la importancia del sistema de producción agrícola en esta región
del país. La toma de decisiones es un factor fundamental y las principales aplicaciones del
SIG es llevar al usuario a una visualización clara del objetivo de estudio a través de su uso
y aplicación. En este caso los SIG aplicados a los llanos del Casanare solo se han
efectuado para uso del suelo y caracterizaciones puntuales de recursos naturales, a la
fecha aún no existen diseños representativos sobre el manejo y conservación del suelo,
siendo este un factor fundamental pues la región se caracteriza no solo por la producción
agrícola, en gran medida existen la explotación pecuaria y de hidrocarburos.
A continuación se ilustran los mapas diseñados para las propiedades físico químicas
estudiadas en la investigación, esto con el fin de llevar la georreferenciación y zonificación
del área de estudio en las dos fincas y de acuerdo al sistema de producción desarrollado,
finca San Ángel arroz secano y finca el Boral arroz riego intermitente.
(a) Finca San Ángel
Figura 18 Humedal finca San Ángel
Capítulo 6. Resultados y Discusión 89
En este caso es importante desatacar el tratamiento de arroz secano que presenta la finca
San Ángel, para que exista la aceptación de agua lluvia por parte del suelo es necesario
la presencia de los agregados superficiales estables, los cuales no se deben romper
cuando reciban el impacto de las gotas de agua lluvia. Al existir un exceso de labranza se
conduce a un sellamiento y encostramiento superficial fenómenos que impiden o
disminuyen drásticamente el ingreso del agua al suelo originando suelos secos. A través
de la elaboración del mapa se evidencia la distribución del contenido de humedad, en este
caso se aprecia que los valores se encuentran dentro del rango para un suelo franco
arcilloso (25,2-36,43). Pero también se observa que se mantiene solo en una parte del
área experimental con lo cual se determina que el almacenamiento del agua en el suelo,
también depende de la labranza que se aplica. Para el productor es un avance significativo
tener referenciado su área de producción esto debido a que a futuro la toma de decisiones
para los diversos procesos que se requieren para el uso del recurso con fines agrícolas se
puede realizar de una manera más eficiente, en tal caso se llegaría incluso a implementar
una agricultura de precisión.
Figura 19 Humedad finca El Boral
90 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
La finca el Boral también presente un rango aceptable de contenido de humedad según lo
citado en la literatura para suelos franco arcillosos a capacidad de campo entre el (25-
35%), a diferencia de la finca San Ángel en el mapa diseñado se aprecia como la humedad
presenta un descenso es decir solo pequeñas porciones del área experimental presentan
valores ideales. El riego intermitente que presenta la finca el Boral implica la inundación de
este suelo para su uso en la producción del arroz, a su vez existen otras implicaciones que
se deben tener en cuenta y que pueden llevar a la afectación, tal es el caso que la
inundación de los suelos arroceros proporciona un ambiente favorable para las bacterias
anaerobias, produciéndose así cambios bioquímicos variados y numerosos; estos cambios
en la flora causan modificaciones bioquímicas en el suelo, que determinan en gran medida
la fertilidad, además de provocar el fenómeno de solubilización, mineralización,
inmovilización, oxidación y reducción (López 1991).
Figura 20 Materia orgánica finca El Boral
La materia orgánica del suelo cumple una función vital para el equilibrio y dinámica de las
propiedades químicas, físicas y biológicas. Se puede considerar que un suelo con bajo
Capítulo 6. Resultados y Discusión 91
contenido de materia orgánica y de baja calidad, es un suelo sin vida y de baja
productividad en condiciones naturales. Para el objeto de este estudio se puede decir que
los sistemas actuales de producción están conllevando a la disminución de la propiedad
en mención y la perdida de esta en los suelos llaneros conduce rápidamente a procesos
severos de degradación.
Esto debido a los valores obtenidos en la medición de la materia orgánica (1,66%-3,32%)
que corresponde a monocultivo de arroz, mientras que al estar uso del suelo con pastos
mejorados o bosque nativo se obtiene valores hasta del 4,5%. Según lo citado por (forero
et al 1998).
Figura 21 Materia orgánica finca San Ángel
En la representación diseñada para la finca San Ángel se obtuvo un rango de materia
orgánica entre los (1.85%-3.73%). Continuando con la discusión de la disminución de esta
propiedad la pérdida gradual de materia orgánica, es la causa principal de los problemas
de compactación y perdida de porosidad del suelo, por lo tanto se establece la relación
íntima que existe entre cada una de las propiedades medidas y los procesos degradativos
92 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
que el suelo puede llegar a sufrir. A su vez las estrategias para lograr un mejoramiento de
condiciones por medio de la aplicación e incorporación de materiales orgánicos puesto que
en repetidas ocasiones la soca sobrante de la cosecha del grano no es incorporada como
material vegetal sino que por el contrario se quema.
Se evidencia entonces de acuerdo a lo citado por (Muñoz 1994) que algunas de las causas
que inciden en el agotamiento de la materia orgánica son las malas practica de preparación
del suelo, la quema de residuos de cosecha.
Así mismo según (Pla 1994), los procesos de degradación del suelo se inician
generalmente con descensos en los niveles de materia orgánica y en la actividad biológica,
con efectos desfavorables en la estructura del suelo, especialmente sobre los atributos
funcionales de los poros para conducir y retener agua y para facilitar el desarrollo de raíces.
El deterioro se manifiesta a través de problemas interrelacionados como sellado superficial,
compactación del suelo, escaso desarrollo radicular, pobre drenaje, estrés por sequía,
excesiva escorrentía y erosión acelerada.
Figura 22 pH finca el Boral
Capítulo 6. Resultados y Discusión 93
Las implicaciones que se pueden desencadenar o las consecuencias que trae consigo una
escala de pH acida como es el caso de la zona experimental para la finca el Boral se
establece un rango de (4.457-4.931). De acuerdo con la literatura cualquiera que sea el
pH del suelo después de inundado llega en tres semanas, a valores entre 6.5 y 7.5 los
cuales se mantienen durante la inundación. En este caso los valores obtenidos aún siguen
siendo ácidos, por tanto los procesos degradativos a los cuales se puede llevar al suelo
pueden estar relacionados con la inundación del mismo y al aplicar el fangueo el uso de
altos volúmenes de agua utilizados durante la preparación, causan un fuerte lavado de las
bases intercambiables y un acentuado proceso de acidificación, comprobado según lo
citado por (Blanco S.J. 1996)
Figura 23 pH finca San Ángel
La aplicación de mejoradores para controlar la alta acidez que presentan los suelos de los
llanos se han investigado para llevar a la creación de una capa arable en la altillanura. En
el caso de la finca San Ángel donde se establece un rango de pH (4.31-4.77) el
comportamiento del arroz secano seria de mejores resultados en cuanto a la propiedad
94 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
mencionada si se llevara a cabo una mezcla entre el arroz y una pastura mejorada. La
presencia de la acidez está muy acentuada y se puede observar en el mapa. Es importante
en este caso que el propietario realice una valoración y se tomen decisiones al respecto
de lo contrario se vería afectado no solo a nivel productivo sino en términos de fertilidad
del suelo.
Ante el arroz secano hay situaciones que pueden mejorarse con evidencias de centros de
investigación como el International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT) y el
International Rice Research Institute (IRRI) que reportan que “agricultores de arroz no
anegado en Bangladesh solo desyerbaron dos veces en lugar de tres como con la labranza
convencional y reportaron ahorros del 75% en la preparación del terreno, 30% en agua de
riego y 5 a 6% en fertilizante; además esperaban cosechar entre 12 y 20% más de arroz
en el 2009”. Es así como el IRRI afirma que el sistema con labranza mínima aumenta los
contenidos de oxígeno y evita la producción de metano; la anterior afirmación basados en
investigaciones en Indonesia que demuestran que se disminuye la erosión del suelo, el
cambio climático, y aumentan la productividad del cultivo de arroz.
Figura 24 Porosidad finca el Boral
Capítulo 6. Resultados y Discusión 95
El uso inadecuado de prácticas conlleva a la generación de estados negativos en el suelo
que afecta la sostenibilidad agrícola del mismo. Los espacios porosos del suelo son pieza
fundamental para el flujo del agua y el almacenamiento de la misma. Una labranza
inapropiada trae cambios que al modificar los agregados del suelo afectan la infiltración y
a la capacidad de almacenamiento de agua en el suelo.
El laboreo continuo para la preparación del suelo en condiciones de riego intermitente
como el caso de la finca el Boral, influye decisivamente en el aceleramiento de los procesos
de degradación ya que se desagregan las partículas y se destruye la cubierta natural del
suelo.
Por otro lado cuando se realiza el fangueo, el grado de compactación aumenta como
consecuencia de la destrucción de los macroporos del suelo, debido al empleo de
maquinaria agrícola en condiciones de inundación, por lo que existe correlación entre el
estado físico del suelo y el desarrollo morfofisiológico de la planta (Castillo L.A. 1999)
En cultivos anegados como el arroz, existe evidencia que el encharcamiento puede
generar circulación de agua hacia abajo, lo que provoca la lixiviación de las sales y
nutrientes; como perdida de partículas finas (arcilla y limo). Ese hecho de permanecer en
condiciones de alto encharcamiento, genera falta de aire por ende cambios en la materia
orgánica y en el terreno, además de volverlo acido; que quizá no sea problema para este
cultivo, pero si se está generando un daño al suelo promoviendo su degradación y
haciéndolo improductivo para otro tipo de cultivos. (Krüger H 1992).
96 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Figura 25 Porosidad finca San Ángel
El comportamiento de la porosidad total varía dependiendo del uso del suelo con respecto
al tiempo, el uso de la labranza en este caso puede modificar el porcentaje de los
macroporos dependiendo de la profundidad a la cual se aplique la preparación del terreno.
El hecho de que el volumen de macroporos haya disminuido es un indicativo de
degradación de suelos por efecto del uso y del manejo y puede ser la causa del abandono
de los lotes, porque ya el agua no puede penetrar y los suelos pierden su capacidad de
aireación y de permitir el desarrollo de las raíces.
La disminución en el volumen de macroporos, por efecto de un uso no apropiado a las
condiciones del suelo, disminuye todos los flujos que tienen que ver con agua y aire en el
suelo, afectando negativamente la conductividad hidráulica, la infiltración y la
permeabilidad del aire. También se afectan otras propiedades como resistencia tangencial
al corte y penetrabilidad, las cuales aumentan sus valores.
Capítulo 6. Resultados y Discusión 97
Sumado esto, en la producción de arroz, es evidente la utilización de nuevas tecnológicas
que alteran las propiedades físicas, químicas y biológicas, factores importantes en el
crecimiento de las plantas; es decir, una evidente degradación del agroecosistema que
podría terminar en suelos improductivos si no se corrige a tiempo. (Ruiz, M.; Díaz, G.;
Polón, R, 2005). En otras palabras cada vez, resulta más evidente que las diversas
actividades humanas generan un índice alto de pérdida del suelo que supera
exponencialmente el de su formación, lo cual, desestabiliza peligrosamente, el equilibrio
natural.
7. Conclusiones y Recomendaciones
7.1 Conclusiones
Con base en la investigación realizada a continuación se establecen los aspectos más
relevantes para la conclusión de los resultados obtenidos en una región de suma
importancia para la sostenibilidad de nuestro país los Llanos Orientales.
(1) En primer lugar con base en los resultados obtenidos se logra establecer que si existe
una degradación físico-química en cultivos de arroz ya sea en secano o riego
intermitente y que dicho proceso está ligado a las labores realizadas por parte del
productor en la producción del grano.
(2) Por medio de la investigación se logró conocer el estado de las propiedades físicas y
químicas evaluadas y el rango de valores en los cuales se encuentran.
(3) Las diferencias significativas en la comparación de los tratamientos para la producción
del arroz permitieron determinar que si existen comportamientos entre las propiedades
medidas como el caso del pH (p<0.05)
(4) La materia orgánica es un indicador de la salud del suelo, y su efecto positivo sobre la
sostenibilidad del sistema productivo depende de su mantenimiento; en este caso los
valores obtenidos en la finca el Boral (1,66%-3,32%) que corresponde a monocultivo
de arroz, mientras que al estar uso del suelo con pastos mejorados o bosque nativo se
obtiene valores hasta del 4,5%. Según lo citado por (forero et al 1998).
100 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
(5) Existe una relación directa entre las propiedades físicas, químicas y bilógicas del suelo
y los procesos de degradación que este puede presentar como consecuencia de
actividades antrópicas en cuanto al uso de la labranza se refiere.
(6) Condiciones de baja aireación, pueden crearse por uso excesivo de la maquinaria
agrícola, el cual puede conducir a una disminución gradual de macroporos, cuya
presencia es indispensable para el movimiento del aire en el suelo.
(7) Aunque el rango del contenido de humedad se mantiene para el tipo de suelo estudiado
franco arcilloso (25%-35%), en el diseño de los mapas para las fincas estudiadas se
evidencia que los valores ideales solo se mantienen en algunas partes del área
experimental.
(8) En la escala de acidez presentada por las finca se determina que para la finca el Boral
donde se aplica riego intermitente la escala de pH sigue siendo muy baja a pesar de
estar inundada, por otro la finca San Ángel con arroz secano debería implementar la
incorporación de pasturas mejoradas para poder contralar la acidifación del suelo.
(9) Las diferencias encontradas para el volumen de los macroporos pone en evidencia que
su disminución provoca perdida de la porosidad total que junto con la preparación del
suelo ya sea secano o arroz riego intermitente se generan procesos degradativos como
el caso de la destrucción de los agregados que conllevan a la compactación.
(10) Finalmente con el diseño de los mapas se logra la entrega de información de
primera mano de una manera muy visual para que el productor en este caso tome las
decisiones respectiva y que a su vez lleve al gremio arrocero la necesidad de una base
de información que permita desarrollar en los llanos del Casanare una producción
sostenible del arroz.
(11) Existen investigaciones de la FAO que demuestran que las pérdidas de CO2 del
suelo después de hacer la labranza con arado, están asociados a perdida de materia
orgánica comparada con la labranza mínima que invierten este proceso y tienen
mejores contenidos de materia orgánica. Es por eso que los beneficios económicos y
Capítulo 6. Resultados y Discusión 101
ambientales de la labranza de conservación y de labranza cero deben ser considerados
en el desarrollo de prácticas mejoradas de manejo para una producción sostenible en
el cultivo de arroz.
7.2 Recomendaciones
(1) De conformidad con todos los resultados obtenidos y partiendo de la experiencia
de investigación vivida, así como la revisión de gran número de literatura se puede
asegurar que de acuerdo a lo dicho por (Amézquita, 1998), con el estado actual de
la región de los llanos orientales todos los esfuerzos debe ser enfocada en la
creación de una capa arable, para que exista un equilibrio entre las propiedades
físicas, químicas y biológicas y no exista ningún tipo de impedimento.
(2) Así mismo la aplicación de metodologías sostenibles son de carácter urgente la
sobreexplotación del recurso suelo, el conflicto por su uso esto evidenciado no solo
por la producción de arroz, actualmente se llevan han establecido monocultivos
como la caña de azúcar y la palma, al no existir una correcto manejo de todas las
actividades tanto agrícolas como pecuarias y si a estas se les incluye la obtención
de hidrocarburos se estaría agotando la reserva más grande de alimentos que tiene
nuestro país, es aquí donde es necesario aplicar el concepto de desarrollo
sostenible desde la ingeniería.
(3) El mejoramiento físico por medio del aumento de condiciones como la densidad
aparente, el correcto uso de implemento para labranza, el mejoramiento químico
por a través de la incorporación de material vegetal residual de la cosecha y la
elevación del contenido de materia orgánica como mejorador biológico son algunas
de las alternativas con los cuales se lleva a cabo la creación de la capa arable.
(Amézquita, 1998).
(4) En los llanos del Casanare la gran mayoría de los productores realizan su
preparación mediante 2 pases de rastra, 2 de pulidor, 1 de caballoneo y 1 de
nivelación. No es necesario moler tanto el suelo con los primeros 4 pases es por
eso que un cambio en la cultura de preparación podría beneficiar el mantenimiento
del suelo.
102 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
(5) Con el uso de herramientas tecnológicas como los SIG y los sensores remotos
cada día más populares y accesibles desde entornos web en dispositivos móviles,
y con la masificación de productos, como imágenes Landsat y Modis entre otros
programas satelitales, es posible hacer monitoreo continuo para modelar los
cultivos arroceros.
(6) La aplicación de los sistemas de información geográfica pueden complementar
adecuadamente el Censo Arrocero de cada año en la región del Llano, para generar
los análisis que permiten evaluar condiciones particulares del cultivo, como por
ejemplo: Evaluar la dinámica de áreas cultivadas a través del tiempo, conocer la
distribución espacial de las distintas variedades de arroz empleadas en el cultivo,
identificar las zonas propensas a inundaciones o zonas de riesgo, hacer
seguimiento espacial de monitoreo fitosanitario, reconocer lugares con mejor oferta
ambiental para el cultivo de arroz, identificar las áreas con mejores rendimientos
del cultivo.
A. Anexo: Publicación de productos de investigación. Artículo Científico N°1
1. "IMPACTO DE LA LABRANZA CONVENCIONAL APLICADA A CULTIVOS DE
ARROZ EN SUELOS LLANEROS". Revista I+T+C. Perteneciente a la Corporación
Universitaria Comfacauca Unicomfacauca.
En: Colombia I+T+C Investigación, Tecnología Y Ciencia ISSN: 1909-5775
ed: v.N/A fasc. p.7 - 11 ,2012.
“IMPACTO DE LA LABRANZA CONVENCIONAL APLICADA A CULTIVOS DE ARROZ
EN SUELOS LLANEROS”
David Alejandro Muñoz.1
1 Ingeniero Agrícola, Candidato a Magister en Ingeniería Ambiental, Investigador de
Colciencias, Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira, Colombia
e-mail: damunoz@unal.edu.co
Resumen.
La degradación del suelo o de las tierras es un proceso inducido antrópico que afecta
negativamente la biofísica del suelo para soportar vida en un ecosistema, incluyendo
aceptar, almacenar y reciclar agua, materia orgánica y nutriente. Ocurre cuando el suelo
pierde importantes propiedades como consecuencia de una inadecuada utilización. Las
amenazas naturales son excluidas habitualmente como causas de la degradación del
suelo; sin embargo las actividades humanas pueden afectar indirectamente a fenómenos
como inundaciones o incendios forestales. Colombia es el segundo país productor de arroz
de América Latina y del Caribe. Colombia es también el país anfitrión del Centro
Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) y del Fondo Latinoamericano para Arroz de
Riego (FLAR)1. El cultivo de arroz es una de las prácticas agrícolas más implementadas
en la región de los llanos orientales. Las condiciones presentes en esta zona han permitido
104 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
a lo largo de los años el desarrollo del mismo, el establecimiento de molinos originados por
los altos niveles de producción, acompañado por las extensas áreas cultivadas, así como
el uso de tecnología representada en la mecanización agrícola para la preparación,
siembra y posterior cosecha del grano.
Palabras Clave: Degradación, Cultivo de arroz, mecanización agrícola.
Abstract.
The degradation of the soil or of the land is a process induced anthropogenic factors that negatively affects the biophysics of the soil to withstand life in an ecosystem, including accept, store, and recycle water, organic matter and nutrients. Occurs when the soil loses important properties as a result of inappropriate use. Natural hazards are routinely excluded as causes of land degradation; however human activities may indirectly affect phenomena such as floods or forest fires. Colombia is the second largest producer of rice in Latin America and the Caribbean. Colombia is also the host country of the International Center for Tropical Agriculture (CIAT) And the Latin American Fund for Rice Irrigation (FLAR). The cultivation of rice is one of the most widely deployed agricultural practices in the eastern plains region. The conditions present in this area have allowed over the years, the development of the same, the establishment of mills caused by higher levels of production, accompanied by the extensive cultivated areas, as well as the use of technology represented in the agricultural mechanization for the preparation, planting, and later of the grain harvest.
Keywords: Degradation, rice cultivation, agricultural mechanization
B. Anexo: Publicación de productos de investigación. Artículo Científico N°2
2. “EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DE LOS SUELOS EN ÁREAS CULTIVADAS CON
ARROZ RIEGO Y SECANO EN LOS LLANOS DE CASANARE ”Revista GUARRACUCO,
perteneciente a la Corporación Universitaria del Meta Unimeta. ISSN 1657-4605.
Volumen 19.
EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DE LOS SUELOS EN ÁREAS CULTIVADAS CON
ARROZ RIEGO Y SECANO EN LOS LLANOS DE CASANARE.
David Alejandro Muñoz 1 Adriana Martinez A. 2
Resumen.
La degradación del suelo es un proceso antropogénico que afecta la física, la biología y la
química del suelo; es generada por la mala utilización de estos, afectando sus contenidos
de nutrientes, materia orgánica y destruyendo su estructura. Promoviendo la erosión,
salinización y compactación; como también el desequilibrio químico por uso excesivo e
inadecuado de fertilizantes. Se recolectaron muestras de suelos arroceros a una
profundidad de 20 centímetros, en lotes seleccionados de las fincas San Ángel (Lote 40 -
38 hectáreas) y El Boral (Lote 20 -28 hectáreas); en los Municipio de San Luis y Nuchia,
departamento del Casanare. Las muestras se sometieron a análisis de laboratorio para la
determinación de propiedades físico –químicas.
Al realizar comparaciones múltiples por tratamiento arroz riego y secano; se obtuvo
diferencias significativas para la Porosidad y Materia Orgánica. (p=0.01) y (p=0.00387).
106 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Evidenciando que el deterioro de la estructura, junto a la compactación del suelo, produce
una disminución de la porosidad. Por lo tanto, se origina una reducción del drenaje y una
pérdida de la estabilidad, trayendo como consecuencia, un encostramiento superficial que
aumenta la escorrentía.
Palabras clave: Degradación, suelos arroceros, propiedades físico-químicas, porosidad,
Materia orgánica.
QUALITY ASSESSMENT OF THE SOIL IN AREAS WITH RICE GROWN IN IRRIGATED
AND UPLAND PLAINS OF CASANARE
Abstract
Land degradation is an anthropogenic process that affects physics, biology and chemistry
of the soil; is generated by the misuse of these, affecting their nutrient content, organic
matter and destroying its structure. Promoting erosion, salinization and compaction;
chemical imbalance as excessive and inappropriate use of fertilizers. Paddy soils samples
were collected at a depth of 20 centimeters, selected lots of the estates San Angel (Lot 40
-38 hectares) and El Boral (Lot 20 -28 hectares); in the municipality of San Luis and Nuchia,
department of Casanare. The samples were subjected to laboratory analysis for the
determination of physical-chemical properties.
When performing multiple comparisons irrigated and upland rice treatment; significant
differences in porosity and organic matter was obtained. (P = 0.01) (p = 0.00387). Showing
that the deterioration of the structure, along with soil compaction, produces a decrease in
porosity. Therefore, a reduction of drainage and a loss of stability, consequently resulting
in an increase of surface crusting runoff originated.
Keywords: Degradation, rice soils, physical - chemical properties, porosity, organic matter.
107
C. Anexo: Participación Ponencia Magistral.
(3.1) Fotografía No 1. De izquierda a derecha. Dra Luz Dary Pedraza Directora de investigaciones
Unimeta, a su derecha ponente magistral David Alejandro Muñoz.
(3.2) Fotografía No2. Entrega de reconocimiento ponente magistral Ing. David Alejandro Muñoz.
(3.3) Fotografía No 3. Certificado ponencia.
PARTICIPACIÓN EVENTO INTERNACIONAL
V CONGRESO INTERNACIONAL EN SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL CON ENFOQUE
SOCIAL.
FECHA: MAYO 5-6-7 de 2016.
LUGAR: CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META UNIMETA
CAMPUS SAN FERNANDO, VILLAVICENCIO META COLOMBIA
Con el objetivo de consolidar los procesos de investigación derivados de los intercambios de
saberes y experiencias, a través de investigadores reconocidos a nivel Nacional en Internacional,
me permito presentar el informe correspondiente a la participación del evento en mención como
Ponente Magistral. Dentro de los países invitados se contó con la presencia de:
Cuba
España
Italia
México
Nicaragua
Panamá
Suecia
Así mismo En representación de la Corporación Universitaria Comfacauca Unicomfacauca, se
llevó a cabo la participación como Ponente Magistral en el V CONGRESO INTERNACIONAL EN
SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL CON RESPONSABILIDADSOCIAL, el título de la ponencia
108 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
"DIAGNÓSTICO DE LA DEGRADACIÓN DE LOS SUELOS EN CULTIVOS DE ARROZ RIEGO
INTERMITENTE Y SECANO BAJO EL SISTEMA DE LABRANZA APLICADO, EN LOS LLANOS
DEL CASANARE". La cual es resultado de la investigación de la Tesis de Maestría en Ingeniería
Ambiental del docente DAVID ALEJANDRO MUÑOZ, Ingeniero agrícola, Candidato a Magister
en Ingeniería Ambiental, Investigador Colciencias, integrante del grupo de Investigación Cadenas
de Valor de Unicomfacauca.
Los ejes temáticos estuvieron enmarcados:
1. Biodiversidad
2. Posconflicto Territorio y Medio Ambiente
3. Emprendimiento social e innovación ambiental
4. Seguridad Alimentaria
Fotografía No 1. De izquierda a derecha. Dra Luz Dary Pedraza Directora de investigaciones
Unimeta, a su derecha ponente magistral David Alejandro Muñoz.
110 Diagnóstico de la degradación de los suelos en cultivos de arroz riego intermitente y
secano bajo el sistema de labranza tradicional aplicado, en los Llanos del Casanare
Fotografía No 3. Certificado de Ponencia
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