INTEGRACIÓN DE LA CRÍA BOVINA EN SISTEMAS DE

AGRICULTURA EN SIEMBRA DIRECTA

¿CÓMO CAMBIAN LAS PROPIEDADES FÍSICAS?

Tesis presentada para optar al título de Doctor de la Universidad de Buenos Aires, Área Ciencias Agropecuarias

Patricia Lilia Fernández Ing. Agr.- UBA-2005

Lugar de trabajo: Facultad de Agronomía de Universidad de Buenos Aires

Escuela para Graduados Ing. Agr. Alberto Soriano Facultad de Agronomía – Universidad de Buenos Aires

Buenos Aires, octubre

COMITÉ CONSEJERO

Director de tesis: Miguel Angel Taboada

Ing. Agr. (Universidad Nacional de Buenos Aires) M.Sc. (Universidad Nacional de Buenos Aires)

Dr. (L´Institut National Polytechnique de Toulouse)

Co-director: Carina Rosa Alvarez

Ing. Agr. (Universidad Nacional de Buenos Aires) M.Sc. (Universidad Nacional de Buenos Aires)

Consejero de estudios:

Gervasio Piñeiro Ing. Agr. (Universidad República Oriental del Uruguay)

Ph.D. (Universidad Nacional de Buenos Aires)

JURADO DE TESIS DIRECTOR DE TESIS:

Miguel Angel Taboada Ing. Agr. (Universidad Nacional de Buenos Aires)

M.Sc. (Universidad Nacional de Buenos Aires) Dr. (L´Institut National Polytechnique de Toulouse)

JURADO:

Guillermo Alberto Studdert Ing. Agr. (Universidad Nacional de Mar del Plata)

Dr. (Universidad de Lleida)

JURADO: Nilda Mabel Amiotti

Ing. Agr. (Universidad Nacional del Sur) Dra. (Universidad Nacional del Sur)

JURADO:

Roberto Raúl Filgueira Lic. en Física (Universidad Nacional de La Plata)

Dr. (Universidad Nacional de La Plata) Fecha de defensa de la tesis: 18 de abril de 2011

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A vos papá que te fuiste tan pronto. A mi amor, Filipe, que alivia mi dolor e intensifica mis alegrías.

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Agradecimientos No quisiera caer en un lugar común, pero creo que en los agradecimientos de una tesis existe una lista tan larga de personas a quienes agradecer…es evidente que uno no puede hacerlo completamente sólo, aunque estemos completamente sólos. Para empezar, quisiera agradecer a Carina, no sólo como co-directora de esta tesis, sino también por ser la persona que creyó en mi y me dio la oportunidad de continuar con mi formación, y dar rienda a esto que soñaba. Por ser tan buena compañera, y darme las palabras de aliento necesarias durante toda esta etapa. Por los cuestionamientos que permitieron enriquecer la discusión. Porque me ayudó a crecer profesional y personalmente. Gracias Cari. A Miguel, mi director, por ser un gran director, por su acompañamiento y por estimularme a volar científicamente, y a ver el otro lado de las cosas. Por su sincero apoyo en mi crecimiento profesional y su estímulo en los momentos críticos. Especialmente, por las 937 densidades aparentes. A Med. Vet. Martín Correa Luna del EEA INTA Venado Tuerto, quien dirige el grupo de Cría Bovina Intensiva (CBI), por su colaboración constante en el desarrollo de los experimentos. A los productores del CBI, especialmente a Raúl Blúa y Rodrigo Baldomá, por abrirme las tranqueras para poder llevar adelante la investigación, por su amabilidad y buena predisposición a lo largo de todos estos años. A Néstor Iglesias, chofer de la FAUBA, que se puso la camiseta de muestreo y se preocupaba por saber si estaba o no dentro del tratamiento que correspondía muestrear. A Jorge Farías, también de la FAUBA, por su trabajo dedicado en el campo. A gente como Flavio y Pablo, que desinteresadamente me ayudaron a reflexionar en el análisis de los datos y dedicaron su tiempo para enseñarme. A mis compañeras becarias, en quienes encontré la oportunidad de hablar cuestiones académicas y un refugio en temas personales. Especialmente a Julia por su ayuda desinteresada en los muestreos. A Alicia Ponce y Daniela Noicoff porque sin su ayuda el trabajo sería el doble. A Pascal Boivin por ayudarme en las determinaciones de las curvas de contracción de suelos, y Gabrielle Schaw por su ayuda en el ensayo de simulación. A Hector Morrás por su colaboración en la realización y la interpretación de los cortes delgados del suelo. A Gustavo Stricker por el préstamo del oedómetro para realizar el ensayo de simulación. A la Universidad de Buenos Aires que me dio la oportunidad de realizar el doctorado mediante una beca, y a los proyectos UBACyT G060, G100, G403, CONICET PIP 5071 que fueron los soportes económicos para la realización de muestreos y la realización de trabajo de laboratorio. A mis amigas de siempre, Vir, Ana, Juli y Ale que estuvieron, están y estarán. Por estar en las hora difíciles y festejar a la par mío lo bueno de esta vida. A mis padres quienes siempre quisieron que sea libre de decidir qué hacer. Lo consiguieron, investigo, que es a lo que me gusta dedicarme en esta vida. Gracias por luchar siempre a cómo dé lugar para que pudiera terminar mis estudios. A mi mamá, por su amoroso apoyo. A mi hermano, porque de su locura y libertad también aprendo. A Filipe, por su apoyo incondicional y su acompañamiento. Porque además de ser mi compañero de vida, compartimos momentos de fervorosa discusión académica. Gracias por los momentos de calma y completa armonía. Gracias a todos y cada uno.

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Declaro que el material incluido en esta tesis es, a mi mejor saber y entender, original producto de mi propio trabajo (salvo en la medida en que se identifique explícitamente las contribuciones de otros), y que este material no lo he presentado, en forma parcial o total, como una tesis en ésta u otra institución.

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Publicaciones derivadas de la tesis

Revistas con referato: Patricia L. Fernández, Carina R. Alvarez, Valeria Schindler, Miguel A. Taboada. 2010. Changes

in topsoil bulk density after grazing crop residues under no-till farming. Geoderma. 159: 24-30.

Patricia L. Fernández, Carina R. Alvarez, Miguel A. Taboada. 2011. Assessment of topsoil properties in integrated crop-livestock and continuous cropping systems under Zero Tillage (ZT). Australian Journal of Soil Research. 49: 143-151.

Congresos científicos: Fernández P.L., C.R. Alvarez, M. Correa Luna, M.A. Taboada. 2006. Propiedades físicas y

rendimientos de maíz en sistemas con pastoreo invernal de rastrojos. XX Congreso Nacional de la Ciencia del Suelo, Salta. Resumen página 157.

Fernández P.L., C.R. Alvarez, M. Correa Luna, M.A. Taboada. 2006. Propiedades físicas en sistemas de producción mixta y de agricultura continua en siembra directa. XX Congreso Nacional de la Ciencia del Suelo, Salta. Resumen página 152.

Fernández P.L., C.R. Alvarez, M.A. Taboada. 2008. Interpretación de las variaciones en densidad aparente bajo siembra directa y pastoreo invernal de rastrojos en un suelo franco limoso. XXI Congreso Nacional de la Ciencia del Suelo, Potreo de los Funes, San Luis. Resumen página 99. Seleccionado para presentación oral.

Fernández P.L., C.R. Alvarez, M.A. Taboada. 2008. Pastoreo invernal de rastrojos en sistemas agrícolas – ganaderos: I. efectos sobre la resistencia mecánica y la densidad aparente. XXI Congreso Nacional de la Ciencia del Suelo, Potreo de los Funes, San Luis. Resumen página 100.

Fernández P.L., C.R. Alvarez, M.A. Taboada. 2008. Pastoreo invernal de rastrojos en sistemas agrícolas – ganaderos: II. Efectos sobre la resistencia mecánica y la densidad aparente. XXI Congreso Nacional de la Ciencia del Suelo, Potreo de los Funes, San Luis. Resumen página 101.

Fernández P.L., C.R. Alvarez, M.A. Taboada. 2010. Curvas de contracción de suelos: efecto del tránsito animal en suelos de textura contrastante. XXII Congreso Nacional de la Ciencia del Suelo, Rosario, Santa Fe. Resumen página 11. Seleccionado para presentación oral.

Fernández P.L., C.R. Alvarez, M.A. Taboada. 2010. Sistemas agrícola – ganaderos vs. Agricultura continua en siembra directa: stock de carbono y estado físico del suelo. XXII Congreso Nacional de la Ciencia del Suelo, Rosario, Santa Fe. Resumen página 188. Seleccionado para presentación oral.

Taboada M.A., P.L. Fernández, C.R. Alvarez. 2010. Transit wet soils does not always cause harmful effects on topsoil porosity. International Annual Meeting ASA, CSSA-SSSA.

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ÍNDICE GENERAL

Capítulo 1..................................................................................................................................... 2 1. Introducción general............................................................................................................... 2 Capítulo 2..................................................................................................................................... 9 2. Área bajo estudio y enfoque metodológico........................................................................... 7 Capítulo 3................................................................................................................................... 14 Análisis regional comparativo del stock de carbono y estado físico de los suelos en sistemas agrícola – ganadero respecto de sistemas bajo agricultura continua manejados en SD.... 14

3.1. Introducción ................................................................................................................... 10 3.2. Materiales y métodos..................................................................................................... 12

3.2.1. Área de estudio y caracterización de los sistemas de mnanejo bajo evaluación12 3.2.3. Análisis estadístico y diseño experimental............................................................ 15

3.3. Resultados y discusión................................................................................................... 16 3.3.1. Caracterización de los sitios................................................................................... 16 3.3.3. Propiedades físicas del suelo.................................................................................. 19 3.3.4. Análisis de componentes principales..................................................................... 25

3.4. Conclusiones................................................................................................................... 27 Capítulo 4................................................................................................................................... 28 Evaluación del estado de compactación y regeneración de suelos pastoreados bajo siembra directa. ....................................................................................................................................... 28

4.1. Introducción ................................................................................................................... 29 4.2. Materiales y métodos..................................................................................................... 31

4.2.1. Descripción de perfiles modales............................................................................. 31 4.2.2. Descripción de ensayo y momentos de muestreo y mediciones........................... 33 4.2.3. Caracterización de los suelos y precipitaciones.................................................... 34 4.2.4. Determinaciones......................................................................................................34

4.3. Resultados....................................................................................................................... 38 4.3.1. Suelos:...................................................................................................................... 38

4.4. Discusión......................................................................................................................... 62 4.4.1. Efecto del pastoreo sobre las propiedades físicas................................................. 62 4.4.2. Efecto del equipo de la maquinaria de cosecha sobre las propiedades físicas... 65 4.4.3. Efecto de los cultivos sobre las propiedades físicas.............................................. 66 4.4.4. Lámina de agua (hasta 1 m)................................................................................... 66 4.4.5. Rendimiento y biomasa de los cultivos.................................................................. 67

4.5. Conclusiones................................................................................................................... 67 Capítulo 5................................................................................................................................... 69 Cambios de la densidad aparente en el horizonte superficial consecuencia del pastoreo de residuos invernales bajo siembra directa................................................................................ 69

5.1. Introducción ................................................................................................................... 70 5.2. Materiales y Métodos..................................................................................................... 71

5.2.1. Caracterización de los suelos del ensayo y descripción del manejo.................... 71 5.2.2. Tratamientos, diseño experimental y momentos de muestreos y mediciones.... 71 5.2.3. Determinaciones......................................................................................................71 5.2.4. Experimento de amasado de suelo......................................................................... 72 5.2.5. Análisis estadísiticos................................................................................................ 73

5.3. Resultados....................................................................................................................... 74 5.3.1. Caracterización de los suelos y las precipitaciones.............................................. 74 5.3.2. Variaciones temporales de la DA del suelo........................................................... 75 5.3.3. Relaciones entre DA – CH y VA – CH del suelo.................................................. 77 5.3.5. Experimento de amasado....................................................................................... 81

5.4. Discusión......................................................................................................................... 82 5.5. Conclusiones................................................................................................................... 84

Capítulo 6................................................................................................................................... 70

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Curvas de contracción del suelo: macro- y micro-porosidad bajo distintos manejos........ 70 6.1. Introducción ................................................................................................................... 86 6.2. Teoría.............................................................................................................................. 89 6.4. Materiales y métodos..................................................................................................... 90

6.4.1. Preparación de muestra.......................................................................................... 90 6.4.2. Verificación de la isotropía de las muestras......................................................... 91 6.4.3. Ecuaciones de modelo XP....................................................................................... 92 6.4.4. Muestreo y ensayos................................................................................................. 94

6.5. Resultados y Discusión.................................................................................................. 97 6.5.1. Comparación entre las diferentes situaciones de manejo.................................... 97 6.5.2. Efecto de la pezuña en suelos sin historia de pastoreo....................................... 101 6.5.3. Comparación de curvas de contracción obtenidas en laboratorio respecto de obtenidas a campo........................................................................................................... 104

Capítulo 7................................................................................................................................. 108 7.1. Discusión y conclusiones generales................................................................................. 109

7.1.1. Sumario.................................................................................................................. 109 8. Referencias........................................................................................................................... 117 Apéndice 1................................................................................................................................ 131 Apéndice 2................................................................................................................................ 133 Apéndice 3................................................................................................................................ 137 Apéndice 4................................................................................................................................ 139 Apéndice 5................................................................................................................................ 140 Apéndice 6................................................................................................................................ 145

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ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro 3.1. Contenido de limo y arcilla, y pH de los suelos muestreados bajo diferentes manejos y grupo textural (0-0,20 m). AC bajo SD; IAG bajo SD. ............................................. 16 Cuadro 3.2. DA, TI, COT y sus fracciones bajo diferentes manejos y grupo textural para distintas profundidades (0-0,05 m; 0,05-0,20 m). AC bajo SD; IAG bajo SD. Diferentes letras dentro de cada columna indica diferencias estadísticas diferentes entre manejos o grupo textural (P<0,05) para cada profundidad. Los errores estándar se presentan entre paréntesis. ................ 17 Cuadro 3.3. Coeficientes de correlación entre variables del suelo para 0-0,20 m de profundidad. Los coeficiente de correlación aparecen cuando fueron significativos (P < 0,01)...................... 21 Cuadro 4.1. Valores promedio (prom) y errores estándar (±ee), antes (pre) y después (post) del pastoreo, y los cambios (∆=post-pre) de la DA, la RP corregida por el CH medio, la IE y la TI para el suelo Argiudol Típico en los años 2005, 2006, 2007 y 2008.......................................... 53 Cuadro 4.3. Valores promedio (prom) y errores estándar (±ee), antes (pre) y después (post) de la cosecha, y los cambios (∆=post-pre) de la DA, la RP corregida por el CH medio y la IE para el suelo Argiudol Típico en los años 2005/06, 2006/07, 2007/08. ............................................. 55 Cuadro 4.4. Valores promedio (prom) y errores estándar (±ee), antes (pre) y después (post) de la cosecha, y los cambios (∆=post-pre) de la DA, la RP corregida por el CH medio y la IE para el suelo Hapludol Típico en los años 2005/06, 2006/07, 2007/08. ............................................. 56 Cuadro 4.5. Valores promedio (prom) y errores estándar (±ee), antes (pre) y después (post) del cultivo, y los cambios (∆=post-pre) de la DA, la RP corregida por el CH medio y la IE para el suelo Argiudol Típico en los años 2005/06, 2006/07, 2007/08. ................................................. 57 Cuadro 4.6. Valores promedio (prom) y errores estándar (±ee), antes (pre) y después (post) del cultivo, y los cambios (∆=post-pre) de la DA, la RP corregida por el CH medio y la IE para el suelo Hapludol Típico en los años 2005/06, 2006/07, 2007/08.................................................. 58 Cuadro 6.1. Ecuaciones del modelo XP de acuerdo a lo presentado por Braudeau et al., (1999) (de Boivin et al., 2006). .............................................................................................................. 92 Cuadro 6.2. Cálculo de la porosidad del plasma (Vp) y los contenidos de humedad (CHp) utilizando el modelo XP de acuerdo a Boivin et al. (2006). ....................................................... 92 Cuadro 6.4. Valores de parámetros obtenidos a partir de las curvas de contracción obtenidas para los tratamientos AC, CP, y IAG........................................................................................ 100 Cuadro 6.5. Valores de parámetros obtenidos a partir de las curvas de contracción obtenidas para los tratamientos AC, CP, y IAG........................................................................................ 104 Cuadro 6.6. Valores de parámetros obtenidos a partir de las curvas de contracción obtenidas para los tratamientos P y NP, para los suelos Hapludol Típico y Argiudol Típico. ................. 107 Cuadro 9.1. Coeficientes para las pendientes y ordenadas al origen de las regresiones obtenidas para el suelo Argiudol Típico, comparando los tratamientos pastoreados (P) y no pastoreados (NP) por estrato: 0-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m, 0,20-0,30 m y 0,30-0,40 m................. 133 Cuadro 9.2. Coeficientes para las pendientes y ordenadas al origen de las regresiones obtenidas para el análisis de las regresiones de los tratamientos pastoreados (P) y no pastoreados (NP) en conjunto del suelo Argiudol Típico, los estratos 0-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m, 0,20-0,30 m y 0,30-0,40 m y el p-value de la regresión............................................................................ 134 Cuadro 9.3. Comparación de las ordenadas al origen del modelo RP vs. CH entre los distintos estratos los p-value.................................................................................................................... 134 Cuadro 9.4. Comparación de las pendientes del modelo RP vs. CH entre los distintos estratos los p-value para el suelo Argiudol Típico................................................................................. 134 Cuadro 9.5. Coeficientes para las pendientes y ordenadas al origen de las regresiones obtenidas para los estratos 0-5 cm, 5-40 cm y el p-value de la regresión para el suelo Argiudol Típico. 134 Cuadro 9.6. Coeficientes para las pendientes y ordenadas al origen de las regresiones obtenidas para el suelo Hapludol Típico, comparando los tratamientos pastoreados (P) y no pastoreados (NP) por estrato: 0-0,05 cm, 0,05-0,10 cm, 0,10-0,20 cm, 20-30 cm y 30-40 cm.................... 135 Cuadro 9.7. Coeficientes para las pendientes y ordenadas al origen de las regresiones obtenidas para el análisis de las regresiones de los tratamientos pastoreados (P) y no pastoreados (NP) en conjunto del suelo Hapludol Típico, los estratos 0-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m, 0,20-0,30 m y 0,30-0,40 m y el p-value de la regresión............................................................................ 135

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Cuadro 9.8. Comparación de las ordenadas al origen del modelo RP vs. CH entre los distintos estratos los p-value.................................................................................................................... 136 Cuadro 9.9. Comparación de las pendientes del modelo RP vs. CH entre los distintos estratos los p-value para el suelo Hapludol Típico. ............................................................................... 136 Cuadro 9.10. Coeficientes para las pendientes y ordenadas al origen de las regresiones obtenidas para los estratos 0-0,05 m, 0,05-0,40 m y el p-value de la regresión para el suelo Hapludol Típico. ....................................................................................................................... 136 Cuadro 11.1. Biomasa del residuo de cosecha (kg ha-1) y de las malezas (kg ha-1) remanente al finalizar la etapa de pastoreo en el suelo Argiudol Típico........................................................ 139 Cuadro 11.2. Biomasa del residuo de cosecha (kg ha-1) y de las malezas (kg ha-1) remanente al finalizar la etapa de pastoreo en el suelo Hapludol Típico. ...................................................... 139

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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 3.1. Ubicación geográfica de los sitios bajo estudio en el sur de Santa Fe (norte Pampa Ondulada) Argentina. AC: Sistemas en agricultura continua bajo SD, IAG: sistemas integrados agrícola – ganadero bajo SD. ...................................................................................................... 13 Figura 3.2. Stock de C y sus fracciones (resistente –COR- y particulado –COP-) para los diferentes tratamientos de manejo (AC bajo SD; IAG bajo SD) y grupo textural para 0-0,20 m. Barras verticales indican errores estándar. Letras distintas indican diferencias estadísticas significativas entre manejos. ....................................................................................................... 18 Figura 3.3. CR para diferentes manejos (AC bajo SD; IAG bajo SD) y el grupo textural. Barras verticales indican error estándar. Letras distintas indican diferencias estadísticas significativas (P<0,05) entre manejos. .............................................................................................................. 20 Figura 3.4. RP en función del CH del suelo para las diferentes profundidades, variable dummy (manejo): AC bajo SD =0; IAG bajo SD =1............................................................................... 22 Figura 3.5. RP corregida por el CH promedio en función de la profundidad, para diferente manejos: AC bajo SD; IAG bajo SD. Barras horizontales indican errores estándar. ................. 23 Figura 3.6. IE para diferentes manejos: AC bajo SD; IAG bajo SD); y el grupo textural. Barras verticales indican error estándar. Letras distintas indican diferencias estadísticas significativas entre manejos. ............................................................................................................................. 24 Figura 3.7. Análisis de componentes principales. Los vectores indican el peso relativo de las variables sobre el eje. a) 0-0,05 m; b) 0,05-0,20 m. *:0,05; **: 0,01; ***: 0,001. ..................... 26 CCOT: COT en concentración; CCOR: COR en concentración; CCOP: COP en concentración; MCOT: COT en masa; MCOR: COR en masa; MCOP: COP en masa...................................... 26 Figura 4.1. Esquema de un porosímetro indicando los niveles de interés y partes componentes..................................................................................................................................................... 36 Figura 4.2. Precipitación acumulada de cada período para el suelo Hapludol Típico (a), y Argiudol Típico (b). .................................................................................................................... 39 Figura 4.3. DA en función del tiempo en días a partir de iniciado el ensayo. Argiudol Típico: 0-0,05 m (a); 0,05-0,10 m (b); Hapludol Típico: 0-0,05 m (c); 0,05-0,10 m (d). El período indicado con barra negra en la parte superior del gráfico corresponde al período de pastoreo invernal de rastrojo, y en la barra blanca se señala el cultivo estival correspondiente a ese año. La línea vertical punteada indica la cosecha del cultivo estival. T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05.......................... 41 Figura 4.4. RP sin corregir por el CH en función de los días desde iniciado el ensayo en el suelo Argiudol Típico, 0-0,05 m (a), 0,05-0,10 m (b), 0,10-0,20 m (c), 0,20-0,30 m (d), y 0,30-0,40 m (e). T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05. .................................................................................................... 42 Figura 4.5. RP sin corregir por el CH en función de los días desde iniciado el ensayo en el suelo Hapludol Típico, 0-0,05 m (a), 0,05-0,10 m (b), 0,10-0,20 m (c), 0,20-0,30 m (d), y 0,30-0,40 m (e). T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05. .................................................................................................... 43 Figura 4.6. RP en función del CH del suelo para el suelo Argiudol Típico (a); y el suelo Hapludol Típico (b)..................................................................................................................... 44 Figura 4.7. RP corregida por el CH del suelo en función de los días desde iniciado el ensayo para los tratamientos P y NP en el suelo Argiudol Típico; para los estratos 0-0,05 cm (a), 0,05-0,10 m (b), 0,10-0,20 m (c), 0,20-0,30 m (d), 0,30-0,40 m (e). T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05.......................... 46 En el Hapludol Típico la RP corregida por el CH medio fue afectada significativamente (P<0,05) por la interacción “tratamiento x fecha” (Fig. 4.9 a, b, d, e), excepto en el estrato 0,10-0,20 m (Fig. 4.8 c). La dinámica de la RP fue más acentuada cuando se la corrigió por el

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CH, mostrando que éstos fueron mucho más amplios que los encontrados en el suelo Argiudol Típico. ......................................................................................................................................... 47 Figura 4.8. RP corregida por el CH del suelo en función de los días desde iniciado el ensayo para los tratamientos P y NP en el suelo Hapludol Típico; para los estratos 0-0,05 m (a), 0,05-0,10 m (b), 0,10-0,20 m (c), 0,20-0,30 m (d), 0,30-0,40 m (e). T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05.......................... 47 Figura 4.9. TI en función de los días desde iniciado el ensayo para los tratamientos P y NP en Argiudol Típico. T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05........................................................................... 48 Figura 4.10. TI en función de los días desde iniciado el ensayo para el tratamiento P y NP en Hapludol Típico. T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05........................................................................... 49 Figura 4.11. IE en función de los días desde iniciado el ensayo para el tratamiento P y NP en el Argiudol Típico. T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05........................................................................... 50 Figura 4.12. IE en función de los días desde iniciado el ensayo para el tratamiento P y NP en el Argiudol Típico. T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05........................................................................... 51 Figura 4.13. DTP al final del ensayo (año 2008, después del pastoreo); a) suelo Haplduol Típico; b) suelo Argiudol Típico. Diferencias significativas entre tratamientos fueron P<0,05. 59 Figura 4.16. LA hasta 1 m de profundidad en los suelos Argiudol Típico (a); Hapludol Típico (b) para los tratamientos P y NP en el momento de la siembra del cultivo (después del pastoreo) para los distintos años. La línea punteada indica el PMP. .......................................................... 60 4.3.2. Cultivos: biomasa vegetal aérea y rendimiento............................................................ 61 Figura 4.17. Biomasa vegetal aérea y rendimiento de los cultivos: a) 2005/06 maíz; b) 2006/07 soja; c) 2007/08 maíz; en el suelo Argiudol Típico.................................................................... 61 Figura 4.18. Biomasa vegetal aérea y rendimiento de los cultivos: a) 2005/06 maíz; b) 2006/07 soja; en el suelo Hapludol Típico................................................................................................ 62 Figura 5.1. DA media del suelo para el Haplduol Típico en los tratamientos P y NP a los 0-0,05 m (a) y 0,05-0,10 m (b) a lo largo del período experimental. T: tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Diferentes letras indican diferencias estadísticas diferentes entre fechas para las dos profundidades. Las barras verticales indican error estándar. ............................................................................................................................. 75 Figura 5.2. DA media del suelo para el Argiudol Típico en el tratamiento P y NP a los 0-0,05 m (a) y 0,05-0,10 m (b) a lo largo del período experimental. T: tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Diferentes letras indican diferencias estadísticas diferentes entre fechas para las dos profundidades.................................................. 77 Figura 5.3. DA del suelo en función del CH gravimétrico para el Hapludol Típico, en el tratamiento NP 0-0,05 m (a), NP 0,05-0,10 m (b), P 0-0,05 m (c) y P 0,05-0,10 m (d). ............ 78 Figura 5.4 DA del suelo en función del CH gravimétrico para el Argiudol Típico, en el tratamiento NP 0-0,05 m (a), NP 0,05-0,10 m (b), P 0-0,05 m (c) y P 0,05-0,10 m (d). ............ 79 Figura 5.5. VA en función del CH para el suelo Hapludol Típico para los tratamientos NP 0-0,05 cm (a), NP 0,05-0,10 m (b), P 0-0,05 m (c), y P 0,05-0,10 cm (d). La línea sólida representa el mejor modelo de ajuste de la regresión. ................................................................ 80 Figura 5.6. VA en función del CH gravimétrico para el suelo Argiudol Típico en los tratamientos NP 0-0,05 m (a), NP 0,05-0,10 m (b), P 0-0,05 m (c), y P 0,05-0,10 m (d). La línea sólida representa el mejor modelo de ajuste de la regresión para un set de datos particular. Los puntos que se separan del set de datos, se encuentran señalados con un óvalo, y se excluyeron de la función de ajuste. .................................................................................................................... 81

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Figura 5.7. DA del suelo (a) y VA (b) en los tratamientos amasado y no amasado. Diferentes letras indican diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos (P<0,05)................. 82 Figura 6.1. Curva de contracción teórica, relacionando Ve de un suelo en función del CH, en el que se define el volumen de los componentes sólido, líquido y gaseoso. Identificándose los puntos de transición de máxima expansión (ME), de macroporosidad límite (ML), de entrada de aire (EA), y de contracción límite (CL), reconociendo cada una de las etapas de contracción, y las pendientes estructural (ks), contracción básica (kb), y contracción residual (kr) (Adaptado de Braudeau et al., 1999). ................................................................................................................ 86 Figura 6.2. Ve del suelo en función del CH separando la contracción de la porosidad estructural y la porosidad del plasma (Adaptado de Schäffer et al., 2008)................................................... 88 Figura 6.4. Ve en función del CH para los tratamientos IAG, AC, y CP para el suelo Hapludol Típico (a) y Argiudol Típico (b). ................................................................................................ 98 Figura 6.5. Ve en función del CH para los tratamientos AC, y CP, combinado con condiciones de humedad de suelo: friable y saturado para el suelo Hapludol Típico (a) y para el suelo Argiudol Típico (b). .................................................................................................................. 102 Figura 6.6. Ve en función del Ch del suelo para los tratamientos P y NP, en laboratorio y a campo, para los suelos Haplduol Típico (a) y Argiudol Típico (b). ......................................... 106 Figura 7.1. Ciclo de recuperación: pastoreo invernal, ciclo del cultivo, cosecha del cultivo para el Hapludol Típico y Argiudol Típico. Tendencias de las variables (símbolos: ~ ↓ ↑ ↕) como consecuencia de cada ciclo. Luego del pastoreo invernal el segundo símbolo es el tratamiento P respecto del NP.~: similar; ↓: disminuye; ↑: aumenta; ↕: aumenta/disminuye (errático) ......... 115 Figura 8.1. Curva teórica obtenida a partir del Test Proctor, con los parámetros que se obtienen a partir de la misma: SC, susceptibilidad a la compactación; Dmax, densidad máxima; θcrítica, humedad crítica a la que ocurre la máxima compactabilidad. .................................................. 131 Figura 8.2. Cambios de la curva de Test Proctor y de sus parámetros en función de la textura del suelo y el contenido de materia orgánica (MO) del suelo................................................... 132 Figura 8.3. Curvas de Test Proctor obtenidas para los sitios de cada uno de los tipos de suelo y condiciones de manejo.............................................................................................................. 132

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ABREVIATURA

IAG: sistemas integrados agrícola –

ganaderos

SD: siembra directa

CO: carbono orgánico

AC: sistemas agricultura continua

P: tratamientos pastoreado

NP: tratamiento no pastoreado

DA: densidad aparente

CC: curvas de contracción

CP: tratamiento cuasi-prístino

MO: materia orgánica

RP: resistencia a la penetración

UE: unidad experimental

COT: carbono orgánico total

COR: carbono orgánico resistente

COP: carbono orgánico particulado

TI: tasa de infiltración

Dmax: densidad máxima del suelo

CHC: contenido hídrico crítico

CR: compactación relativa

CH: contenido hídrico

IE: inestabilidad estructural

VA: volumen de aire

VH: volumen de agua

DP: densidad de partícula

V0: volumen específico inicial

Vf: volumen específico final

L0: altura inicial

Lf: altura final

COTC: CO total en concentración

CORC: CO resitente en concentración

COPC: CO particulado en

concentración

COTM: CO total en masa

CORM: CO resitente en masa

COPM: CO particulado en masa.

CP 1: eje 1 de componente principal

CP 2: eje 2 de componente principal

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Resumen

El sistema integrado agrícola-ganadero (IAG) enmarcado bajo siembra directa (SD) presentaría ventajas relacionadas a la incorporación de carbono orgánico (CO) al suelo y a la diversificación previniendo diferentes escenarios climáticos y coyunturales. Sin embargo, la presencia del ganado en estos sistemas implica una potencial condición de compactación del suelo durante el pastoreo invernal de residuos de cosecha durante la fase agrícola. Por ello se analizaron los cambios de las variables físicas consecuencia del pisoteo de ganado en diferentes escalas de percepción en suelos de la Región Pampeana Norte. A escala regional no se observaron diferencias en el stock de carbono entre el sistema agrícola continuo (AC) bajo SD respecto de los IAG en SD, siendo la resistencia a la penetración (RP) la única variable que permitió diferenciar entre los sistemas hasta los 0,075 m (IAG>AC). El análisis de la dinámica de las variables físicas a escala lote, comparando parcelas pastoreadas (P) y no pastoreadas (NP), permitió observar la ausencia de efectos perjudiciales del pastoreo, siendo las fuerzas de resiliencia del suelo durante ese período superiores a las fuerzas exógenas al mismo. Por otro lado, la presencia de raíces vivas de los cultivos (maíz y soja) contribuyeron positivamente a la estructura del suelo, siendo el efecto de la operación de cosecha la que llevó a procesos de compactación. En particular, el análisis de la densidad aparente (DA) permitió descubrir la existencia de procesos de expansión originadas por la presión de aire entrampado mediante la existencia de “poaching” o amasado del suelo. A microescala, se evaluaron las curvas de contracción (CC), bajo diferentes manejos, el cuasi-prístino (CP) presentó las mejores características estructurales respecto de los AC e IAG. En el ensayo de simulación de pisada con diferentes contenidos hídricos (CH), se presentó una interacción entre el CH y del CO del suelo. Finalmente, se compararon las CC obtenidas de IAG, en parcelas P y NP, de campo y laboratorio, cuyas curvas se separaban en las zonas de saturación hídrica, dando lugar a una fase denominada expansión interpedal. En general, se concluye que los IAG no presentaron un daño estructural que no permita su desarrollo, diversificando los productos ofrecidos y la estabilidad que esto provee. Palabras Claves: sistema agrícola continua, siembra directa, pastoreo invernal de residuos de cosecha, variables físicas, carbono orgánico curvas de contracción, resiliencia de suelo, Argiudol Típico, Hapludol Típico.

Abstract

Integrated crop – livestock system (ICL) under zero tillage (ZT) presents advantages related to the storage of soil organic carbon (OC), and increases the buffering capacity of the agroecosystem against variations in the climate and economy. However, it is well knows the damage caused by cattle trampling over soil physical properties in grazed harvest residue in agriculture period. Therefore, changes in soil physical properties were addressed at three perception scales in soils of the North Pampa region. At regional scale was not observed differences in the stock OC between continuous agricultural system (AC) under ZT respect IAG under ZT, being the penetration resistance the only variable that differed between systems up to 0,075 m. The dynamics of the physical variables analysis, at plot scale, comparing grazed (G) respect ungrazed (NP) plots, allowed to observe the absence of soil damages effects. In turn, was observed a positive contribution of the structure because presence of alive roots (maize and soybean crop), and the harvest operation was led to

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compaction processes. Particularly, bulk density (BD) allowed discovering the swelling process originated by the air pressure. At microscale, was evaluated the shrinkage curve (SC), evaluating different management, quasi-pritine (CP) treatment presented the best structural characteristics respect of the AC and IAG. Simulation cattle trampling with different water content, was observed interaction between water content and soil OC. Finally, SC´s obtained from IAG were compared, P and NP plots, at field and laboratory, were observed that the curves were separating in the zones of water saturation, presenting a stage called interpedal swelling. In general, IAG system did not show a structural damage allowing a products diversification and the system stability. Key Word: agriculture continuous system, zero tillage, harvest residues grazing, physical properties, organic carbon, shrinkage curve, soil resilience, Tipic Hapludoll, Tipic Argiudoll.

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Capítulo 1

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1. Introducción general Los suelos más fértiles del mundo, que en su mayor parte se encuentran en regiones de clima templado húmedo y subhúmedo (FAO, 1998; Hartemink, 2002), deberán responder en las próximas décadas a fuertes presiones para satisfacer la demanda futura de alimentos y fibras del mundo generada por el aumento de la población mundial (Watson y Zakri, 2005). A su vez, cobraron gran importancia en el medio agropecuario las preocupaciones relacionadas con la conservación de los recursos naturales y el ambiente. Es así que se plantea la necesidad de armonizar el uso del suelo con aquellas funciones más vinculadas al mantenimiento de los servicios del ecosistema (Viglizzo y Frank, 2006), pues el mismo es reservorio de germoplasma “in situ”, refugio de organismos reguladores de plagas, malezas y patógenos, y responsable del secuestro de carbono atmosférico, entre otros servicios. Para ello, deben aplicarse tecnologías que contribuyan al aumento de la productividad sin comprometer la sustentabilidad, resultando central para el desarrollo de una región y de un país (Satorre, 2004). Tradicionalmente la producción primaria en la Región Pampeana Argentina consistió en sistemas agrícolas – ganaderos, en los cuales la fase agrícola se llevaba adelante bajo manejos de labranza convencional (arado de reja-vertedera, discos, rolos, etc), con una productividad de los cultivos inferior a la actual (Soriano, 1991; Senigagliesi y Ferrari, 1993). La labranza convencional condujo a pérdidas de materia orgánica (MO), a una caída en estabilidad estructural del suelo y un incremento en la erosión de los mismos (Studdert et al., 1997; García-Préchac et al., 2004). En el Norte de la Región Pampeana, a partir de la década de la década del ´90, se intensificó la actividad de tipo agrícola por razones tecnológicas y económicas, en combinación con una simplificación de la rotación, desplazando a la ganadería en pastoreo a regiones con menor aptitud productiva (Senigagliesi y Ferrari, 1993; Díaz Zorita et al., 2002; Bolliger et al., 2006); y creciendo la implementación de condiciones intensivas de producción (“feed-lots”) para el engorde del ganado (Sims et al., 2005). Este cambio, también estuvo reflejado en que la presencia de pasturas y verdeos, utilizados comúnmente en la Región Pampeana durante la mayor parte del siglo pasado, han disminuido su superficie según la información que surge de la comparación de los dos últimos censos. Asociado a ello, se observó un incremento marcado del área destinada al cultivo de soja (Glycine max L., Merr.). El predominio del cultivo de soja representa un riesgo desde el punto de vista de la sustentabilidad, ya que su rastrojo aporta no sólo una menor cantidad de residuos al suelo, sino que también poseen una baja relación C/N que favorece su descomposición. En el caso de que sea el único cultivo en la rotación (soja de primera), existe la posibilidad de que el suelo permanezca con baja cobertura durante gran parte del año (Sanford, 1982; Bathke y Blake, 1984). En los últimos años, se ha incrementado la proporción de la superficie que implementó el sistema de siembra directa (SD), debido a las numerosas ventajas que el mismo presenta; como el control de la erosión hídrica y eólica, la conservación del agua en el perfil, la mitigación de la pérdida de MO y mejoras en las propiedades físicas del suelo, etc. La efectividad de estos sistemas depende del tipo y cantidad de residuos que formarán el “mulch” o cobertura (Lal et al., 2007). No obstante, no todas las propiedades del suelo se recuperan y/o evolucionan favorablemente bajo agricultura continua en SD (Andriulo y Cardone, 1998; Diaz-Zorita et al., 2002; Alvarez et al., 2009; Constantini et al., 2006; Sasal et al., 2006; Micucci y Taboada, 2006). Similares resultados fueron encontrados en otros

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suelos manejados con SD en el Conosur (García-Prechac et al., 2004; Bolliger et al., 2006) y en América del Norte (Franzluebbers y Follett, 2005; Martens et al., 2005). Dos ejemplos claros al respecto lo constituyen: (i) el carbono orgánico (CO) de los suelos en sistemas bajo SD suele ser sólo levemente superior, comparado con situaciones pre-existentes manejadas con laboreo convencional (Lal, 2001; Díaz Zorita et al., 2002; Bolliger et al., 2006; Micucci y Taboada, 2006); y (ii) el estado de compactación de los suelos que presentan los sistemas no laboreados (Thomas et al., 1996; Taboada et al., 1998; Díaz Zorita et al., 2002; Sasal et al., 2006). El nivel de MO depende de las prácticas que permiten secuestrar carbono en los suelos (Denef et al., 2001, 2004; De Gryze et al., 2006; Six et al., 2004), entre ellas se incluye la secuencia de cultivos, la presencia de pasturas en la rotación, etc. Los suelos agrícolas manejados con SD no poseen un único estado físico posible. Ello es particularmente comprobable, en los suelos con alto porcentaje de limo, los cuales a menudo desarrollan compactación superficial (Thomas et al., 1996; Taboada et al., 1998; Rhoton 2000; Díaz Zorita et al., 2002). Se han observado además formaciones de poros y agregados del tipo laminares (Barbosa et al., 1997; De Batista et al., 2005; Sasal et al., 2006; Alvarez et al., 2009), cuya existencia ha sido relacionada con el pasaje de maquinarias (Lipiec et al., 1998, Bonel et al., 2005, Morrás et al., 2004). Estas formaciones laminares estan asociadas a la disminución en entrada de agua al suelo, es decir, a la reducción de tasa de infiltración (Sasal et al., 2006; Alvarez et al., 2009). En los últimos años ha surgido, en el Norte de la Región Pampeana, un interés por la reintroducción de sistemas agrícolas – ganaderos basados en sistemas bajo SD, retornando a las rotaciones de cultivos con ciclos de pasturas. La integración agrícola – ganadera (IAG) no sólo aumenta la capacidad buffer de los agroecosistemas frente a las variaciones metereológicas interanuales, sino también a las de tipo económico-sociales, procurando una mayor estabilidad consecuencia de la diversificación (Viglizzo, 1986). Por otro lado, la contribución positiva que presentan los sistemas IAG bajo SD sería la inclusión de la pastura en la rotación, contribuyendo a la acumulación de MO del suelo (Studdert et al., 1997; Miglierina et al., 2000). El aumento del carbono orgánico (CO) del suelo permite el desarrollo de una buena estructura del suelo y el aumento de su estabilidad. De esta manera, la presencia de pasturas en la rotación, en combinación con la SD conllevaría a aumentos en el CO del suelo (Díaz-Zorita et al., 2002), inclusive observándose un mayor contenido de CO respecto de situaciones en agricultura continua bajo SD (Siri-Prieto y Ernst, 2010). El pastoreo del ganado de pasturas consociadas (gramíneas-leguminosas) puede ser alternado con el pastoreo de residuos de cosecha durante el invierno (Díaz Zorita et al., 2002; García-Préchac et al., 2004). La inclusión del pastoreo directo del ganado puede ser responsable de cambios en los parámetros físicos del suelo, los que podrían conducir a su compactación (Willatt y Pullar, 1983; McCalla et al., 1984; Chanasyk y Naeth, 1995; Holt et al., 1996; Greenwood et al., 1997; Martínez y Zinck, 2004). Los efectos que producen estos planteos depende de la intensidad de pastoreo (McCalla et al., 1984; Chanasyk y Naeth, 1995), la carga animal (McCalla et al., 1984), la duración del pastoreo (Chanasyk y Naeth, 1995; Correa y Reichardt, 1995; Twerdoff et al., 1999), y la especie animal (Chanasyk y Naeth, 1995; Gijsman y Thomas, 1996; Mapfumo et al., 1999; Rodd et al., 1999; Taddese et al., 2002). A su vez, los cambios están sujetos a factores intrínsecos del suelo y del momento; como la textura (McCalla et al., 1984; Chanasyk y Naeth, 1995), tipo de vegetación (Chanasyk y Naeth, 1995), el contenido hídrico del suelo (CH) (McCalla et al., 1984; Chanasyk y Naeth, 1995; Smith et al., 1997; da Silva et al., 2003), y el contenido de MO (Smith et al., 1997; Quiroga et al., 1999). Como consecuencia del pastoreo se han

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observado, en general, aumentos de la densidad aparente (DA) y resistencia a la penetración (RP), y disminuciones en las tasas de infiltración (TI), respecto de situaciones clausuradas al pastoreo (Greenwood et al., 1997, 1998; Singleton y Addison, 1999; da Silva, et al., 2003; Franzluebbers y Stuedemann, 2008). La utilización de los sistemas IAG en tierras fértiles, donde actualmente prevalece agricultura basada en soja y maíz (Zea mays L.), plantea una serie de interrogantes aún no respondidos, entre los que se cuenta por ejemplo, el uso competitivo de los residuos de los cultivos agrícolas durante el barbecho invernal y los supuestos problemas de compactación del suelo como consecuencia del pisoteo por el ganado. La capacidad de los suelos para sostener los sistemas IAG puede ser evaluada a partir de la capacidad de la resiliencia de los suelos. Los efectos perjudiciales del pisoteo de ganado sobre las propiedades físicas del suelo han sido bien documentados (e.g. Betteridge et al., 1999; Drewry y Paton, 2000; Menneer et al., 2001; Ward y Greenwood, 2002). La compactación del suelo por pisoteo puede ser revertida por mecanismos naturales, los cuales han sido mucho menos estudiado por los investigadores. La remoción del pastoreo por el ganado fue una condición necesaria para poder observar cambios en las propiedades físicas del suelo, mostrando así una mejora general o una recuperación en la estructura física (Greenwood y McKenzie, 2001), habiéndose utilizado las clausuras al pastoreo para evaluar esos cambios (Zegwaard et al., 1998; Singleton et al., 2000). Los procesos regenerativos o de recuperación natural incluyen ciclos de congelamiento – descongelamiento, de humedecimiento – secado, crecimiento y descomposición de las raíces y la actividad biológica del suelo (Larson y Allmaras, 1971; Greenland, 1981; Grant y Dexter, 1989; Dexter, 1991; Francis y Fraser, 1998; Greenwood y McKenzie, 2001). Estas son la que permiten que el suelo recupere su forma estructural (Kay, 1990). La compactación por pisoteo y la siguiente recuperación natural de las propiedades físicas del suelo han mostrado tener un patrón cíclico (Drewry et al., 2004; Monaghan et al., 2005). Por otra parte, la evaluación de los cambios temporales de las variables conlleva, a su vez, a la exploración de diferentes escenarios meteorológico. Durante los períodos secos nos encontramos en condiciones de alta capacidad portante del suelo, el tránsito de ganado en tales condiciones no suele ocasionar daño por compactación, sino más bien podría llegarse a la pulverización de agregados en los casos extremos (Taboada y Lavado, 1993). No obstante ello, la ausencia de ciclos de humedecimiento – secado no permiten revertir situaciones de compactación preexistentes, y por tanto, el suelo presenta características que develan esta situación. El daño estructural severo del suelo ocurre cuando los animales pastorean en condiciones de altos CH edáfico (Drewry, 2006). Cuando los suelos se encuentran con moderados CH, y los animales pisotean en el área, es probable la ocurrencia de compactación. Esta probabilidad puede disminuir en los sistemas IAG que utilizan la SD, debido a la protección ejercida por los residuos de cosecha y detritos, los cuales protegerían la superficie del suelo del daño que ocasionaría el tránsito del ganado y aumentaría la capacidad portante del suelo (Franzluebbers y Stuedemann, 2008). La DA es incrementada por el pastoreo, como muestran los clásicos procesos de compactación superficial (Willatt y Pullar, 1983; Greenwood y McKenzie, 2001; Drewry, 2006). Pero las variaciones de la DA pueden estar relacionadas a diferentes CH, llevando a cambios de volumen del suelo que están asociados a mecanismos de expansión – contracción (Jayawardane y Greacen, 1987; Oades, 1993; Logsdon y Karlen, 2004). La magnitud de estos mecanismos depende fuertemente del porcentaje de arcillas y la

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proporción de minerales expansibles (e.g. arcilla tipo esmectita) (Parker et al., 1982). Aunque también algunos suelos de textura franca de la Región Pampeana han presentado considerables cambios de la DA (Taboada et al., 2004, 2008). Los cambios en el manejo pueden ocasionar modificaciones en la porosidad del suelo, cuya consecuencia es de gran interés, ya que es una variable destacada en lo que se refiere a la capacidad de aireación y a la dinámica de agua del suelo. Sin embargo, la medición de los cambios en la distribución de tamaños de poros involucra diversas metodologías que en su mayoría presentan cierta complejidad durante su evaluación. La obtención de las curvas de contracción (CC) de un suelo es una metodología sencilla que permite la obtención de parámetros del suelo a partir de una única muestra, y cuyos resultados no son empíricos como ocurre con otras metodologías. Las CC permiten conocer los parámetros físicos del suelo durante el secado del suelo, y también los cambios que se producen como consecuencia de la actividad antrópica. La contracción del suelo esta definida como el cambio de volumen específico (Ve) respecto de su CH gravimétrico (Haines, 1923; Stirk, 1954), también interpretado como los cambios de volumen de poros en la medida que el suelo se seca (Braudeau et al., 1999). Objetivo general: Evaluar el estado físico del suelo comparando los sistemas IAG en SD respecto de sistema bajo AC en SD. Investigar las propiedades y atributos que comprenden el funcionamiento de los suelos, analizar la capacidad de regeneración de los mismos, y evaluar el efecto del pastoreo sobre el rendimiento de los cultivos. Estudiar el impacto del pisoteo sobre la porosidad y la relación agua – aire mediante la densidad aparente y la metodología de curvas de contracción. Hipótesis general: La hipótesis general es que los sistemas IAG bajo SD presenta un mayor deterioro físico del suelo. En relación a los tipos de suelo que se evalúan existen aspectos que los pueden diferir en su magnitud pero no en su dirección de ocurrencia. La compactación ocurrida por pisoteo se regenera con rapidez, aunque los suelos difieren en los procesos responsables de esa regeneración. Las variaciones de volumen se originan como consecuencia de cambios en el manejo afectando los macroporos del suelo.

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Capítulo 2

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2. Área bajo estudio y enfoque metodológico El desarrollo de este trabajo se llevó a cabo en el Sur de Córdoba y de Santa Fe (Norte de la Región Pampeana) (Figura 3.1), que es una de las principales zonas productoras de cultivos agrícolas de la Argentina. En esta región la SD fue adoptada por los productores más temprano que en otras regiones, y actualmente continúa siendo adoptada en forma creciente, entre otras razones porque es una práctica conservacionista que atenúa los deterioros causados por la degradación, a través del control de la erosión (Fogante, 1993; Senigagliesi y Ferrari, 1993). Los beneficios de la SD están relacionados con la disminución de la mineralización de la MO (Alvarez et al., 2001), y con la conservación de la totalidad de los residuos del cultivo anterior descomponiéndose sobre la superficie del suelo, ya que sólo una estrecha franja del suelo es removida durante la siembra y el control de malezas es mediante aplicaciones de agroquímicos. Estos beneficios son contrarrestados por el aumento de la proporción del cultivo de soja de primera (estación completa) en la rotación, debido al menor aporte de residuos al suelo (Sanford, 1982; Bathke y Blake, 1984). En la actualidad se dispone de suficiente evidencia que indica que no necesariamente aumentan los niveles de MO bajo sistemas de SD, ni que todas las propiedades físicas evolucionan favorablemente (Andriulo y Cardone, 1998; Díaz-Zorita et al., 2002; Sasal et al., 2006; Constantini et al., 2006; Alvarez et al., 2009). El retorno a los sistemas IAG bajo SD se basa en gran parte en la posibilidad de poder secuestrar más CO en los suelos mediante la implantación de pasturas (Lal et al., 1998), así como también en poder aprovechar la fertilidad residual física y química durante los períodos agrícolas (Senigagliesi y Ferrari, 1993; Studdert et al., 1997). Existe en la región bajo estudio experiencias exitosas de la implementación del sistema mixto en SD. La rotación de este sistema consiste en 8 años de agricultura estival (alternando maíz con soja de primera) y el pastoreo invernal de residuos de cosecha; seguido de cuatro años de pasturas consociadas de gramíneas y alfalfa (Medicago sativa L.). Como se mencionó anteriormente, la agricultura se realiza bajo el sistema de SD, y la cadena de alimentación del ganado se completa con el pastoreo directo de residuos de cosecha y de vegetación invernal espontánea, predominantemente capiquí (Stellaria media) y perejilillo (Bowlesia incana) durante los períodos de barbecho invernal del período agrícola.

La existencia de estas experiencias, a las cuales adhiere una importante cantidad de productores en la región, brinda la oportunidad de realizar estudios comparativos entre los sistemas anteriormente descriptos y sistemas más arraigados en la región como los de AC bajo SD. Los sistemas que serán sometidos a investigación, entonces, serán aquéllos que se encuentran bajo AC en SD (situación de partida o de base), y los sistemas IAG bajo SD. En estos últimos se evaluaron lotes que se encontraban en la mitad de la fase agrícola, considerando a este punto como un estado medio respecto de la condición del suelo a la salida de la fase de pastura y a la entrada a la misma. El diseño del trabajo aquí fue de tipo mensurativo, pues los campos representativos de cada uno de los sistemas muestreados constituyeron una unidad experimental. Se comparó el estado físico de suelos agrícolas pastoreados con respecto de suelos agrícolas no pastoreados, para poder evaluar la existencia o no de compactación superficial por pisoteo en los suelos pastoreados. Los muestreos permitieron estudiar los cambios en la estructura causados por los diferentes manejos.

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Los suelos de la región bajo estudio poseen diferente textura superficial, variando de sudoeste a noreste de franco-arenosa o franca (e.g. Hapludoles), a franca, franco-limosa o franco-limo-arcillosa (Argiudoles) en su horizonte superficial (Salazar Lea Plaza y Moscatelli, 1989). En particular, en los Argiudoles franco limosos, más del 50 % de las partículas pertenecen a la fracción limo fino (2–20 µm), cuyo origen son sílicofitolitos. Estos fitolitos poseen escasa resistencia a la tracción, lo que los vuelve mecánicamente muy frágiles (Cosentino y Pecorari, 2002). La presencia mayoritaria de limo y de un tipo de arcilla escasamente expansible como la illita (Iñiguez y Scoppa, 1970) determina que estos suelos sean poco reactivos a los ciclos de humedecimiento – secado (Pecorari, 1998; Barbosa et al., 1999). Debido a ello, sus posibilidades de recuperación estructural o resiliencia dependen en gran parte del desarrollo de procesos de tipo biótico (Dexter, 1988; Oades, 1993; Taboada et al., 2004). Además de la evaluación del impacto del pastoreo y del pisoteo por ganado, en esta tesis se buscó comprender la evolución probable que experimentan los suelos de texturas contrastantes a causa del disturbio del pisoteo. Para poder evaluar la resiliencia de los diferentes tipos de suelos se procedió a la delimitación de áreas con alambrado eléctrico (clausuras temporarias), dentro de los lotes evaluados con sistemas IAG. Esta delimitación permaneció durante los períodos invernales en los 4 años de experimentación. El planteo de este ensayo de clausuras tuvo por objetivo investigar los posibles efectos adversos causados por la hacienda en pastoreo, y la capacidad de recuperación de cada tipo de suelo. Otro aspecto a investigar fue el estado hídrico del suelo, en particular, luego del pastoreo invernal. El momento fue seleccionado debido a que el pastoreo puede alterar varios componentes del balance de agua de los suelos (e.g. infiltración, escurrimiento, evaporación, etc.), afectando el contenido de humedad en los perfiles para el crecimiento y el rendimiento del cultivo subsiguiente al pastoreo. Una de las variables que se utilizaron para cuantificar la compactación del suelo consecuencia del tráfico de maquinarias o el tránsito de ganado fue la DA (Botta et al., 2004; Greenwood y McKenzie, 2001). Esta variable permitió evaluar cambios de la porosidad total del suelo relacionándolos, a su vez, con el contenido hídrico. Se realizó un análisis de las variaciones de esta variable relacionándolas con los momentos de muestreo, y estudiando las posibles razones que contribuyeran al entendimiento del comportamiento del suelo. La DA es una variable que permite conocer los cambios de porosidad total de suelo. Sin embargo, son los macroporos aquellos que han mostrado mayor sensibilidad al efecto del manejo (Guérif, 1985; Richard et al., 2001). Las metodologías que permiten la discriminación de tamaños de poros presentan, en general, una gran dificultad durante el desarrollo de la misma. Es así que, Braudeau (1987) y posteriormente Boivin (1990), propusieron una metodología sencilla para la obtención de las curvas de contracción (CC), las cuales permiten la evaluación de cambios de distribución de tamaños de poros que son afectados por el manejo. Asimismo, las CC permiten estudiar cuestiones que hacen a la condición estructural de un suelo, como la estabilidad y el almacenaje de agua. Estas modificaciones de parámetros físicos de un suelo, en general, resultan como consecuencia de factores externos, como es el tránsito de maquinaria o el pisoteo animal.

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Capítulo 3

Análisis regional comparativo del stock de carbono y estado

físico de los suelos en sistemas agrícola – ganadero respecto de

sistemas bajo agricultura continua manejados en SD

Patricia L. Fernández, Carina R. Alvarez, Miguel A. Taboada. 2011. Assessment of topsoil properties in

integrated crop-livestock and continuous cropping systems under Zero Tillage (ZT). Australian Journal of

Soil Research. 49: 143-151.

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3.1. Introducción La mayor parte de la superficie destinada a la producción agrícola en la Región Pampeana es manejada con AC bajo SD, con uso generalizado de herbicidas (e.g. glifosato y atrazina), y en cuyo esquema de rotación prevalece el cultivo de soja (Lavado y Taboada, 2009). Sin embargo, se plantea el problema de la baja capacidad de regulación de los agroecosistemas frente a las variaciones metereológicas y económicas interanuales (Viglizzo, 1986). En los últimos años ha resurgido el interés en la reintroducción de producciones integradas agrícolas – ganaderos (IAG) basadas en sistemas bajo SD, en las que se incluye rotaciones de cultivos y pasturas. En estos sistemas el pastoreo del ganado en pasturas consociadas (gramíneas-alfalfa) es alternado con el pastoreo de residuos de cosecha durante el período invernal (Franzluebbers y Stuedemann, 2008; Quiroga et al., 2009). La utilización de los residuos de cosecha como parte de la oferta forrajera es utilizada para el mantenimiento de los animales conservando las pasturas en los períodos más fríos (Correa Luna, 2005). De este modo, los sistemas de producción se tornan más diversificados, y con mayor capacidad de respuesta ante diversos escenarios coyunturales. Otros beneficios que presentarían estos sistemas son una alta eficiencia de utilización de los insumos requeridos (Siri Prieto y Ernst, 2009), y un incremento en la entrada de CO (Studdert et al., 1997; Gentile et al., 2005) y de nitrógeno (Amstrong et al., 2003). Los sistemas en los que se incluye el pastoreo directo por ganado puede ser el responsable de cambios en los parámetros físicos del suelo (McCalla et al., 1984; Holt et al., 1996; Martínez y Zinck, 2004) que conducen a procesos de compactación (Willatt y Pullar, 1983; Chanasyk y Naeth, 1995; Greenwood et al., 1997), y generan efectos negativos sobre la estructura del suelo (Usma, 1994; Mapfumo et al., 1999; Ferrero y Lipiec, 2000; Imhoff et al., 2000; da Silva et al., 2003). Los procesos de compactación desarrollados como consecuencia del pastoreo se registran entre los 0,05 y los 0,20 m (Herrick y Lal, 1995; Greenwood et al., 1997, 1998; Drewry y Paton, 2000; Drewry et al., 2004). El estrato que se encuentra comprometido en tal sentido varía en función de la variable bajo evaluación. De esta manera para la DA, Singleton y Addison (1999) y Martinez y Zinck (2004), observaron que los efectos se manifestaban hasta los 0,10 m. Sin embargo, otros autores encontraron que los aumentos en la DA consecuencia del pisoteo animal se registraron hasta 0,075 m (Buschbacher et al., 1988; Chanasyk y Naeth, 1995). Martínez y Zinck (2004) encontraron las máximas resistencias a la penetración (RP) entre los 0,03-0,12 m consecuencia del pisoteo animal. La ausencia de efectos sobre el estrato superficial (hasta los 0,03 m) fue atribuida al elevedo contenido de MO. Chauvel et al. (1999) en pasturas tropicales y Mulholland y Fullen (1991) en pasturas de clima templado, hallaron que el estrato de 0,05 a 0,10 ó 0,15 m presentó signos de compactación consecuencia del pastoreo. Por otro lado, existen discrepancias acerca de la sensibilidad de los parámetros como indicadores de procesos de compactación. Algunos autores proponen a la RP como parámetro de mayor sensibilidad (Bauder y Black, 1981; Chanasyk y Naeth, 1995; Gijsman y Thomas, 1996; Rodd et al., 1999; Mapfumo et al., 1999). Martínez y Zinck (2004) consideraron a la DA como un buen indicador de la compactación. Sin embargo, este parámetro no permite comparar entre suelos con diferentes texturas, por sus diferencias de porosidad de plasma o porosidad textural. Es así que, se propuso la compactación relativa (CR), como una metodología a partir de la cual se puede relativizar la DA respecto de una densidad máxima (Dmax) propia de cada suelo (Carter, 1990). La Dmax de un suelo se

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obtiene mediante el Test de Proctor (ASTM, 1982). Este valor se corresponde con un determinado contenido de humedad, denominado contenido hídrico crítico (CHC). La densidad máxima (Dmax) de un suelo aumenta con el aumento del contenido de arena (Smith et al., 1997) y con las disminuciones del contenido de CO (Smith et al., 1997; Quiroga et al., 1999; Díaz-Zorita y Grosso, 2000; Aragón et al., 2000; Micucci et al., 2006). La propiedad del suelo, a través de la cual se evalúa el ingreso de agua al mismo, es la infiltración (Matula, 2003). Pietola et al. (2005) hallaron descensos en la tasa de infiltración como consecuencia del tránsito animal. A su vez la tasa de infiltración se correlacionó positivamente con la estabilidad de agregados (Le Bissonnais y Arrouys, 1997), que es mayor con contenidos crecientes de la fracción lábil de la MO (Six et al. 2000; Caravaca et al., 2001; Taboada et al., 2004; De Gryze et al., 2005). Por otro lado, la contribución positiva que presentan los sistemas IAG sería la inclusión de las pasturas en la rotación, siendo el principal efecto la acumulación de CO (Studdert et al., 1997; Miglierina et al., 2000). El aumento de CO contribuye al desarrollo de una buena estructura y al aumento de estabilidad estructural. Esta última resulta ser una de las propiedades físicas esenciales del suelo que afecta la producción del cultivo, ya que determina el desarrollo normal de las raíces, la cantidad de agua que puede estar disponible en el suelo, el movimiento de aire y agua, y la fauna del suelo (Hermavan y Cameron, 1993). Los ciclos de pasturas seguidos por ciclos agrícolas bajo labranzas están sometidos a una importante tasa de pérdida del CO del suelo, siendo estas disminuciones más importantes en suelos con texturas gruesas respecto de suelos de texturas más finas. De esta manera, la SD combinada con las pasturas en la rotación mejorarían el nivel de CO del suelo. Sin embargo, el pastoreo de residuos de cosecha disminuye la entrada de CO al suelo en estos sistemas y consecuentemente limitaría la acumulación de la MO en el suelo (Díaz Zorita, 1999; García-Préchac et al., 2004). Sumado a ello, el pastoreo de los residuos en SD conduciría a la compactación, no teniendo oportunidad de ser revertida por una operación de labranza. El pastoreo del ganado en suelos labrados promueve la ocurrencia de deformación y compactación superficial del suelo respecto de suelos no labrados (Díaz Zorita et al., 2002). Franzluebbers y Stuedemann (2008) y Alvarez et al. (2009) observaron diferencias de las variables físicas entre sistemas de labranzas. Estas diferencias fueron mayores que las halladas entre el pastoreo de cultivos de cobertura y la ausencia del mismo en cada uno de los manejos (Franzluebbers y Stuedemann, 2008). Lo mismo fue observado por Quiroga et al. (2009) en situaciones con pastoreo de rastrojo en distintos sistemas de labranzas. A su vez, el manejo y la textura del suelo pueden presentar interacción sobre las propiedades físicas de los suelos, según lo observado por van Haveren (1983). Finalmente, Franzluebbers y Stuedemann (2008), Alvarez et al. (2009) han observado un endurecimiento (“hardness”) en el estrato más superficial dentro de los sistemas bajo SD. Por lo cual, se plantea la necesidad de saber en qué medida esta situación prevendría la ocurrencia de una mayor compactación consecuencia del tránsito del ganado. 3.1.1. Objetivos: Investigar los efectos de la introducción del pastoreo invernal de residuos de cosecha durante la fase agrícola sobre la estructura y el estado de compactación superficial del suelo, y la acción residual de las pasturas en el componente orgánico de suelo.

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Objetivos específicos:

1. Evaluar la interacción entre los efectos de la textura del suelo y del manejo sobre las propiedades físicas del suelo y el contenido de carbono orgánico.

2. Evaluar la sensibilidad de un conjunto de variables físicas para discriminar entre diferentes sistemas de manejo.

3. Contrastar los sistemas IAG durante la fase agrícola respecto de sistemas que se hallan bajo agricultura continua, a través del componente orgánico del suelo y la ocurrencia de compactación superficial por pisoteo de ganado bovino.

3.1.2. Hipótesis: La hipótesis de trabajo es que los sistemas IAG manejados bajo SD tienen mayor contenido de CO del suelo respecto de los suelos bajo AC. Pese a ello, presentan mayor deterioro físico por pisoteo. Los suelos limosos manifiestan mayores improntas de compactación que los suelos de textura más gruesa. Las variables medidas permitirán diferenciar entre los sistemas de manejo bajo evaluación. 3.2. Materiales y métodos 3.2.1. Área de estudio y caracterización de los sistemas de mnanejo bajo evaluación El estudio involucró diferentes sitios del sur de la provincia de Santa Fe (norte de la Pampa Ondulada). Esta región se caracteriza por tener clima templado (17,3 °C de temperatura media anual) y húmedo (1044,4 mm año-1 de precipitaciones medias). Las precipitaciones varían con las estaciones, encontrándose más concentradas en los períodos de primavera y verano. Los suelos de la región se han desarrollado sobre sedimentos eólicos (loess) y sobre pastizales naturales (Soriano, 1991). El muestreo de los sitios fue llevado a cabo durante el período invernal (julio/agosto) en los años 2006 y 2007. Veintidós sitios fueron evaluados incluyendo diferentes texturas, suelos franco limosos y suelos franco/franco arenosos, dentro de los que se encontraban los manejos que se querían comparar. Estos manejos consistieron en: a) AC bajo SD; b) IAG bajo SD. Los sistemas AC bajo SD son el manejo más común en esta área. La secuencia de cultivo corresponde a maíz seguido por soja con aplicación de herbicida durante el barbecho invernal. Los sistemas IAG presentan una fase agrícola con secuencia de cultivos en la que se alternan maíz y soja durante 8 años, seguido de una fase de pasturas consociadas de gramíneas y alfalfa con una duración de 4 años. En estos sistemas, se realiza una ganadería de tipo cría, y cuya carga animal media es de 1,1 vaca ha-1 (peso promedio de 420 kg vaca-1, presión media aproximada 200 kPa) en los períodos invernales, pastoreando los residuos de maíz o soja y las malezas de invierno como capiquí y perejilillo. Las pasturas consociadas son manejadas con cargas de 5 vacas ha-1 dentro de un esquema de pastoreo rotativo. Se consideró que los establecimientos de producción muestreados tuvieran similar nivel tecnológico y manejo general (e.g. dosis de fertilización, herbicidas y pesticidas, ausencia

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de sistemas de riego, etc.). Se buscó que los sitios seleccionados para el tratamiento IAG fuesen lotes que al momento del muestreo se encontraran, en la mitad del período agrícola, i.e. luego de 4 años desde la ruptura de la última pastura. Esto fue así debido a que se buscaba el efecto promedio del período agrícola. Las combinaciones de cada suelo y manejo correspondieron a una unidad experimental (UE). La ubicación de las UE muestreadas fueron referenciadas geográficamente con GPS (Fig. 3.1). Figura 3.1. Ubicación geográfica de los sitios bajo estudio en el sur de la provincia de Córdoba y Santa Fe (norte Pampa Ondulada) Argentina. AC: Sistemas en agricultura continua bajo SD, IAG: sistemas integrados agrícola – ganadero bajo SD. 3.2.2. Determinaciones físicas y fracciones de carbono orgánico del suelo Las muestras compuestas fueron obtenidas a partir de la recolección de 20 submuestras que fueron estratificadas en 0-0,05 y 0,05-0,20 m. Estas muestras compuestas fueron analizadas en laboratorio para determinar: a- contenido de carbono orgánico total (COT) por análisis de combuestión húmeda (Nelson y Sommers, 1996); b- pH (1:2,5 relación suelo:agua); c- análisis de tamaño de partículas por el método de la pipeta (Soil Conservation Service, 1972). Las muestras de los estratos 0-0,05 m y 0,05-0,20 m fueron fraccionadas mediante tamizado húmedo para determinar las fracciones de carbono (Cambardella y Elliot, 1992). Diez gramos de suelo seco al aire fueron agitados con 30 mL de hexametafosfato de sodio (5 g L-1). La agitación fue realizada con un agitador durante 15 hs. Una vez que la muestra fue dispersada, se procedió al tamizado en húmedo con un tamiz de 53 µm de malla, La fracción menor a 53 µm fue retenida y recolectada para ser secada en estufa a 60 °C; luego pesada y molida en mortero para la determinación de CO. El contenido de CO en la

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fracción más pequeña (CO resistente -COR-, <53 µm) fue determinada por combustión húmeda (Nelson y Sommers, 1996). El contenido de CO particulado (COP) fue calculado como la diferencia entre los contenidos de COT y COR. La tasa de infiltración (TI) fue determinada (cuatro repeticiones por UE) usando el método de anillo simple desarrollado por Soil Quality Institute (1999). El anillo del infiltrómetro de 0,15 m de diámetro fue clavado hasta los 0,08 m, y la superficie expuesta dentro del anillo fue cubierta por un plástico. Se procedió a la aplicación de una lámina de agua destilada igual a 444 mL dentro del anillo, y removiendo el plástico se tomó el tiempo requerido para la infiltración de la primera lámina de agua (infiltración 1). Esta lámina es utilizada para homogeneizar la humedad del suelo. Después de la determinación de la tasa de infiltración 1, fue aplicada una segunda lámina de 444 mL de agua destilada de la misma manera que se realizó previamente, y la tasa de infiltración fue tomada nuevamente (infiltración 2). Esta TI refleja la infiltración básica del suelo. A muestras de suelo tomadas hasta 0,20 m de profundidad se les realizó el test de compactación (Test Proctor) en el laboratorio, siguiendo el método estándar de la “American Society for Testing Materials” (ASTM, 1982) (Apéndice 1). El suelo fue secado al aire, dividiéndose en 5 submuestras de 3 kg cada una, y que luego se humedecieron hasta alcanzar diferentes contenidos de humedad. Estas submuestras humedecidas a diferentes contenidos hídricos fueron compactadas en 3 capas en un cilindro de características determinadas (944 cm3). Cada capa recibió 25 impactos de golpe consecuencia de la caída de un martillo (2,5 kg) desde una altura de 30,5 cm. El contenido hídrico de cada una de las submuestras fue conocido mediante el secado a estufa a 105 ºC, y la densidad del suelo fue determinada en cada muestra de suelo humedecida y compactada. Luego, se trazó la relación entre la densidad de suelo y el CH, de la cual surgen los puntos característicos de Dmax del suelo y el CHC de cada UE. La DA del suelo fue determinada a través del método del cilindro (Burke et al., 1986) utilizando un cilindro cuyo volumen fue de 100 cm3 (diez repeticiones en cada UE). La muestra de DA fue obtenida de los primeros 0,05 m, y del intervalo medio del estrato 0,05-0,20 m. La muestra fue guardada y colocada en conservadora para ser transportada al laboratorio, donde fue procesada dentro de las 24 hs. Los valores de DA fueron relativizados a la Dmax resultante del test de compactabilidad, con el objetivo de obtener la CR, que fue calculada de la siguiente manera: CR (%) = [(DA (g cm-3) / Dmax (g cm-3)]*100 [3.1.] Siendo: DA: densidad aparente obtenida a campo; Dmax: densidad máxima del Test Proctor. Por otro lado, Pilatti y Orellana (2000) propusieron una ecuación para la obtención de DA crítica (DAc) para los suelos de la Región Pampeana: DAc = 1,52 – 0,0065 * arcilla (%) [3.2.] Siendo: DAc: densidad aparente crítica (g cm-3)

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Esta ecuación fue utilizada para referenciar las DA de campo, con el objetivo de ver el estado de densificación del suelo. La RP desde superficie hasta los 0,20 m de profundidad fue determinada (diez repeticiones en cada UE) cada intervalo de 0,025 m usando un penetrómetro digital de tipo estático (Fieldscout SC-900 ®) con un ángulo de punta igual a 30º. El CH del suelo fue determinado en muestras compuestas, los cuales fueron utilizados para la corrección de la RP. El CH promedio utilizada para la corrección, de cada estrato fue de 227,0 g kg-1; 204,4 g kg-1; 208,1 g kg-1 para los 0-0,05; 0,05-0,10; 0,10-0,20 m, respectivamente. Dos muestras no disturbadas por UE fueron obtenidas desde los primeros 0,20 m para determinar el índice de inestabilidad estructural (IE), según fue descripto por De Leenheer y De Boodt (citado por Burke et al., 1986). Este índice resulta de la diferencia entre el diámetro medio de los agregados tamizados en seco (tamices de 4,8; 3,4; 2 mm de aperturas de mallas) y los tamizados en húmedo (tamices de 4,8; 3,4; 2; 1; 0,5 y 0,25 mm de aperturas de mallas). Cuanto mayor es esta diferencia, la estabilidad estructural es menor. Después del tamizado en seco, los agregados del suelo son tamizados en húmedo durante 5 min en un equipo tipo Yoder. Los agregados fueron previamente humedecidos, para evitar el estallido (“slaking”) de los agregados secos. 3.2.3. Análisis estadístico y diseño experimental El diseño experimental correspondió a un muestreo de tipo mensurativo, en los que el tratamiento estuvo determinado por el manejo que realizara el productor, por lo que no fue impuesto por el investigador. El diseño experimental involucró dos factores: a) grupo textural y; b) sistema de manejo. El grupo textural tuvo 2 niveles: (i) franco limoso, y (ii) franco/franco arenoso; y el manejo del suelo, con 2 niveles también: (i) IAG bajo SD, y (ii) AC bajo SD. Las propiedades del suelo fueron analizada en dos profundidades: 0-0,05 m y 0,05-0,20 m. Esta división conlleva al análisis de las profundidades mínima y máxima que la bibliografía reporta como zona de influencia consecuencia del tránsito de ganado bovino (Herrick y Lal, 1995; Greenwood et al., 1997, 1998; Dewry y Paton, 2000; Drewry et al., 2004). Todas las variables medidas fueron analizadas mediante un análisis de varianza (ANVA) factorial para las capas 0-0,05 m y 0,05-0,20 m, excepto la variable RP (Statistix 8.0). Las asociaciones entre la RP y el CH fueron evaluadas usando regresiones simples y múltiples (Neter y Wasserman, 1974). La RP fue analizada en cada intervalo de medición (0,025 m) mediante ANVA (Statistix 8.0). Entre las variables se realizó correlación de Pearson (Statistix 8.0). El análisis multivariado (componentes principales) fue realizado para la lectura conjunta, y obtener un número mínimo de variables que permitieran resumir los principales cambios introducidos por el manejo en los suelos evaluados (Infostat).

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3.3. Resultados y discusión 3.3.1. Caracterización de los sitios La textura del suelo es un factor clave debido a su influencia tanto sobre las propiedades físicas, como sobre la dinámica del CO. Los sitios bajo estudio fueron divididos en 2 grupos texturales diferentes: 1- franco/franco arenoso (promedio: 142 g kg-1 de arcilla + 382 g kg-1 de limo); 2- franco limoso (promedio: 238 g kg-1 de arcilla + 601 g kg-1 de limo). Los sitios muestreados representaron una composición balanceada de los grupos texturales de la región dentro de cada manejo (Cuadro 3.1). El pH del suelo no presentó interacciones entre los factores “grupo textural x manejo”; tampoco se evidenciaron efectos de los factores (Cuadro 3.1). El promedio del pH fue 6,47; correspondiendo al tipo de ligeramente ácido. Cuadro 3.1. Contenido de limo y arcilla, y pH de los suelos muestreados bajo diferentes manejos y grupo textural (0-0,20 m). AC bajo SD; IAG bajo SD. Limo Arcilla pH Manejo g kg-1

promedio 478 190 6,42 e.e. 44 17 0,09 min. 244 128 5,90

AC n=11

max. 688 266 7,00 promedio 485 181 6,52 e.e. 38 19 0,13 min. 343 78 5,80

IAG n=11

max. 683 264 7,30 p-value 0,86 0,56 0,57 Grupo textural

promedio 601 238 6,56 e.e. 23 9 0,13 min. 484 200 5,80

Franco limoso n=10

max. 688 266 7,30 promedio 382 142 6,39 e.e. 20 11 0,10 min. 244 78 5,90

Franco/franco arenoso n=12

max. 495 215 7,00 p-value 0,00 0,00 0,33 Grupo textural x manejo p-value 0,88 0,67 0,91 e.e.: error estándar; min.: mínimo; máx.: máximo.

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3.3.2. Componente orgánico del suelo

Ni el COT del suelo ni sus fracciones fueron afectados por la interacción “grupo textural x manejo”, en ninguno de los estratos evaluados (Cuadro 3.2). Los sistemas de producción evaluados, AC e IAG, tuvieron similares contenidos de COT, COP y COR en las diferentes capas de suelo evaluadas. El grupo textural franco limoso tuvo un contenido de COT y COR mayor que el franco/franco arenoso (Cuadro 3.2). Los stocks de C fueron calculados a partir de las concentraciones de C y los datos de DA para los primeros 0,20 m del suelo (Fig. 3.2). Los stocks de COT y COR de los suelos se diferenciaron significativamente entre los tipos de suelo, sin embargo, aquéllos fueron también similares entre los sistemas de manejo evaluados. Los suelos franco/franco arenosos tuvieron aproximadamente 5 Mg ha-1 y 7 Mg ha-1 menos de COR y COT, respectivamente, en relación a los suelos franco limosos (Fig. 3.2). En una región climáticamente homogénea, la cantidad de partículas minerales finas es uno de los principales factores que controlan los niveles de COT y COR (Álvarez y Lavado, 1998; Quiroga et al, 1999). La protección ejercida por las arcillas sobre el componente orgánico condujo a los contenidos de C más altos en suelos de textura fina (Buschiazzo et al., 1991).

Cuadro 3.2. DA, TI, COT y sus fracciones bajo diferentes manejos y grupo textural para distintas profundidades (0-0,05 m; 0,05-0,20 m). AC bajo SD; IAG bajo SD. Diferentes letras dentro de cada columna indica diferencias estadísticas diferentes entre manejos o grupo textural (P<0,05) para cada profundidad. Los errores estándar se presentan entre paréntesis. COT COP COR DA TI g kg-1 Mg m-3 mm h-1 0 - 0,05 m AC 20,41 (1,02) a 8,08 (1,00) a 12,74 (0,42) a 1,30 (0,02) a 88,91 (22,14) a IAG 21,72 (1,48) a 8,27 (1,13) a 13,45 (0,69) a 1,34 (0,02) a 63,27 (8,16) a p-value 0,43 0,91 0,18 0,18 0,90 Franco limoso 23,31 (1,48) a 9,56 (1,35) a 14,22 (0,49) a 1,30 (0,02) a 70,74 (16,18) a Franco/franco arenoso 19,18 (0,75) b 7,02 (0,62)a 12,16 (0,48) b 1,35 (0,02) a 80,54 (17,57) a p-value 0,02 0,11 0,01 0,10 0,53

Interacción “grupo textural x manejo” p-value 0,81 0,89 0,48 0,89 0,23 0,05-0,20 m AC 15,58 (0,59) a 4,27 (0,36) a 11,50 (0,60) a 1,40 (0,02) a IAG 15,97 (1,07) a 4,44 (0,60) a 11,55 (0,79) a 1,37 (0,02) a p-value 0,71 0,67 0,93 0,18 Franco limoso 17,27 (0,88) a 4,55 (0,54) a 12,91 (0,62 a 1,35 (0,02) b Franco/franco aenoso 14,54 (0,64) b 4,18 (0,46) a 10,38 (0,53) b 1,41 (0,01) a p-value 0,03 0,81 0,01 0,01

Interacción “grupo textural x manejo” p-value 0,78 0,86 0,84 0,87

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Figura 3.2. Stock de C y sus fracciones (resistente –COR- y particulado –COP-) para los diferentes tratamientos de manejo (AC bajo SD; IAG bajo SD) y grupo textural para 0-0,20 m. Barras verticales indican errores estándar. Letras distintas indican diferencias estadísticas significativas entre manejos. El contenido de CO del suelo, especialmente la fracción de COP, es usualmente incrementada durante los períodos de pasturas (Studdert et al., 1997; Díaz-Zorita et al., 2002; García-Prechác et al., 2004; Gentile et al., 2005). Tanto los contenidos de COT como COP, generalmente decrecen durante los primeros 3 ó 4 años de la fase agrícola (Díaz-Zorita et al., 2002; García-Préchac et al., 2004). En este estudio, no se observaron diferencias en COT y COP entre los sistemas de manejo. Esto podría obedecer a diferentes causas: a) el momento que el tratamiento IAG fue muestreado (4 años después de pasturas); b) la corta duración del período de pasturas, no permitiendo que exista un enriquecimiento de CO en el suelo, debido a que la mayor acumulación se puede presentar a partir del tercer año del establecimiento de las pastura (Díaz Zorita y Davies, 1995); y c) el pastoreo invernal de los residuos el cual retira de los lotes residuos de cosecha.

0

10

20

30

40

50

60

ROC POC

30,21 30,07 b

35,61 a

35,03 a

13,76 a

13,14 a

15,30 a

15,40 a

bb

aa

Sto

ck d

e C

(M

gha

-1)

IAGIAG

Franco limoso

AC AC

Franco/franco arenoso

COR COP

19

3.3.3. Propiedades físicas del suelo 3.3.3.1. Densidad aparente y compactación relativa La DA del suelo no fue afectada por la interacción “grupo textural x manejo”. La CR fue la única variable física que presentó interacción (Cuadro 3.2, Figura 3.3). Cuando se presentan procesos de compactación la DA del suelo puede aumentar, conduciendo a cambios en la relación aire-agua del suelo, y afectando así la actividad microbiológica, la absorción de nutrientes, y la retención hídrica (Martínez y Zinck, 2004). La DA del suelo fue más alta en el grupo textural franco/franco arenoso, pero sólo significativamente diferente en el estrato 0,05-0,20 m (Cuadro 3.2). Es así que en el Cuadro 3.3 los valores de DA (0-0,20 m) estuvieron correlacionados negativamente con la fracción limo y positivamente con el contenido de arena. Pilatti y Orellana (2000) proponen una ecuación para estimar los valores de DAc en suelos de la Región Pampeana en base al contenido de arcilla, debido al efecto que ésta puede ejercer sobre el ambiente para el crecimiento del cultivo, comprometiendo el crecimiento de las raíces. Para los sitios bajo estudio, el valor de DAc medio fue 1,36 Mg m-3 para suelos franco limosos y 1,43 Mg m-3 para los franco/franco arenosos. Fueron ocho los sitios cuya DA media excedieron esta DAc, en diferentes combinaciones de grupo textural y manejos. En otros trabajos se han observado incrementos de DA originados como consecuencia del pastoreo directo de pasturas (Proffitt et al., 1995; Chanasyk y Naeth, 1995; Drewry et al., 2004; Martinez y Zinck 2004; Pietola et al., 2005), del pastoreo de cultivos de cobertura en sistemas de SD (Franzluebbers y Stuedemann, 2008), e inclusive en situaciones con pastoreo de rastrojo en dos sistemas de labranza (Quiroga et al., 2009). Los resultados de esta tesis mostraron valores similares de DA entre los tratamientos, AC e IAG, tanto para los estratos superficiales como para los subsuperficiales. Franzluebbers y Stuedemann (2008) no observaron efectos en los tres primeros cm del suelo como consecuencia del pastoreo, debido al enriquecimiento de CO en ese estrato que mitigaría el efecto de la tránsito animal. En los resultados hallados no se observaron diferencias en el contenido de CO del suelo en el estrato superficial que pudiera explicar la ausencia de diferencias en la DA. En la Pampa Semiárida Argentina tampoco se encontraron diferencias cuando se compararon situaciones de pastoreo de residuos de maíz y soja, respecto de situaciones no pastoreadas (Díaz-Zorita et al., 2002). Las diferentes causas que podrían explicar la ausencia de incrementos de DA del suelo bajo pastoreo podrían ser: 1- Baja carga animal a la cual se pastorean los residuos de cosecha durante el invierno (1,1 vaca ha-1), 2- Alta capacidad portante del suelo durante los períodos invernales, debido a las bajas precipitaciones durante el mismo. Como se mencionó anteriormente, la única variable de las evaluadas que fue afectada por la interacción significativa “grupo textural x manejo” (P = 0,0266) fue la CR. La CR del suelo fue significativamente más baja en el tratamiento IAG en relación al de AC en el grupo textural franco/franco arenoso y no varió en los suelos franco limosos (Fig. 3.3). Las diferencias en la CR fueron el resultado de valores más altos de Dmax (valor promedio de Dmax para IAG franco/franco arenoso: 1,63 Mg m-3) en los suelos clasificados como franco/franco arenosos bajo el manejo IAG (Apéndice 1). Esto indicaría un potencial de compactación mayor para los suelos del grupo textural más grueso. Los suelos con mayor contenido de arenas pueden presentar valores de Dmax más altas. Es así, que la CR estuvo

20

positivamente relacionada con el contenido de limo y negativamente con el contenido de arena (Cuadro 3.3).

Figura 3.3. CR para diferentes manejos (AC bajo SD; IAG bajo SD) y el grupo textural. Barras verticales indican error estándar. Letras distintas indican diferencias estadísticas significativas (P<0,05) entre manejos.

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

b

aa

a

CR (

%)

IAGIAGFranco limosoAC AC

Franco/franco arenoso

21

Cuadro 3.3. Coeficientes de correlación entre variables del suelo para 0-0,20 m de profundidad. Los coeficiente de correlación aparecen cuando fueron significativos (P < 0,01). arena arcilla limo COT COP COR DA RP CH Dmax CHC CR IE arcilla -0,7980 1 limo -0,9638 0,6085 1 COT -0,6695 1 COP 0,7376 1 COR -0,7598 0,7670 0,7897 1 DA 0,5509 -0,5743 -0,6552 -0,5949 1 RP 1 CH 0,5656 -0,5447 -0,7862 1 Dmax 0,7928 -0,7765 -0,6502 -0,6302 0,5137 1 CHC -0,7582 0,7060 0,5065 0,6546 -0,6517 1 CR -0,5603 0,5314 -0,8101 0,5391 1 IE 1

22

3.3.3.2. Resistencia a la penetración

De León González et al. (1998) señalaron a la RP como una medición rápida para la evaluación de la calidad física de suelos con problemas de compactación. Las RP es un parámetro sensible a la presencia de capas densificadas en el perfil (Martinez y Zinck, 2004). La RP de los suelos depende fuertemente del CH (da Silva et al., 2003; Franzluebbers y Stuedemann, 2008). Breune et al. (1996) sugirieron que los datos de penetrometría fueran acompañados con información de CH del suelo, de textura, de MO y de DA. La presencia de residuo de cosecha en la superficie del suelo atenúa las pérdidas por evaporación. Por este motivo, y con el objetivo de reducir los problemas en la interpretación de los resultados asociados con los efectos que enmascaran los contenidos de agua en el momento de medición, de León Gonzalez et al. (1998) señalaron la conveniencia de la corrección de RP por el CH del suelo. Para ello, se relacionaron ambas variables con el objetivo de obtener las pendientes y utilizarlas como factor de corrección. Las rectas de ajuste que surgieron de esta relación tuvieron ajuste significativas (P<0,01) tanto para el estrato 0-0,05 m como para 0,05-0,20 m (Fig. 3.4). En la capa más superficial, los ajustes lineales se realizaron diferenciando entre los manejos, IAG y AC, en los cuales el CH explica más del 50 % de la variación de la RP. En este estrato, los ajustes tuvieron similares pendientes, pero las ordenadas al origen fueron diferentes. Debido a esto, los sistemas de producción fueron incluidos en la ecuación como una variable dummy, resultando un modelo de regresión múltiple (Fig. 3.4). Los valores de los coeficientes indicaron que a un mismo CH la RP del suelo fue 490 kPa más altos en los sitios con manejo IAG respecto de aquéllos bajo AC.

Figura 3.4. RP en función del CH del suelo para las diferentes profundidades, variable dummy (manejo): AC bajo SD =0; IAG bajo SD =1. La RP fue una variable del suelo que permitió distinguir entre los manejos AC e IAG. Los incrementos en la RP por pastoreo informados por la literatura fueron observados a diferentes profundidades, más superficiales 0,05 m (da Silva et al., 2003) o profundas hasta los 0,20 m (Hamza y Anderson, 2005; Franzluebbers y Stuedemann, 2008). En esta tesis, las diferencias entre manejos en RP corregidos por el CH fueron observadas dentro de los

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 100 200 300 400

AC IAG

AC IAG

y = 2108,05 - 4,53*CH + 490,1*manejo

R2 = 0,65P < 0,01

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 100 200 300 400

AC IAG

y = 3894,42 - 8,66*CH

R2 = 0,59P < 0,01

0-0,05 m 0,05-0,20 m

RP (

kPa)

RP (

kPa)

CH (g kg-1) CH (g kg-1)

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0,075 m de profundidad (Fig. 3.5). Sin embargo, Martínez y Zinck (2004) encontraron las máximas RP a partir de los 0,03 m consecuencia del pisoteo animal. El valor umbral crítico (2000 kPa) hallado para penetrómetros con un ángulo de punta de 30º (Gupta y Allmaras, 1987; Glinski y Lipiec, 1990), fue excedido en los resultados hallados en esta tesis debajo de los 0,05 m de profundidad. Estos resultados coincidieron con lo hallado en la literatura, en la que se identificó altos valores de RP registrados en el estrato superficial consecuencia del pastoreo (da Silva et al., 2003; Hamza y Anderson, 2005; Franzluebbers y Stuedemann, 2008). Ello confirma la sensibilidad de esta variable para identificar y caracterizar capas compactadas de los suelos (Martinez y Zinck, 2004). Figura 3.5. RP corregida por el CH promedio en función de la profundidad, para diferente manejos: AC bajo SD; IAG bajo SD. Barras horizontales indican errores estándar. Los incrementos en RP no se relacionaron con aumentos en la DA para el estarto 0-0,20 m (Cuadro 3.3). Por lo tanto, más que la evidencia del desarrollo de procesos de compactación superficial consecuencia del pastoreo, los incrementos de la RP encontrados pueden ser atribuibles a un endurecimiento (“hardening”) de la capa más superficial. Este proceso de endurecimiento de los primeros centímetros del suelo fue previamente encontrado bajo sistemas de SD en la Región Pampeana (Taboada et al., 1998; Díaz Zorita et al., 2002; Álvarez et al., 2009). De acuerdo a lo hallado en el perfil de RP, se puede conjeturar que el endurecimiento preexistente consecuencia de la SD fue acentuado por el pastoreo.

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0 500 1000 1500 2000 2500

AC IAG

* P<0,05 ** P<0,01

*

*

**

RP corregida (kPa)

Pro

fundid

ad (

m)

24

3.3.3.3. Tasa de infiltración e inestabilidad estructural La TI no fue afectada por el sistema de manejo, ni por el grupo textural (Cuadro 3.2). Sin embargo, se ha observado una tendencia de reducción de la TI en los tratamientos IAG respecto de los AC. Del mismo modo que Proffitt et al. (1995), en esta tesis se observaron grandes variaciones en los resultados de TI hallados a campo, lo que se manifiesta a través de sus altos valores de errores estándar. Consecuencia de ello es que ninguno de los grupos texturales como los manejos se diferenciara significativamente. Franzluebbers y Stuedemann (2008) informan que en diferentes manejos con pastoreo se encontraron una reducción y en algunos casos efectos nulos sobre la TI. El índice de IE no fue afectado por la interacción “grupo textural x manejo”, ni por los factores estudiados (Fig. 3.6). Estos resultados difieren de la mayoría de los resultados hallados en la bibliografía que muestra que la estabilidad estructural decrece consecuencia del pisoteo del ganado (Greenwood y Mackenzie, 2001; Warren et al., 1986b). Posiblemente, el impacto mecánico de las pisadas por la pezuña del ganado no fue suficientemente alto como para destruir los agregados del estrato superficial en los sitios IAG. Similares resultados relacionados con las consecuencia del tránsito de ganado bovino sobre la estabilidad estructural del suelo fueron también observados por Franzluebbers y Stuedemann (2008) y por Quiroga et al (2009). Este caso, ello pudo haber sido así debido a la combinación de alta capacidad de soporte bajo sistemas de SD y la baja carga animal, como los principales factores que previnieron el deterioro de la estructura bajo pastoreo. Figura 3.6. IE para diferentes manejos: AC bajo SD; IAG bajo SD); y el grupo textural. Barras verticales indican error estándar. Letras distintas indican diferencias estadísticas significativas entre manejos.

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

a

a

a

a

IE (

mm

)

IAGIAGFranco limosoAC AC

Franco/franco arenoso

25

a

3.3.4. Análisis de componentes principales El estudio de los componentes principales es un análisis multivariado que permite analizar el conjunto de variables en forma simultánea, determinando nuevas variables integradoras, los componentes principales, las cuales permiten obtener síntesis de la información brindada por numerosas variables medidas a campo. El análisis de componentes principales para las propiedades físicas (DA; RP; CH; contenido de arena, limo y arcilla) y el componente orgánico del suelo (COT; COP y COR) expresado tanto como concentración como en masa para los estratos 0-0,05 m y los 0,05-0,20 m son mostrados en la Figura 3.7 (a, b). El 70 % de la varianza fue explicada por los primeros dos componentes principales para los dos intervalos de profundidad analizadas. Para la capa 0-0,05 m (Fig. 3.7a), el primer eje de componente principal (CP1) explicó el 47 % de la varianza. La fracción arena y la DA tuvieron un peso negativo y fueron opuestos al contenido de limo y arcilla y los componentes orgánicos (COT, COR, COP), expresado como concentración o stock. Este primer eje de CP claramente distinguió los suelos franco limosos respecto de los franco/franco arenosos. El segundo eje (CP2) explicó un 25 % de la varianza. En este eje fueron el CH y RP, las variables que agruparon los sitios por manejo.

Variable Eje 1 p-value Eje 2 p-value Arena -0,35 *** 0,09 Arcilla 0,27 *** -0,08 Limo 0,34 *** -0,09 COTC 0,38 *** 0,11 CORC 0,33 *** -0,26 * COPC 0,30 *** 0,31 * COTM 0,37 *** 0,02 CORM 0,26 ** -0,38 *** COPM 0,30 * 0,29 * DA -0,19 -0,34 ** CH 0,05 0,51 *** RP 0,10 -0,44 *** TI -0,08 0,06

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b

Figura 3.7. Análisis de componentes principales. Los vectores indican el peso relativo de las variables sobre el eje. a) 0-0,05 m; b) 0,05-0,20 m. *:0,05; **: 0,01; ***: 0,001. COTC: COT en concentración; CORC: COR en concentración; COPC: COP en concentración; COTM: COT en masa; CORM: COR en masa; COPM: COP en masa. Para el estrato 0,05-0,20 m, el primer eje (CP1) explicó el 48 % de la variación y el segundo eje (CP2) explicó el 27 %. Las variables y sus pesos fueron similares a las halladas en la capa 0-0,05 m; con la exclusión de MCOP en el CP1; y la DA y CCOR del CP2. Este análisis provee un resumen de la información, y permite reconocer las variables de mayor peso. El análisis de los componentes principales tuvo resultados similares a las halladas en el análisis de ANVA. Los tipos de suelos, representados por la textura superficial y por el CO, fueron la variable que originó la mayor discriminación entre los sitios muestreados (primer eje). En el caso del segundo eje, RP y el CH fueron las principales variables que permitieron distinguir entre los sistemas de producción. En resumen, el CP1 discriminó entre los suelos Argiudoles, caracterizados por alta cantidad de arcilla, limo, por el COT y sus fracciones y el bajo valor de DA; de los suelos Hapludoles. El CP2 fue dominado por la RP, en dirección opuesta al CH, discriminando entre los tratamientos IAG y AC, observándose superficialmente un aumento de la DA en suelos de los sistemas IAG (Cuadro 3.2).

Variable Eje 1 p-value Eje 2 p-value Arena -0,36 *** -0,16 Arcilla 0,26 ** 0,18 Limo 0,36 *** 0,13 COTC 0,39 *** 0,12 CORC 0,36 *** 0,20 COPC 0,19 * -0,45 *** COTM 0,37 *** -0,09 CORM 0,33 *** 0,25 * COPM 0,17 -0,45 *** DA -0,27 *** 0,18 CH 0,07 -0,40 *** RP 0,03 0,46 ***

27

3.4. Conclusiones En general, el estudio regional mostró que la condición física del suelo fue poco afectada por el pastoreo invernal de residuos de cosecha en los sistemas de producción IAG bajo SD. En primer término, la interacción “grupo textural x manejo” sólo se evidenció en la CR del suelo, en la que los suelos franco/franco arenosos en el tratamiento IAG presentaron menor CR, como consecuencia de que la Dmax fue mayor, lo que pone de manifiesto que la potencialidad de densificación de esos suelos es alta. El tratamiento IAG mostró un endurecimiento superficial, evidenciado a través de la lectura en profundidad de la RP. Esta fue la variable que permitió diferenciar los manejos. En relación a la hipótesis que se formuló sobre la mayor impronta del pastoreo sobre suelos franco limosos se rechaza. Se rechaza la hipótesis formulada sobre el incremento del componente orgánico del suelo, El COT y sus fracciones no mostraron diferencias entre los tratamientos AC e IAG, indicando que no existió efecto residual de la pastura sobre esta variable al menos al momento en que se realizaron las determinaciones. Para este ensayo se puede concluir que el CO del suelo no fue la variable que contribuyó con la prevención de la ocurrencia del deterioro estructural por el pastoreo. La implementación de los sistemas IAG no condujo a procesos de compactación, rechazándose la hipótesis, ya que no se correlacionó la DA con la RP.

28

Capítulo 4

Evaluación del estado de compactación y regeneración de

suelos pastoreados bajo siembra directa.

29

4.1. Introducción La estructura superficial del suelo es clave para el ingreso de agua en el perfil, el intercambio gaseoso, y el desarrollo óptimo de los cultivos. Sin embargo, la superficie del suelo se encuentra expuesta a un equilibrio dinámico que involucra procesos de desagregación (e.g. estallido de agregados, ruptura por impacto, etc.), y acciones que tienden a la agregación o regeneración de la estructura; permitiendo al suelo recuperar su forma mediante procesos de resiliencia (Kay, 1990; Drewry et al., 2004). En este equilibro de deterioro y recuperación de la estructura del suelo, intervienen fuerzas de origen natural abiótico (e.g. características texturales y tipos de arcillas, ciclos de humedecimiento – secado, procesos de expansión – contracción, etc.) y biótica (e.g. raíces, fauna del suelo, hifas, etc.), como de origen antrópico (e.g. pasaje de rodados, labranzas, tránsito y pisoteo animal, etc.) (Kay, 1990). Es muy conocido el efecto perjudicial que puede causar el pisoteo por ganado doméstico sobre las propiedades físicas de los suelos (Drewry y Paton, 2000; Greenwood et al., 1997, 1998; Greenwood y McKenzie, 2001). No obstante, estos deterioros de la estructura por compactación pueden ser recuperados a través de procesos naturales (Drewry, 2006). En suelos de textura franca, las posibilidades de regeneración dependen de la acción combinada de mecanismos abióticos (i.e. respuesta de los suelos a los ciclos de humedecimiento-secado) y bióticos (Oades, 1993; Taboada et al., 2004). Sin embargo, en suelos franco limosos Taboada et al. (2004) hallaron que la fragmentación de masas compactas de suelo por los ciclos de humedecimiento – secado parece ser el primer paso necesario, sin el cual no es posible la regeneración. En efecto, opuesto a lo que siempre se supuso acerca de los suelos limosos, estos no son completamente rígidos, sino que son capaces de sufrir significativos cambios de volumen y agrietamiento al secarse (Barbosa et al., 1999; Taboada et al., 2008). Por el contrario, los suelos de textura gruesa poseen un esqueleto rígido, y en ellos lo que prevalece es la estabilización y regeneración biológica de los agregados (Oades, 1993). Greenwood et al. (1998) encontraron que en ausencia de pisoteo animal mejoran las propiedades físicas de los suelos debidas a la actividad biológica y a los ciclos de humedecimiento – secado. La condición física del suelo es recuperada en su plenitud cuando los animales son excluidos completamente (Drewry, 2006), mediante la realización de clausuras (Greenwood y McKenzie, 2001; Zegwaard et al., 1998; Singleton et al., 2000). La imposición de períodos con exclusión del pastoreo mediante clausuras, es uno de los medios más idóneos para poder evaluar la existencia de los efectos del pisoteo, y los tiempos requeridos para la recuperación del suelo (Warren et al., 1986 a y b; Stephenson y Veigel, 1987; Taboada y Lavado, 1993; Greenwood et al., 1998, 1997; Drewry, 2006). Drewry et al. (2004) y Monaghan et al. (2005) han observado patrones cíclicos en relación al comportamiento de suelo, mostrando que eventos de compactación originada por el ganado, son seguidos por una etapa de recuperación natural. Esos tiempos de recuperación pueden diferir en función del estado físico inicial de los suelos y las características intrínsecas de los mismos. En el caso de suelos con 20-30% de arcilla, Greenwood et al. (1998) hallaron mejoras en las propiedades físicas en el término de 12 meses. Sin embargo, estos cambios se darían en un plazo mayor cuando los suelos fueran de texturas más gruesas, asociado con un clima más seco (Braunack y Walker, 1985). Algunas propiedades se recuperan en períodos menores al año, manifestándose la regeneración del suelo en plenitud dentro de los 6 meses después de la finalización del pastoreo (McDowell et al., 2004). También se ha observado que los tiempos de

30

recuperación estan relacionados con el nivel de compactación que presente el suelo (McDowell et al., 2004; Nguyen et al., 1998; Nie et al., 1997). La implementación de sistemas de producción en que los cultivos anuales rotan con pasturas y los suelos no son laboreados, mejoran los indicadores de calidad del suelo y se reducen los procesos erosivos (García-Préchac et al., 2004). No obstante ello, no siempre se asocia con mejoras en el rendimiento de lo cultivos (Siri-Prieto et al., 2009). El efecto positivo de las rotaciones sobre los cultivos se atribuye a distintas causas, entre las cuales se encuentran, el mayor aporte de N, la mejora de la condición física del suelo y la disminución de problemas sanitarios (Russelle et al., 2007). Existe bastante información publicada referida a los efectos de decisiones de manejo en relación al pastoreo (e.g. carga animal, períodos de descanso, tipo de animal, etc) sobre indicadores de producción, composición florística, y arquitectura del canopeo de pastizales y pasturas pastoreadas (Greenwood y McKenzie, 2001; Hamza y Anderson, 2005). En cambio, es aún escasa la información publicada sobre los efectos del pastoreo y del pisoteo animal sobre el desarrollo y el rendimiento de cultivos agrícolas que se siembran posteriormente al pastoreo. El pastoreo durante los barbechos invernales reduce la cantidad de residuo de cosecha en superficie (Terra y García-Préchac, 2002), lo cual generaría potenciales consecuencias negativas, aumentando las pérdidas de agua por evaporación desde el suelo descubierto y disminuyendo la entrada de agua al suelo por reducciones en la infiltración debido al sellado de poros superficiales; ambos efectos pueden conducir a una disminución de la lámina de agua almacenada en el suelo durante el barbecho, pudiendo comprometer el crecimiento y el rendimiento del cultivo subsiguiente. El pastoreo directo durante el barbecho invernal podría afectar el crecimiento del cultivo siguiente e inclusive el rendimiento, como consecuencia de la compactación superficial. En suelos compactados pudieron observarse modificaciones de la morfología y la fisiología vegetal, reduciendo el crecimiento de tallo, lo cual estuvo relacionado con la reducción de la conductancia estomática, la tasa de división y la expansión celular, y la aparición de hojas (Bingham, 2001; Passioura, 2002). La compactación superficial pudo afectar también el crecimiento de raíces (Bengough y Young, 1993; Busscher y Lipiec, 1993; Panayiotopoulos et al., 1994), afectando principalmente el acceso al agua (Tardieu et al., 1991) y a los nutrientes (Hoffman y Jungk, 1995). Las impedancias mecánicas presentes en los suelos han sido identificadas como uno de los principales causantes de la reducción de rendimiento, para numerosos cultivos y en un amplio rango de texturas de suelo (Arvidsson y Hakansson, 1996; Radford et al. 2001; Tennant y Hall, 2001; Dauda y Samari, 2002; Hamza y Anderson, 2002, 2003, 2005; Sadras et al., 2005). En general, las raíces no son capaces de penetrar horizontes compactados (Kirkegaard et al., 1992). La respuesta del sistema radical está relacionada con la dureza que presentan los horizontes compactados (Kirkegaard et al., 1992). Es el caso de lo hallado por Senigagliesi y Ferrari (1993) y Cárcova et al. (1998) para el crecimiento de raíces de maíz que se restringe en horizontes que presentan formas de prismas con presencia de agrietamiento. Por otro lado, para el cultivo de soja Dardanelli et al. (2003) hallaron similares resultados que en maíz. No obstante, Micucci y Taboada (2006) hallaron que el enraizamiento del cultivo de soja de segunda es limitado en horizontes Bt con más de 35 % de arcilla. Radford et al. (2001) observaron que el rendimiento de trigo y maíz fue mayor luego de un período de pasturas. Esto estaría asociado a una mejor estructura superficial y, en consecuencia, un mejor desarrollo radical desde los primeros estadios.

31

La integración del deterioro del suelo y la recuperación natural de la condición física del suelo -sobre todo en aquellos compactados- permitiría comprender y mejorar el sistema de evaluación y de manejo. En general, los estudios realizados han evaluado la recuperación de diferentes tipos de suelo, pero generalmente en diferentes años. Drewry (2006) plantea la inquietud de conocer estudios de regeneración en el corto plazo en diferentes tipos de suelo y simultáneos en el tiempo, ya que la variabilidad meteorológica no permitiría realizar un estudio comparativo en diferentes años. No resulta claro en qué medida el pastoreo incrementa, o no, el estado de compactación de los suelos bajo SD y, cuando ello sucede, cuán rápida es la regeneración o recuperación de las propiedades dañadas. Estas cuestiones relacionadas con los efectos del pastoreo serán abordadas en el presente capítulo. 4.1.1. Objetivos:

1. Evaluar el efecto del pastoreo invernal de rastrojos sobre las propiedades físicas en suelos con distintas texturas, así como también sobre el crecimiento y el rendimiento del cultivo estival (maíz, soja).

2. Analizar el desarrollo de procesos de regeneración a partir de la condición física afectada por el pastoreo.

4.1.2. Hipótesis:

1. El pastoreo invernal causa daños en el estado físico del suelo, cuya magnitud es función del tipo de suelo y de la condición hídrica en el momento del pastoreo.

2. Los efectos del pastoreo de residuos invernales son menos marcados en suelos de textura más gruesa debida a su mayor capacidad portante.

3. Durante los períodos invernales y en ausencia de pastoreo las propiedades físicas del suelo mejoran respecto de uno pastoreado.

4. El estado físico de suelos pastoreados mejora con rapidez durante los períodos de cultivo.

5. El pastoreo invernal de residuos de cosecha disminuye la lámina de agua útil a la siembra del cultivo estival. Esta menor disponibilidad hídrica condiciona el crecimiento y el rendimiento de los cultivos estivales subsiguientes.

6. En años con buena disponibilidad hídrica, los rendimientos de los cultivos no son afectados negativamente por el tránsito del ganado durante el período invernal.

4.2. Materiales y métodos 4.2.1. Descripción de perfiles modales Se condujeron ensayos en suelos con diferente textura superficial. Los suelos bajo estudio fueron un Argiudol Típico de la Serie Hansen (com. pers.), y un Hapludol Típico de la Serie María Teresa (INTA, 1985). A continuación se presentan las descripciones de los perfiles modales de los sitios bajo estudio.

32

Serie Hansen (com. pers.) Argiudol Típico, limosa fina, mixta, térmica. La Serie Hansen son suelos profundos y bien drenados de planos altos con muy escasa pendiente. El perfil modal ha sido identificado en el centro del departamento de Caseros, provincia de Santa Fe. El perfil está formado por un horizonte superficial de 18 cm de espesor promedio (horizonte Ap) de textura franco limosa con un 23 % de arcilla y muy bien estructurado. Le sigue un horizonte transicional (BA) que comparte características del horizonte superficial y del subsuelo. A partir de los 25 cm aparece un subsuelo de textura franco arcillo-limosa (horizonte Bt), con barnices brillantes sobre las caras de los agregados estructurales y unos 50 cm de espesor. El material original del suelo (horizonte C) se alcanza a 1 m de profundidad, existiendo un nivel transicional (BC) entre el subsuelo y los materiales originales. El sustrato es un material franco limoso; suelto y muy friable que contiene un 22% de arenas en las cuales predomina la fracción muy fina. Por debajo del 1,50 m suele contener calcáreo en forma de carbonatos libres en la masa. Descripción del perfil típico: El perfil representativo de este suelo fue estudiado a 7 km al suroeste de la localidad de Arteaga, departamento de Caseros, en la provincia de Santa Fe. Ap 0-17 cm; pardo grisáceo oscuro (10YR 4/2) en seco y pardo muy oscuro (10 YR

2/2) en húmedo; franco limoso; estructura en bloques subangulares medios y gruesos moderados que rompen en granular, friable; abundantes raíces; límite inferior abrupto, suave.

BA 17-26 cm; pardo grisáceo (10YR 5/2) en seco y pardo grisáceo muy oscuro (10 YR 3/2) en húmedo; franco arcillo limoso; estructura en bloques angulares y subangulares medios, débiles; extremadamente duro en seco (formación de “piso de arado”); ligeramente plástico, ligeramente adhesivo; barnices (“clay skins”) escasos; moteados finos, débiles; escasas raíces; límite inferior claro y suave.

Bt1 26-49 cm; pardo grisáceo (10YR 5/2) en seco y pardo oscuro (7,5 YR 3/2) en húmedo; franco arcillo limoso; estructura en prismas irregulares, medios moderados que rompe en prismas y bloques subangulares; friable, plástico, adhesivo; barnices (“clay skin”) de color pardo grisáceo muy oscuro (10 YR 3/3) abundantes; escasas raíces; límite inferior claro, suave.

Bt2 49-72 cm; pardo (7,5 YR 4/3) en seco y pardo a pardo oscuro (7,5 YR 4/4) en húmedo; franco arcillo limoso; estructura en prismas irregulares medios moderados; friable; ligeramente plástico, ligeramente adhesivo; barnices (“clay skin”) comunes, límite inferior gradual.

BC 72-101 cm; pardo (7,5 YR 5/3) en seco y pardo a pardo oscuro (7,5 YR 4/4) en húmedo; franco limoso; estructura en prismas irregulares medios débiles que rompe en bloques subangulares medios débiles; friable; ligeramente plástico, ligeramente adhesivo; barnices (“clay skin”) escasos; límite inferior difuso.

C1 101-148 cm; pardo claro (7,5 YR 6/4) en seco y pardo (7,5 YR 5/4) en húmedo; franco limoso; masivo; muy friable; escasos y finos durinódulos; límite inferior abrupto, ondulado.

C2k 148-200 cm; pardo claro (7,5 YR 6/4) en seco y pardo (7,5 YR 5/4) en húmedo; franco limoso; masivo; muy friable; abundantes carbonatos libres en la masa; concreciones calcáreas abundantes.

33

Serie María Teresa (INTA, 1985) Hapludol Típico, franca gruesa, mixta, térmica. La Serie María Teresa es un suelo profundo, oscuro, de escaso desarrollo, profundo y excesivamente drenado, que ocupa un paisaje de medias lomas y sectores planos-cóncavos del relieve medanoso del suroeste del departamento General López, provincia de Santa Fe. El suelo superficial (A) es de textura franco arenosa (con 15 % de arcilla), es de estructura en bloques, débiles. A los 24 cm de profundidad se encuentra el horizonte B2, con textura franca, la estructura es en bloques, no se presentan barnices de arcillas. En forma gradual se llega hasta el horizonte C de textura franco arenosa, con 70 % de arenas, predominanado las muy finas entre 50 y 100 µm. Los suelos de esta serie son bien drenados Descripción del perfil típico: El perfil tipo que representa a esta serie fue estudiada a 13 km al SW de la localidad de Teodelina en el departamento General López, provincia de Santa Fe y se describe a continuación: A 0-24 cm; pardo grisáceo muy oscuro (10YR 3/2) en húmedo; franco arenoso;

estructura en bloques subangulares medios moderados; muy friable en húmedo y blando en seco; límite inferior claro y suave.

B1 24-32 cm; pardo grisáceo muy oscuro (10 YR 3/2) en húmedo; franco; estructura en bloques subangulares medios moderados a bloques angulares irregulares; friable en húmedo y ligeramente duro en seco; ligeramente plástico y ligeramente adhesivo; límite inferior claro y suave.

B2 32-60 cm; pardo oscuro (7,5 YR 4/4) en húmedo; franco; estructura en bloques angulares irregulares gruesos fuertes a bloques subangulares medios fuertes; en húmedo friable y en seco duro; ligeramente plástico y ligeramente adhesivo; límite inferior claro y suave.

B3 60-80 cm; pardo (7,5 YR 5/4) en húmedo; franco; estructura en bloques subangulares gruesos moderados; ligeramente plástico y ligeramente adhesivo; friable en húmedo y ligeramente duro en seco; límite inferior gradual y suave.

C 80 a 120 cm; pardo (7,5 YR 5/4) en húmedo; franco; estructura masivo, en húmedo muy friable y en seco suelto.

4.2.2. Descripción de ensayo y momentos de muestreo y mediciones Los ensayos se instalaron en lotes de establecimientos bajo sistemas IAG en SD, cuyas características de los sistemas de producción fueron descriptas en el Capítulo 3. Los lotes en los que se llevó a cabo los ensayos se encontraban en el período agrícola de la rotación. La carga manejada durante el pastoreo invernal es de 1,1 vaca ha-1, con pastoreo continuo, y durante 4-5 meses. Los experimentos constaron de dos tratamientos: a) pastoreado (P): pastoreo invernal del ganado de residuos de cosecha y malezas; b) no pastoreado (NP): mediante alambrado eléctrico se clausuró la entrada al ganado durante el invierno, continuando con el manejo y actividades habituales en torno a la siembra y el desarrollo de los cultivos. El número de parecelas fue de tres para cada tratamiento y lote, con un tamaño por parcela de 10 x 15 m aproximadamente. En cada una de las parcelas se obtuvieron

34

submuestras que son detalladas en cada determinación (Apartado 4.2.4) los cuales fueron promediados para cada parcela. En relación a la circulación de maquinarias por los lotes en los que se instalaron los ensayos se transitó para las operaciones de siembra y cosecha de cultivos. Este tránsito se realizó tanto en las parcelas de los tratamientos P como NP. Los experimentos se iniciaron cuatro años después de la ruptura de la pastura, es decir, en mitad de la fase agrícola. Los muestreos se realizaron durante cuatro años: 2005, 2006, 2007, y 2008. Los muestreos fueron realizados en diferente momentos a lo largo de los cuatro años, a saber: a- antes del pastoreo (abril-mayo) (AP); b- después del pastoreo (septiembre-octubre) (DP); c- etapa vegetativa (V); d- floración (Fl); e- antes de las cosecha (marzo) (COS). En la descripción de las determinaciones realizadas (Apartado 4.2.4) se especifican los momentos en que fueron tomadas. Los momentos fueron seleccionados con el objeto de poder observar los efectos sobre las propiedades físicas medidas en el suelo, consecuencia del pastoreo del ganado, o bien cuantificar variables que se relacionaran directamente con el cultivo (maíz o soja). La secuencia de cultivos seguida en estos establecimientos fue maíz– soja. Durante el primer año de muestreo (2005), el cultivo que se sembró fue maíz, en el 2006 siguió en la rotación el cultivo de soja, y nuevamente maíz en el 2007. El muestreo concluyó en el año 2008 en el momento después del pastoreo. 4.2.3. Caracterización de los suelos y precipitaciones Para la caracterización del suelo se obtuvieron muestras compuestas, conformadas cada una a partir de 5 submuestras de cada parcela. El muestreo se estratificó en dos capas, 0-0,05 y 0,05-0,20 m. Estas muestras compuestas fueron analizadas en laboratorio para: a- COT por análisis de combustión húmeda (Nelson y Sommers, 1996); b- pH (1:2,5 relación suelo:agua); c- análisis de tamaño de partículas por el método de la pipeta (Soil Conservation Service, 1972), para así obtener la clasificación del tipo textural; d-determinación del punto de marchitez (PMP) mediante olla de presión de Richards (Dane y Hopmans, 2002). Durante el estudio, la precipitación fue registrada mediante la utilización de pluviómetros ubicados próximos a las áreas experimentales. 4.2.4. Determinaciones 4.2.4.1. Suelo: Densidad aparente: Se determinó la DA del suelo con cilindros de 100 cm3 de volumen (Burke et al., 1986), en los momentos antes del pastoreo, después del pastoreo y antes de la cosecha. Las muestras fueron guardadas y colocadas en conservadora para ser transportadas al laboratorio, donde fueron procesadas dentro de las 24 hs. En cada parcela se tomaron cuatro repeticiones de los estratos 0-0,05 y 0,05-0,10 m. Se retiraron los datos de la primera fecha del suelo Argiudol debido a que se muestreó con un cilindro diferente al utilizado en el muestreo de las otras fechas.

35

Resistencia a la penetración y contenido hídrico del suelo: La RP fue medida antes y después del pastoreo, en el estadío vegetativo, a floración y antes de la cosecha. Las repeticiones fueron cinco por parcela. La RP del suelo fue determinada desde superficie hasta los 0,40 m de profundidad y fue registrada cada 0,025 m de intervalo usando un penetrómetro digital de tipo estático (Fieldscout SC-900 ®) con un ángulo de punta igual a 30º. El CH acompañó el dato de RP del suelo y fue determinado en muestras compuestas para las capas 0-0,05; 0,05-0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,30; 0,30-0,40 m. Los datos obtenidos de la RP y el CH permitieron establecer relaciones para la corrección de la RP por la humedad del suelo. Tasa de infiltración: La TI se determinó a campo usando el método de anillo simple desarrollado por Soil Quality Institute (1999). El anillo del infiltrómetro de 0,15 m de diámetro fue clavado hasta los 0,08 m, y la superficie expuesta dentro del anillo fue cubierta por un plástico. Se procedió a una aplicación de una lámina de agua destilada igual a 444 mL dentro del anillo, y removiendo el plástico se tomó el tiempo requerido para la infiltración de la primera lámina de agua (infiltración 1). Esta lámina fue utilizada para homogeneizar la humedad del suelo. Después de la determinación de la tasa de infiltración 1, fue aplicada una segunda lámina de 444 mL de agua destilada de la misma manera que se había realizado previamente, y se tomó el tiempo de infiltración nuevamente (infiltración 2). Esta TI refleja la infiltración básica del suelo. Se realizó una primera determinación en el momento después del pastoreo 2005. Las determinaciones continuaron en los siguientes años en los momentos antes y después del pastoreo, con dos repeticiones por parcela. Inestabilidad estructural: Se tomaron dos muestras de suelo no disturbadas (0-0,20 m) por parcela para determinarles el IE, como fue descripto por De Leenheer y De Boodt (citado por Burke et al., 1986). Las muestras fueron tomadas en los momentos antes y después del pastoreo, y antes de la cosecha. El IE resultó de la diferencia entre el diámetro medio de los agregados tamizados en seco (tamices de 4,8; 3,4; 2 mm de aperturas de mallas) y los tamizados en húmedo (tamices de 4,8; 3,4; 2; 1; 0,5 y 0,25 mm de aperturas de mallas). Cuanto mayor es esta diferencia, la estabilidad estructural es menor. Después del tamizado en seco, los agregados del suelo fueron tamizados en húmedo durante 5 min en un equipo tipo Yoder. Los agregados fueron previamente humedecidos, para minimizar el estallido (“slaking”) de los agregados secos. Distribución en el tamaño de poros: En el último muestreo (después del pastoreo 2008) se tomaron muestras, de los tratamientos P y NP, en anillos de PVC (0,05 m de diámetro) en el intervalo de 0-0,10 m de profundidad. Estos se utilizaron para conocer la distribución de los tamaños de poros (DTP). Para la obtención de este dato se utilizó el método de la desorción de agua mediante el sistema de porosímetros descripto por Danielson y Sutherland (en Klute 1986) (Fig. 4.2). La muestra se colocó en la parte superior del porosímetro sobre la placa porosa (x), se procedió a la saturación de la misma mediante el agregado de

36

mercurio para generar una base de agua libre sobre la placa y luego la saturación de la misma por ascenso capilar. Luego se equilibraron los niveles de mercurio interno (y) y externo (z). Una vez alcanzado el equilibrio, se procedió a descender el nivel externo (z) de mercurio 1 cm. Alcanzado el nuevo equilibrio se tomó nota de la distancia entre el menisco interno (y) y externo (z). Y así, progresivamente, se bajaron 2,5; 5; 7,5; 10; 12 cm, se tomaron las distancias finales de los niveles de mercurio en el equilibrio para cada uno de los puntos de descenso. Cuando se finalizaron las lecturas, se retiró la muestra y se secó a 105 ºC, para conocer la humedad final y así poder realizar los cálculos que se presentan en las Ecuaciones 4.1 - 4.6. Figura 4.1. Esquema de un porosímetro indicando los niveles de interés y partes componentes. CHv= CHg*DA [4.1] Siendo: CHv: contenido hídrico volumétrico CHg=CH final+Dagua*(af-a)/wk [4.2] Siendo: CH final: contenido hídrico gravamétrico final de la muestra secada a estufa (105ºC); Dagua: densidad del agua; af: valor de a al final; w: peso del suelo seco; k: factor de calibración. DA=1/[(CHg al equilibrio nº1) + (1/Dp)] [4.3]

(a)

(x)

(y)

(b)

(z)

Placa porosa

Embudo

Punto ingreso de mercurio

Bureta

Robinete

Continuo de agua

Continuo de mercurio

37

Cálculo del diámetro de los poros más grandes llenos de agua en cada equilibrio (máximo diámetro de poros saturados): dp = 4σ * 105 / Dagua * g * h (succión mátrica con agua) [4.4] Siendo: dp: diámetro máximo de poros saturados; σ: tensión superficial; Dagua: densidad del agua; g: aceleración de la gravedad; h: succión mátrica con agua. h = a + DHg * b [4.5] Siendo: DHg: densidad del mercurio St = (1- (DA/Dp) [4.6] Siendo: St: saturación Lámina de agua Previo al momento de la siembra de los cultivo (e.g. maíz o soja) se tomaron muestras compuestas de suelo para determinar el CH gravimétrico estratificado cada 0,20 m hasta 1 m de profundidad. A partir del CH gravimétrico se obtuvo la lámina de agua hasta 1 m de profundidad utilizando la siguiente ecuación: LA (mm) = [(CHg (g g-1) * DA (g cm-3)) / Dagua (g cm-3)] * profundidad (mm) [4.7] Siendo: LA: lámina de agua; CHg: CH gravimétrico; DA: densidad aparente; Dagua: densidad del agua Se extrajeron una muestra por estrato por parcela de DA hasta 1 m de profundidad (cada 0,20 m) obtenida una única vez para la determinación de la LA. 4.2.4.2. Cultivos: Se determinaron la biomasa aérea seca acumulada y el rendimiento de los cultivo al momento de la cosecha. Para ello se recolectaron a mano 2 m lineales de plantas en cada parcela y se recogieron las espigas o vainas correspondientes a 4 m lineales de plantas seleccionados al azar en cada parcela, para determinar el rendimiento de los cultivo. Todo el material vegetal fue secado en estufa a 60 ºC hasta peso constante, siendo los resultados expresados en materia seca (MS). 4.2.4.3. Estadística La dinámica de las variables para los tratamientos P y NP fue analizada como medidas repetidas en el tiempo. Este tipo de análisis se debe a que la evaluación de las variables en el tiempo no cumple con uno de los supuestos del análisis clásico que es la independencia de los datos. El modelo planteado fue mixto, y se utilizó PROC MIXED (SAS Institute). En el análisis se testearon tres estructuras de covarianza (VC, CSH y ARH (1)) (Littell et al., 1998). La estructura de covarianza (VC) resultó ser la mejor de acuerdo con el criterio de información Akaike (AIC; Akaike, 1974).

38

Para la evaluación de la RP y su corrección por el CH promedio, en primer término se realizó el testeo de las regresiones entre la RP y CH para cada tratamiento y cada estrato, se compararon sus coeficientes (Cuadro 9.1 y 9.6). Cuando estos análisis no presentaron diferencias entre tratamiento (P=NP), se trazaron nuevas regresiones por estrato integrando los datos de ambos tratamientos (Cuadro 9.2 y 9.7). Finalmente, se analizaron tanto las ordenadas al origen como las pendientes contrastando los estratos (Cuadros 9.3, 9.4, 9.8 y 9.9). Cuando no existieron diferencias entre los estratos, los mismos se agruparon y se trazaron regresiones en conjunto utilizadas para la corrección de los valores de RP (Cuadros 9.5 y 9.10). La biomasa vegetal, el rendimiento de los cultivos, la lámina de agua, y la distribución de tamaños de poros fueron analizados mediante ANVA. Cuando se encontraron efectos significativos, se utilizó el test de diferencias mínimas significativas (least significant difference –LSD-) para comparar las medias de los tratamientos (Statistix 8.0). 4.3. Resultados 4.3.1. Suelos: 4.3.1.1. Caracterización de los suelos y precipitaciones Los suelos fueron caracterizados al inicio del estudio a través de diferentes variables. El contenido de MO fue 52,0 g kg-1 en la capa 0-0,05 m y 31,8 g kg-1 en la capa 0,05-0,20 m para el suelo Argiudol Típico. Para el suelo Hapludol Típico el contenido de MO fue 34,0 g kg-1 de MO en la capa 0-0,05 m y 20,2 g kg-1 en la capa 0,05-0,20 m. El pH fue 6,36 y 6,10 en promedio para el suelo Argiudol y el suelo Hapludol, respectivamente. Respecto de la distribución de partículas el suelo Argiudol presentó 218 g kg-1 de arcilla, 681 g kg-1 de limo; y 101 g kg-1 de arena; y en el mismo orden, el suelo Hapludol mostró 117 g kg-1; 395 g kg-1 y 488 g kg-1. Las precipitaciones durante los períodos de pastoreo fueron, en general, bajas en los dos suelos evaluados (Fig. 4.2).

39

Figura 4.2. Precipitación acumulada de cada período para el suelo Hapludol Típico (a), y Argiudol Típico (b).

0

50

100

150

200

Pastoreo Maíz Pastoreo Soja Pastoreo Maíz Pastoreo

700

750

800

850

900

950

1000

1050

1100

Pre

cipitaci

ones

acu

mula

das

(mm

período

-1)

0

50

100

150

200

Pastoreo Maíz Pastoreo Soja Pastoreo Maíz Pastoreo

600650700750800850900950

100010501100115012001250

Pre

cipitaci

ones

acu

mula

das

(mm

período

-1) a

b

40

4.3.1.2. Evaluación de cambios del estado físico Densidad aparente La DA en el estrato 0-0,05 m del suelo Argiudol Típico fue afectada por la interacción “tratamiento x fecha” (Fig. 4.3 a). Esta interacción obedeció a los cambios en DA, que se presentaron en el primer año de muestreo (2005). En lugar de los aumentos esperados de DA a consecuencia del pastoreo en condiciones de alta humedad de suelo de acuerdo a las precipitaciones caídas durante ese período (Fig. 4.2), se observó un descenso de DA luego del pastoreo. Este comportamiento del suelo será explicado y discutido en detalle en el Capítulo 5 de esta tesis (Fernández et al., 2010). Esta interacción no se observó en la capa 0,05-0,10 m del Argiudol Típico (Fig. 4.3 b). La densidad del estrato superficial, a pesar de copiar la dinámica del estrato 0-0,05 m, las diferencias estadísticas se presentaron entre fechas. En los años 2006, 2007 y 2008, no se observaron diferencias en la DA del tratamiento P respecto del tratamiento NP, en ninguna de las dos capas. En el suelo Hapludol Típico la DA no presentó interacción entre los factores y sólo fue afectada por la fecha de muestreo (Fig. 4.3 c, d). En los dos estratos evaluados se observaron suaves fluctuaciones de la DA del suelo en torno a 1,45 Mg m-3.

41

Figura 4.3. DA en función del tiempo en días a partir de iniciado el ensayo. Argiudol Típico: 0-0,05 m (a); 0,05-0,10 m (b); Hapludol Típico: 0-0,05 m (c); 0,05-0,10 m (d). El período indicado con barra negra en la parte superior del gráfico corresponde al período de pastoreo invernal de rastrojo, y en la barra blanca se señala el cultivo estival correspondiente a ese año. La línea vertical punteada indica la cosecha del cultivo estival. T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05. Resistencia a la penetración Resistencia a la penetración no corregida por el contenido hídrico promedio Los valores de RP que se presentan en este apartado se corresponden a los hallados con las CH del suelo al momento de la medición. La RP del suelo Argiudol Típico no fue afectada por la interacción “tratamiento x fecha”, pero si por la fecha de muestreo (P<0,05) en todas las estratos evaluados (Figura 4.4 a-e). A partir del estrato 0,05-0,10 m se ha superado en diversas oportunidades el umbral crítico (2000 kPa), medido con penetrómetros de cono con 30° de ángulo en su punta, por encima del cual se afecta el crecimiento radical (Gupta y Allmaras, 1987; Glinski y Lipiec, 1990). El pastoreo no afectó a la RP, pues el factor tratamiento no fue significativo en ninguno de los estratos. En 2005 y 2006 en el momento de floración y en 2008 después del pastoreo los valores de RP fueron superiores al límite máximo (4000 kPa) de medición del penetrómetro

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

DA (

Mg

m-3)

Días desde iniciado el ensayo

c

T = 0,7227

F = 0,0023

TxF = 0,9859a

aabab

aab

c

abab

b b

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

DA (

Mg

m-3)

Días desde iniciado el ensayo

c

T = 0,7227

F = 0,0023

TxF = 0,9859a

aabab

aab

c

abab

b b

1,00

1,10

1,20

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1,50

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0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

DA (

Mg

m-3)

Días desde iniciado el ensayo

d

T = 0,1442

F = 0,0094

TxF = 0,7971aa

abab

a

ab

c

abab

bb

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

DA (

Mg

m-3)

Días desde iniciado el ensayo

d

T = 0,1442

F = 0,0094

TxF = 0,7971aa

abab

a

ab

c

abab

bb

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

e

bcd

f

f

cd

cdabcd

abca

a

abc

ab

cd

bc

d

d

abc

abc

T = 0,7872

F < 0,0001

TxF = 0,0028

aD

A (

Mg

m-3)

Días desde iniciado el ensayo

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

e

bcd

f

f

cd

cdabcd

abca

a

abc

ab

cd

bc

d

d

abc

abc

T = 0,7872

F < 0,0001

TxF = 0,0028

aD

A (

Mg

m-3)

Días desde iniciado el ensayo

1,00

1,10

1,20

1,30

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0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

c

e

d

c

aab b

b ab

c

T = 0,5188F < 0,0001

TxF = 0,1610b

DA (

Mg

m-3)

Días desde iniciado el ensayo

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

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0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

c

e

d

c

aab b

b ab

c

T = 0,5188F < 0,0001

TxF = 0,1610b

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

c

e

d

c

aab b

b ab

c

T = 0,5188F < 0,0001

TxF = 0,1610b

DA (

Mg

m-3)

Días desde iniciado el ensayo

42

utilizado, esto hizo que no se pudieran registrar los datos en esos momentos. Esta situación se aduce a los bajos CH del suelo en el momento de medición (Fig. 4.2)

Figura 4.4. RP sin corregir por el CH en función de los días desde iniciado el ensayo en el suelo Argiudol Típico, 0-0,05 m (a), 0,05-0,10 m (b), 0,10-0,20 m (c), 0,20-0,30 m (d), y 0,30-0,40 m (e). T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05. Del mismo modo, en el suelo Hapludol Típico la RP tampoco fue afectada por la interacción “tratamiento x fecha” en ninguno de los estratos, pero si por la fecha de

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

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P

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maíz soja maíz

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P

NP

maíz soja maíz

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P

NP

maíz soja maíz

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NP

maíz soja maíz

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4500

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P

NP

maíz soja maíz

aT = 0,0639

F < 0,0001

TxF = 0,2539

cd

efg

def

i

cd

fg

bcd

gh

hi

abca

abcde

ab

bT = 0,2360

F < 0,0003

TxF = 0,8548

cdee

de

f

ab

cd

a

de

f

ab

bcabc

cd

bc

cT = 0,7000

F < 0,0002

TxF = 0,9171

deee

f

ab

cd

a

e

f

a

cd

bc

e e

T = 0,5658

F < 0,0001

TxF = 0,1896

cdddef

i

cdb

bcd

gh

hi

abca abc

de

ab

d

T = 0,9834

F < 0,0001

TxF = 0,9747

cd

cde

deff

c

ab

b

cde

f

bcd

a

efdef

e

RP (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

43

muestreo (Fig. 4.5 a-e). El valor umbral de 2000 kPa de RP ha sido superado en particular en los estratos 0,05-0,10 y 0,10-0,20 m (Gupta y Allmaras, 1987; Glinski y Lipiec, 1990). Del mismo modo que lo señalado en el suelo Argiudol, en los momentos de floración de 2005 y 2006 y después del pastoreo en 2008 los valores de RP no pudieron ser registrados debido a que los mismos excedían el límite (4000 kPa) de medición del penetrómetro utilizado. Figura 4.5. RP sin corregir por el CH en función de los días desde iniciado el ensayo en el suelo Hapludol Típico, 0-0,05 m (a), 0,05-0,10 m (b), 0,10-0,20 m (c), 0,20-0,30 m (d), y 0,30-0,40 m (e). T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maízmaíz soja maízmaíz soja maíz

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

a T = 0,6712

F < 0,0001

TxF = 0,1616

a

de de

f

bcdbcd

dee

f

bc

e

cd

f

b

bT = 0,1332

F < 0,0001

TxF = 0,9615

d

a

e

f

ababc abc

e

f

cdcd

abc

e

bcd

cT = 0,4882

F < 0,0001

TxF = 0,9999

e

ab

ghi

a

cabc

de

j

cdc

efg

bc

dT = 0,2567

F < 0,0001

TxF = 0,5718

cdbc

effg

bb

a

de

g

bb

ef

def

b

dT = 0,1332

F < 0,0001

TxF = 0,9615

defeffg

fg

bcb

a

ghh

bcdcde

fgfg

bc

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

dT = 0,1332

F < 0,0001

TxF = 0,9615

defeffg

fg

bcb

a

ghh

bcdcde

fgfg

bc

0

500

1000

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

RP (

kPa)

Días desde iniciado el ensayoR

P (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

44

Relación entre la resistencia a la penetración y el CH del suelo Las mediciones de RP están afectadas por el CH edáfico al momento de la determinación (De León González et al., 1998; da Silva et al., 2003; Hamza y Anderson, 2005). Por lo tanto, es importante diferenciar si los cambios en la RP se deben a variaciones en el CH o son consecuencia del tratamiento. La corrección de la RP por el CH promedio permite evaluar el efecto del tratamiento (Apéndice 2). Además, el análisis estadístico realizado permitió agrupar los datos en dos estratos (0-0,05 m y 0,05-0,40 m) y de cuyas regresiones se utilizaron las pendientes para la estandarización (Apéndice 2). Para el suelo Argiudol Típico se ajustaron rectas que explicaron alrededor del 50 % de la variabilidad de la RP a través del CH edáfica en todas las capas (Fig. 4.6 a). Para el suelo Hapludol Típico los coeficientes de determinación fueron inferiores que en el Argiudol. Sin embargo, se ajustaron dos rectas también, para las capas 0-0,05 m y 0,05-0,40 m (Fig. 4.6 b). Figura 4.6. RP en función del CH del suelo para el suelo Argiudol Típico (a); y el suelo Hapludol Típico (b).

y = -5,8795x + 2508,2

R2 = 0,4161

y = -8,9412x + 3467,5

R2 = 0,3055

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 100 200 300 400 500

0-0,05 m

0,05-0,40 m

CH (g kg-1)

RP (

kPa)

y = -16,483x + 5760,9

R2 = 0,5288

y = -6,0985x + 2807,5

R2 = 0,4889

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 100 200 300 400 500

0-0,05 m

0,05-0,40 m

RP (

kPa)

CH (g kg-1)

a

b

45

Resistencia a la penetración corregida por el CH promedio En base a las regresiones presentadas en las Figuras 4.6 (a y b), los valores de RP fueron expresados al CH promedio de los hallados en los suelo durante el período de duración de los ensayos. Esto permite la comparación entre tratamientos y su análisis en el tiempo. Los resultados de la RP corregida se presentan en la Figura 4.7 para el suelo Argiudol Típico y en la Figura 4.8 para el suelo Hapludol Típico. Las variaciones temporales de RP corregida para el suelo Argiudol Típico (Fig. 4.7) fueron más atenuadas que las de RP no corregida (Fig. 4.4). Sólo en la capa 0-0,05 m la RP corregida fue afectada significativamente (P<0,05) por la interacción “fecha x tratamiento” (Fig. 4.7 a). En los estratos más profundos sólo hubo variaciones significativas en RP entre fechas de medición (Fig. 4.7 b-e).

46

Figura 4.7. RP corregida por el CH del suelo en función de los días desde iniciado el ensayo para los tratamientos P y NP en el suelo Argiudol Típico; para los estratos 0-0,05 cm (a), 0,05-0,10 m (b), 0,10-0,20 m (c), 0,20-0,30 m (d), 0,30-0,40 m (e). T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

T = 0,9694

F < 0,0001

TxF = 0,0241

e

abcdabc

i

ab

abcd

bcd

cd bcdabcabcd abc

de

ab

a

abc

e

cdcdd

cd cd

abcabcd

d

cd

aabc

abc

T = 0,3255

F < 0,0029

TxF = 0,8673

ababab

c

abab

ab

ab ab

abb

abab

ab

b

T = 0,9987

F < 0,0013

TxF = 0,7782

aba

b

c

abab

ab

ab ab

a

a abab ab

c

deabc

e

f

bccd abc

abc

cde

a

abc

ab

abc abc

d T = 0,4123

F < 0,0005

TxF = 0,9401

cdebc

de

f

ef

abbc

bcd bcd

a

bcd

abbcd

bcd

eT = 0,6038

F < 0,0001

TxF = 0,8220

RP c

orr

egid

a p

or

hum

edad (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP c

orr

egid

a p

or

hum

edad (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP c

orr

egid

a p

or

hum

edad (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP c

orr

egid

a p

or

hum

edad (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP c

orr

egid

a p

or

hum

edad (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

47

En el Hapludol Típico la RP corregida por el CH medio fue afectada significativamente (P<0,05) por la interacción “tratamiento x fecha” (Fig. 4.9 a, b, d, e), excepto en el estrato 0,10-0,20 m (Fig. 4.8 c). La dinámica de la RP fue más acentuada cuando se la corrigió por el CH, mostrando que éstos fueron mucho más amplios que los encontrados en el suelo Argiudol Típico. Figura 4.8. RP corregida por el CH del suelo en función de los días desde iniciado el ensayo para los tratamientos P y NP en el suelo Hapludol Típico; para los estratos 0-0,05 m (a), 0,05-0,10 m (b), 0,10-0,20 m (c), 0,20-0,30 m (d), 0,30-0,40 m (e). T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

a T = 0,8735

F < 0,0001

TxF = 0,0173

defde

efg

aababc

g

h

cd

ab

abc

g

d

h

h

a

fg

h

g

bcd

h

def d

bcd

bT = 0,0002

F < 0,0001

TxF = 0,0517a

a

c

f

b

a

b

e

g

b

de

a

cd

a

cT = 0,0068

F < 0,0001

TxF = 0,5658

aab

d

e

bc

ab

c

e

f

abc

d

a

dc

P < NP

P < NP

efdef

hijjklm

bccd

de

lmn

n

efg

jklm

a

fgh

ghi

ijkl

de

mn

efg

klm

de

lmn

o

lmn

efgefg

ab

hijk

dT = 0,0024

F < 0,0001

TxF = 0,0342

efghefgh

hijijk

bc

cdef

jklm

efgh

lm

a

defg

fghi

jkl

cd

klm

fghi

ijk

cde

lm

n m

fghiefgh

a

ghi

de

RP c

orr

egid

a p

or

hum

edad (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP c

orr

egid

a p

or

hum

edad (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP c

orr

egid

a p

or

hum

edad (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP c

orr

egid

a p

or

hum

edad (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

RP c

orr

egid

a p

or

hum

edad (

kPa)

Días desde iniciado el ensayo

T = 0,0012

F < 0,0001

TxF = 0,0015

48

Tasa de infiltración En el suelo Argiudol, la TI no fue afectada por la interacción “tratamiento x fecha” ni tampoco por los pastoreo (Fig. 4.9). La TI mostró una caída considerable que luego se mantuvo en los diferentes momentos de medición.

Figura 4.9. TI en función de los días desde iniciado el ensayo para los tratamientos P y NP en Argiudol Típico. T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05. En el Hapludol la TI tampoco fue afectada por la interacción entre factores, ni por el pastoreo (Fig. 4.10). La fecha de medición fue el principal factor de variación de la infiltración, con diferencias significativas entre fechas (P<0,05).

0

50

100

150

200

250

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

T = 0,3701

F < 0,0001

TxF = 0,5785ab

a

a

a

cc

c

bc

TI

(mm

h-1)

Días desde iniciado el ensayo

49

Figura 4.10. TI en función de los días desde iniciado el ensayo para el tratamiento P y NP en Hapludol Típico. T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05. Inestabilidad estructural En el suelo Argiudol el índice de IE fue afectado significativamente por la interacción “tratamiento x fecha” (Fig. 4.11). Los valores de IE fueron mayores al comienzo y al final del período de ensayo.

0

50

100

150

200

250

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

T = 0,8524

F < 0,0022

TxF = 0,9863

b

aab

c

bab

b

TI

(mm

h-1)

Días desde iniciado el ensayo

50

Figura 4.11. IE en función de los días desde iniciado el ensayo para el tratamiento P y NP en el Argiudol Típico. T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05. En cambio, la IE del Hapludol no fue afectada por la interacción “tratamiento x fecha” (Fig. 4.12), presentando diferencias significativas entre fechas de muestreo pero no entre tratamientos. Del mismo modo, que en otras variables, la IE de este suelo presentó variaciones temporales más atenuadas respecto del Argiudol.

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

T = 0,0277

F < 0,0001

TxF = 0,0351

def

b

c

gh

cdefdef

cd

cb cde

cd

cdgh

ghh

cdefefg

cd

cdef

fg

a

b

IE (

mm

)

Días desde iniciado el ensayo

51

Figura 4.12. IE en función de los días desde iniciado el ensayo para el tratamiento P y NP en el Hapludol Típico. T: p-value del tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Letras distintas indican diferencias significativas de la interacción o de los factores cuando el P<0,05. 4.3.1.3. Análisis de la regeneración de los suelos Densidad aparente La diferencia (∆) entre la DA post y la DA pre de los distintos períodos del estudio (i.e. después y antes del pastoreo, después y antes del cultivo, y después y antes de la operación de cosecha) (Cuadro 4.1 - 4.6) permitió realizar una evaluación del efecto de las fuerzas exógenas sobre los cambios de las propiedades del suelo y de la capacidad del suelo de recuperarse cuando ese efecto fue negativo (Kay, 1990). Esto fue realizado en las capas 0-0,05 m y 0,05-0,10 m del suelo Argiudol (Cuadros 4.1, 4.3 y 4.5) y del suelo Hapludol (Cuadros 4.2, 4.4 y 4.6). El pastoreo causó efectos erráticos sobre DA para ambos suelos (Cuadros 4.1 y 4.2). En cambio, luego de la operación de cosecha (Cuadros 4.3 y 4.4) si bien también fue errático el comportamiento de la DA, algunos años presentaron importantes incrementos en DA. En general, la DA mostró que apenas varió o disminuyó al finalizar el ciclo del cultivo (Cuadros 4.5 y 4.6).

T = 0,8055

F < 0,0001

TxF = 0,6737

cd

cdbc

c

e

de

bcab

e

bc

a

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

0 200 400 600 800 1000 1200

P

NP

maíz soja maíz

IE (

mm

)

Días desde iniciado el ensayo

52

Resistencia a la penetración corregida por CH En la mayoría de los años evaluados las diferencias en RP corregida obtenidas en períodos de pastoreo mostraron disminuciones de RP luego del pastoreo (Cuadros 4.1 y 4.2). El tránsito de maquinaria por cosecha condujo, mayoritariamente, a aumentos de RP registrada hasta los 0,40 m en ambos suelos (Cuadros 4.3 y 4.4). El ciclo del cultivo ha tenido un funcionamiento más errático en el Argiudol, mientras el suelo Hapludol presentó reducciones de los valores de RP todos los años y tratamientos (Cuadros 4.5 y 4.6). Tasa de infiltración En el Argiudol, las diferencias entre tasas de infiltración entre antes y después del pastoreo mostraron siempre valores positivos, es decir, aumentos de infiltración (Cuadro 4.1). Esta mejora de infiltración muestra la existencia de regeneración en el suelo durante los meses invernales, pese a la existencia del pastoreo. La tasa de infiltración en el Hapludol disminuyó después del pastoreo en los años 2006 y 2008. Sin embargo, en el 2007, la infiltración del suelo evidenció una ligera recuperación (Cuadro 4.2). Inestabilidad estructural Las diferencias en la IE del Argiudol entre períodos muestran aumentos considerables luego del pastoreo invernal como consecuencia del tránsito de ganado al comienzo y al finalizar el período de ensayos (Cuadros 4.1). En el Hapludol, las diferencias de inestabilidad entre períodos fueron, en cambio, erráticas (Cuadros 4.2). La IE no varió de la misma manera entre años en ninguno de los suelos consecuencia del tránsito de maquinaria (Cuadros 4.3 y 4.4). El cultivo, en muchos de los años, mejoró la estabilidad del suelo (Cuadro 4.5 y 4.6).

53

Cuadro 4.1. Valores promedio (prom) y errores estándar (±ee), antes (pre) y después (post) del pastoreo, y los cambios (∆=post-pre) de la DA, la RP corregida por el CH medio, la IE y la TI para el suelo Argiudol Típico en los años 2005, 2006, 2007 y 2008. Efecto Pastoreo 2005 2006 2007 2008 Pre,

prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ Post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ Post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ Post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ Post-pre

DA P 0-0,05 m n/d 1,161

±0,040 1,323

±0,043 1,372 ±0,025

0,049 1,407 ±0,018

1,400 ±0,019

-0,007 1,320 ±0,026

1,388 ±0,014

0,068

0,05-0,10 m n/d 1,257 ±0,029

1,319 ±0,019

1,456 ±0,010

0,137 1,409 ±0,009

1,453 ±0,014

0,044 1,326 ±0,018

1,416 ±0,019

0,090

RP corregida por el CH medio P 0-0,05 m 1539

±78 1411 ±174

-128 1631 ±83

1215 ±63

-417 1615 ±86

1143 ±280

-472 1864 ±270

n/d

0,05-0,10 m 2481 ±106

2233 ±175

-248 2350 ±160

2306 ±63

-44 2088 ±427

2174 ±683

87 2697 ±347

n/d

0,10-0,20 m 2341 ±136

2071 ±235

-270 2046 ±147

1821 ±49

-224 2314 ±144

2813 ±437

499 2151 ±172

n/d

0,20-0,30 m 1928 ±54

1630 ±494

-298 1380 ±65

1419 ±73

40 1948 ±35

2471 ± 197

523 1938 ±60

n/d

0,30-0,40 m 2060 ±35

2230 ±215

170 1604 ±161

1545 ±52

-60 1857 ±98

2188 ±301

330 1940 ±58

n/d

IE P 0,485

±0,065 0,990 ±0,102

0,505 0,665 ±0,004

0,288 ±0,032

-0,377 0,520 ±0,047

0,413 ±0,020

-0,107 0,509 ±0,122

1,254 ±0,067

0,746

TI P n/d 32,68

±23,71 116,02

±7,79 150,54 ±45,64

34,522 14,13 ±5,88

25,65 ±5,88

11,520 23,63 ±7,31

67,44 ±28,61

43,818

n/d: no se dispone del dato

54

Cuadro 4.2. Valores promedio (prom) y errores estándar (±ee), antes (pre) y después (post) del pastoreo, y los cambios (∆=post-pre) de la DA, la RP corregida por el CH medio, la IE y la TI para el suelo Hapludol Típico en los años 2005, 2006, 2007 y 2008. Efecto Pastoreo 2005 2006 2007 2008 Pre,

prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ post-pre

DA P 0-0,05 m 1,391

±0,015 1,390 ±0,015

-0,001 1,444 ±0,008

1,418 ±0,017

-0,026 1,437 ±0,013

1,407 ±0,015

-0,030 1,391 ±0,018

1,318 ±0,033

-0,072

0,05-0,10 m 1,437 ±0,021

1,441 ±0,009

0,004 1,459 ±0,008

1,402 ±0,033

-0,057 1,491 ±0,008

1,457 ±0,021

-0,033 1,429 ±0,009

1,403 ±0,035

-0,026

RP corregida por el CH medio P 0-0,05 m 1651

±257 1700 ±123

49 2554 ±172

1616 ±211

-938 890 ±65 2399 ±184

1509 2276 ±328

n/d

0,05-0,10 m 3144 ±68

2784 ±114

-360 3121 ±123

2149 ±34

-972 1668 ±102

2484 ±314

815 3333 ±269

n/d

0,10-0,20 m 2709 ±125

2540 ±110

-169 2760 ±101

1703 ±157

-1057 1822 ±213

2417 ±91

594 2263 ±122

n/d

0,20-0,30 m 1928 ±104

1998 ±109

70 1946 ±226

1259 ±108

-687 1216 ±192

1839 ±134

623 1494 ±69

n/d

0,30-0,40 m 1390 ±42

1858 ±112

468 1485 ±179

984 ±120

-501 716 ±203

1449 ±123

734 1327 ±97

n/d

IE P 0,464

±0,027 0,610 ±0,137

0,146 0,699 ±0,028

0,544 ±0,071

-0,155 0,301 ±0,033

0,467 ±0,092

0,166 0,601 ±0,048

0,756 ±0,084

0,155

TI P n/d 53,941

±30,223 90,682

±7,849 66,680 ±7,950

-24,001 13,175 ±5,748

62,231 ±33,516

49,056 73,308 ±8,313

40,978 ±10,544

-32,330

n/d: no se dispone del dato

55

Cuadro 4.3. Valores promedio (prom) y errores estándar (±ee), antes (pre) y después (post) de la cosecha, y los cambios (∆=post-pre) de la DA, la RP corregida por el CH medio y la IE para el suelo Argiudol Típico en los años 2005/06, 2006/07, 2007/08. Efecto maquinaria 2005/06 2006/07 2007/08 Pre, prom

± ee Post, prom ± ee

∆ post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ post-pre

DA P 0-0,05 m 1,092

±0,035 1,323 ±0,043

0,232 1,376 ±0,023

1,407 ±0,018

0,031 1,335 ±0,032

1,320 ±0,026

-0,015

0,05-0,10 m 1,207 ±0,017

1,319 ±0,019

0,112 1,420 ±0,009

1,409 ±0,009

-0,011 1,385 ±0,012

1,326 ±0,018

-0,059

RP corregida por el CH medio P 0-0,05 m 453 ±127 1631 ±83 1178 1448 ±134 1615 ±86 167 1526 ±136 1864 ±270 338 0,05-0,10 m 986 ±97 2350 ±160 1364 2277 ±246 2088 ±427 -189 2584 ±111 2697 ±347 113 0,10-0,20 m 970 ±144 2046 ±147 1076 2086 ±193 2314 ±144 228 2192 ±92 2151 ±172 -41 0,20-0,30 m 750 ±45 1380 ±65 630 1787 ±65 1948 ±35 161 2057 ±50 1938 ±60 -119 0,30-0,40 m 983 ±103 1604 ±161 621 1930 ±60 1857 ±98 -73 1908 ±80 1940 ±58 32 IE P 0,687

±0,075 0,665 ±0,004

-0,022 0,192± 0,026

0,520 ±0,047

0,328 0,597 ±0,051

0,509 ±0,122

-0,088

56

Cuadro 4.4. Valores promedio (prom) y errores estándar (±ee), antes (pre) y después (post) de la cosecha, y los cambios (∆=post-pre) de la DA, la RP corregida por el CH medio y la IE para el suelo Hapludol Típico en los años 2005/06, 2006/07, 2007/08. Efecto maquinaria 2005/06 2006/07 2007/08 Pre, prom

± ee Post, prom ± ee

∆ post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ post-pre

DA P 0-0,05 m 1,450

±0,013 1,444 ±0,008

-0,006 1,378 ±0,017

1,437 ±0,013

0,059 1,389 ±0,018

1,391 ±0,018

0,0001

0,05-0,10 m 1,403 ±0,020

1,459 ±0,008

0,057 1,419 ±0,015

1,491 ±0,008

0,072 1,437 ±0,021

1,429 ±0,009

-0,007

RP corregida por el CH medio P 0-0,05 m 316 ±51 2554 ±172 2238 83 ±83 890 ±65 807 341 ±61 2276 ±328 1936 0,05-0,10 m 941 ±72 3121 ±123 2180 175 ±175 1668 ±102 1493 1442 ±86 3333 ±269 1891 0,10-0,20 m 1019 ±149 2760 ±101 1741 191 ±191 1822 ±213 1631 1363 ±100 2263 ±122 900 0,20-0,30 m 1087 ±68 1946 ±226 859 279 ±75 1216 ±192 937 1000 ±93 1494 ±69 494 0,30-0,40 m 1098 ±129 1485 ±179 388 209 ±89 716 ±203 507 817 ±66 1327 ±97 510 IE P 0,437

±0,070 0,699 ±0,028

0,262 0,270 ±0,053

0,301 ±0,033

0,031 0,671 ±0,040

0,601 ±0,048

-0,070

57

Cuadro 4.5. Valores promedio (prom) y errores estándar (±ee), antes (pre) y después (post) del cultivo, y los cambios (∆=post-pre) de la DA, la RP corregida por el CH medio y la IE para el suelo Argiudol Típico en los años 2005/06, 2006/07, 2007/08. Efecto del cultivo 2005/06 2006/07 2007/08 Pre, prom

± ee Post, prom ± ee

∆ post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ post-pre

DA P 0-0,05 m 1,161

±0,040 1,092 ±0,035

-0,069 1,372± 0,025

1,376 ±0,023

0,004 1,400 ±0,019

1,335 ±0,032

-0,065

0,05-0,10 m 1,257± 0,029

1,207 ±0,017

-0,050 1,456 ±0,010

1,420 ±0,009

-0,036 1,453 ±0,014

1,385 ±0,012

-0,068

RP corregida por el CH medio P 0-0,05 m 1411 ±174 453 ±127 -958 1215 ±63 1448 ±134 233 1143 ±280 1526 ±136 383 0,05-0,10 m 2233 ±175 986 ±97 -1247 2306 ±63 2277 ±246 -29 2174 ±683 2584 ±111 410 0,10-0,20 m 2071 ±235 970 ±144 -1101 1821 ±49 2086 ±193 265 2813 ±437 2192 ±92 -621 0,20-0,30 m 1630 ±494 750 ±45 -880 1419 ±73 1787 ±65 368 2471 ±197 2057 ±50 -414 0,30-0,40 m 2230 ±215 983 ±103 -1246 1545 ±52 1930 ±60 385 2188 ±301 1908 ±80 -280 IE P 0,990

±0,102 0,687 ±0,075

-0,303 0,288 ±0,032

0,192± 0,026

-0,096 0,413 ±0,020

0,597 ±0,051

0,184

58

Cuadro 4.6. Valores promedio (prom) y errores estándar (±ee), antes (pre) y después (post) del cultivo, y los cambios (∆=post-pre) de la DA, la RP corregida por el CH medio y la IE para el suelo Hapludol Típico en los años 2005/06, 2006/07, 2007/08. Efecto del cultivo 2005/06 2006/07 2007/08 Pre, prom

± ee Post, prom ± ee

∆ post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ post-pre

Pre, prom ± ee

Post, prom ± ee

∆ post-pre

DA P 0-0,05 m 1,390

±0,015 1,403 ±0,020

0,012 1,418 ±0,017

1,378 ±0,017

-0,040 1,407 ±0,015

1,389 ±0,018

-0,018

0,05-0,10 m 1,441 ±0,009

1,453 ±0,020

0,012 1,402 ±0,033

1,419 ±0,015

0,016 1,457 ±0,021

1,437 ±0,021

-0,021

RP corregida por el CH medio P 0-0,05 m 1700 ±123 316 ±51 -1384 1616 ±211 83 ±83 -1533 2399 ±184 341 ±61 -2059 0,05-0,10 m 2784 ±114 941 ±72 -1843 2149 ±34 175 ±175 -1974 2484 ±314 1442 ±86 -1042 0,10-0,20 m 2540 ±110 1019 ±149 -1521 1703 ±157 191 ±191 -1512 2417 ±91 1363 ±100 -1054 0,20-0,30 m 1998 ±109 1087 ±68 -911 1259 ±108 279 ±75 -980 1839 ±134 1000 ±93 -840 0,30-0,40 m 1858 ±112 1098 ±129 -760 984 ±120 209 ±89 -775 1449 ±123 817 ±66 -632 IE P 0,610

±0,137 0,437 ±0,070

-0,173 0,544 ±0,071

0,270 ±0,053

-0,274 0,467 ±0,092

0,671 ±0,040

0,205

59

4.3.1.3. Distribución del tamaño de poros El porcentaje de poros presentó diferencias estadísticas entre los tratamientos P y NP para alguno de los rangos de poros analizados (Fig. 4.13 a, b). Tanto en el Argiudol como el Hapludol, se observó que en el tratamiento P se produjo un incremento de los poros < a 20 µm, a expensas de una disminución de poros de diámetro 50-30 µm y 30-20 µm. La situación inversa se presentó en el tratamiento NP. Figura 4.13. DTP al final del ensayo (año 2008, después del pastoreo); a) suelo Haplduol Típico; b) suelo Argiudol Típico. Diferencias significativas entre tratamientos fueron P<0,05.

a

b

56.58

8.71 13

.53

21.19

32.33

37.73

10.27

19.67

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4

% d

e poro

sP NP

P=0,453

P=0,036

P=0,028

>50 µm 50-30 µm 30-20 µm <20 µm

P=0,039

10.47

9.86

9.48

70.19

16.65

8.88

49.03

25.44

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4

% d

e poro

s

P NP

P=0,769

P=0,051

P=0,046

>50 µm 50-30 µm 30-20 µm <20 µm

P=0,014

DTP

DTP

60

4.3.1.4. Lámina de agua a la siembra del cultivo La lámina de agua hasta 1 m de profundidad al momento de la siembra del cultivo. En el Argiudol nunca fue inferior al PMP durante el estudio (Fig. 4.14a). Sólo en 2007 se hallaron diferencias significativas entre tratamientos (P < NP). En cambio, en el Hapludol la lámina de agua fue inferior a PMP en 2005 y 2007, con diferencias significativas entre tratamientos en 2005 (P > NP) (Fig. 4.14b), a la inversa que lo esperado. Figura 4.16. LA hasta 1 m de profundidad en los suelos Argiudol Típico (a); Hapludol Típico (b) para los tratamientos P y NP en el momento de la siembra del cultivo (después del pastoreo) para los distintos años. La línea punteada indica el PMP.

0 50 100 150 200 250 300 350 400

1

2

3

4

LA (0-100 cm) (mm)

P NP2008

2007

2006

2005 P = 0,00

P = 0,85

P = 0,09

P = 0,33

0 50 100 150 200 250 300 350 400

1

2

3

4

LA (0-100 cm) (mm)

P NP2008

2007

2006

2005 P = 0,45

P = 0,36

P = 0,01

P = 0,08

61

4.3.2. Cultivos: biomasa vegetal aérea y rendimiento. En ninguno de los años y para ninguno de los cultivos se hallaron diferencias entre los tratamientos P y NP. Esto resultó así en los dos suelos evaluados, tanto a nivel de las mediciones de biomasa aérea como de los rendimientos en grano (Fig. 4.15 y 4.16). Figura 4.17. Biomasa vegetal aérea y rendimiento de los cultivos: a) 2005/06 maíz; b) 2006/07 soja; c) 2007/08 maíz; en el suelo Argiudol Típico.

0

5

10

15

20

25

P NP

Mg h

a-1

Tallo + Hoja Grano

9,96 10,49

10,2710,06

P=0,19

P=0,79

0

2

4

6

8

10

12

P NP

Mg h

a-1

Tallo + Hoja Grano

6,88

3,503,51

6,79P=0,83

P=0,97

0

5

10

15

20

25

30

35

P NP

Mg h

a-1

Tallo + Hoja Grano

11,8712,66

16,7117,20 P=0,58

P=0,13

62

Figura 4.18. Biomasa vegetal aérea y rendimiento de los cultivos: a) 2005/06 maíz; b) 2006/07 soja; en el suelo Hapludol Típico. 4.4. Discusión 4.4.1. Efecto del pastoreo sobre las propiedades físicas La DA es un buen indicador de los cambios causados por el pastoreo y presenta la ventaja de ser una medición sencilla (Chanasyk y Naeth, 1995; Greenwood et al., 1997, 1998; Drewry et al., 2000; Singleton et al., 2000). Para el suelo Argiudol la DA fue afectado por la interacción “tratamiento x tiempo” para el estrato superficial (Fig. 4.3a), y sólo por el tiempo en el estrato subsuperficial y en ambas capas en el suelo Hapludol (Fig. 4.3b, c, d). En general, los trabajos han mostrado que la exclusión del ganado permite mejorar la condición física del suelo (Warren et al., 1986 a y b; Stephenson y Veigel, 1987; Taboada y Lavado, 1993; Greenwood et al., 1998, 1997; Taboada et al., 1999; Drewry, 2006). Esta mejora podría ser evidenciada, por la ocurrencia de

0

5

10

15

20

25

30

P NP

Mg h

a-1

Tallo + Hoja Grano

10,7512,00

12,5612,01P=0,59

P=0,21

0

2

4

6

8

10

12

P NP

Mg h

a-1

Tallo + Hoja Grano

3,463,44

6,306,49

P=0,92

P=0,70

63

descensos de DA. Sin embargo, esto no fue observado en ninguno de los suelos estudiados. En el caso del Argiudol, la reducción de los valores de DA fue observada en el tratamiento P (Fig. 4.3a), los cuales serán analizados en el Capítulo 5 de esta tesis. Los cambios en el tiempo de DA fueron más marcados en el suelo Argiudol Típico y esto podría estar relacionado con la mayor proporción de arcillas en su composición textural, el cual podría conferirle un comportamiento más reactivo a los factores exógenos. El suelo Hapludol, mostró mayor rigidez, los cambios de volumen no fueron tan marcados, siendo esto concomitante con una mayor proporción de arenas (488 g kg-

1) (Braudeau y Mohtar, 2006). Los efectos del pisoteo sobre la DA están generalmente confinados a la superficie del suelo (Greenwood et al., 1997). Del mismo modo que lo mostrado por Drewry et al. (2004), la dinámica de DA, en ambos suelos, presentaron el mismo estrato entre estratos, aunque las magnitudes de las variaciones fueron distintas. Era esperable hallar incrementos en la DA del suelo por compactación a consecuencia del tránsito de ganado (Singleton y Addison, 1999; Greenwood y McKenzie, 2001; Drewry et al. 2004). Martínez y Zinck (2004) proponen a la magnitud de cambio de las variables (Cuadros 4.1 – 4.6), como un criterio más adecuado que el valor absoluto para la evaluación de los efectos del manejo. En esta tesis para el estrato superficial del tratamiento P las variaciones de DA debidas al pastoreo estuvieron en el rango de -0,007 a 0,068 Mg m-3 para el suelo Argiudol, y -0,072 a -0,026 Mg m-3 para el Hapludol (Cuadros 4.1 y 4.2). Aplicando este criterio, Drewry et al. (2004) observaron cambios de magnitud del orden de 0,08 a 0,20 Mg m-3. Los estrechos rangos hallados en la tesis muestran que no siempre la DA aumentó como consecuencia del pastoreo invernal, sino que se mantuvo o inclusive disminuyó su valor. Es decir que los cambios de DA fueron poco consistentes en magnitud (Greenwood y McKenzie, 2001), y del mismo modo lo fue en la dirección que adquirió. La RP se presentó de dos maneras, sin corregir y corregida por el CH medio del suelo de las mediciones realizadas (Figs. 4.4, 4.5, 4.7, 4.8). Se establecieron relaciones estrechas entre la RP y el CH, del mismo modo que lo observado por da Silva et al. (2003) y Proffit et al. (1995) (Figs. 4.6 a y b). De este modo, se obtuvo que, para ambos suelo, la pendiente de la regresión que vinculaba la RP con el CH del estrato superficial se diferenció de los estratos restantes (0-0,05 m y 0,05-0,40 m). Por otro lado, del mismo modo que Franzluebbers y Stuedemann (2008), se encontró que la RP del estrato superficial fue menos afectada por el CH del suelo, mientras que en profundidad la RP fue más dependiente del CH del suelo (Cuadro 4.6 y 4.7). El estrato superficial presentó como rasgo diferencial el alto contenido de MO, originándose la estratificación típica en los sistemas bajo SD de varios años (Wander y Bollero, 1999). El suelo del estrato superficial tuvo 68 % más de MO que en el estrato inferior en el Hapludol Típico y un 63 % más en el Argiudol Típico. Los resultados de RP coinciden con otros hallados por da Silva et al. (2003), que en sitios con aportes de residuos crecientes la RP no refleja el efecto del el pisoteo de ganado. De esta manera la MO en superficie puede amortiguar los impactos que ocurran sobre el suelo. Teniendo en cuenta estos efectos, Breune et al. (1996) sugirieron que los datos de penetrometría fueran acompañados no sólo por la humedad del suelo, sino también por los contenidos de MO. Son numerosos los trabajos que muestran incrementos en la RP como consecuencia del tránsito del ganado (Greenwood et al., 1997; da Silva et al., 2003). En contraste con esto, se encontró que la RP corregida por el CH medio, disminuyó o varió poco luego del período de pastoreo invernal (Cuadros 4.1 y 4.2). En definitiva, los resultados mostraron que el pastoreo no causó los aumentos de RP informada por la mayor parte de la literatura.

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La TI tampoco presentó interacción “tratamiento x fecha”, y de los factores principales, sólo la fecha causó efectos significativos, tanto en el suelo Argiudol como en el suelo Hapludol (Fig 4.9 y 4.10). La TI no fue afectada siempre por el tránsito de ganado, en el Argiudol se observó que aumentó al final del período de pastoreo (Cuadro 4.1). Los incrementos encontrados en la TI fue diferente a lo hallado por Warren et al. (1986b) que observaron que la TI disminuyó consecuencia del pastoreo. En el Hapludol Típico, en dos de los años evaluados la TI luego del pastoreo no aumentó (Cuadro 4.1 y 4.2). Respecto de los períodos de recuperación de esta variable, Warren et al. (1986a), observaron que los efectos del pastoreo estaban presentes luego de 30 días, sin observar recuperación del suelo; y Nguyen et al. (1998) observaron lo mismo pero luego de seis meses de retirado el ganado. Greenwood y McKenzie (2001) concluyen a partir de los resultados recopilados que la tasa de infiltración se reduce un 75 % más baja en las pasturas que en las áreas clausuradas. Sin embargo, en esta tesis no se presentaron diferencias estadísticas entre los tratamientos (P=NP), y pudo deberse a la gran variabilidad que presentan las mediciones ya muy registrada en la bibliografía, pero que otros autores también se lo atribuyen a la desuniformidad de las pisadas del ganado en el área de pastoreo (Greenwood y McKenzie, 2001). El suelo Argiudol presentó interacción “tratamiento x fecha” para la variable IE (Fig. 4.11). En el suelo Hapludol únicamente el factor fecha fue significativo (Fig. 4.12). En los dos suelos la IE varió entre momentos de muestreo. Perfect et al. (1990) han mostrado que las fluctuaciones de corto plazo (e.g. meses) pueden ser relativamente más amplias que las de largo plazo (e.g. años). Bullock et al. (1988) también hallaron cambios estacionales en la estabilidad mucho más grandes que las diferencias entre los suelos en evaluación. Es decir, los autores hacen referencia al comportamiento cíclico de la IE, más allá del tipo de suelo evaluado. Las variaciones de IE hallados no estuvieron asociados a los tratamientos, sino parecen responder a una dinámica de orden natural o a otros factores que no han sido estudiados. A diferencia de lo hallado por Greenwood et al. (1998), la remoción del pisoteo no dio lugar a una mejora neta en las propiedades físicas estudiadas. Probablemente, esto se deba a que en estos suelos manejados con SD, hayan producido una mayor capacidad portante que podría haber prevenido la ocurrencia de daños estructurales por el pisoteo y sumado a ello, la baja carga animal (1,1 vaca ha-1) con las que se manejó el pastoreo invernal. Similares resultados fueron hallados por otros autores que trabajaron en suelos bajo SD sometidos a pastoreo de rastrojos o pasturas (Franzluebbers y Studemann, 2008; Quiroga et al., 2009). Los poros de drenaje y aireación se corresponden con los poros de mayor tamaño (i.e. macroporos, poros interagregados), los cuales son generalmente más sensibles ante cambios en el manejo (Alakukku, 1998). Es así que consecuencia de procesos de compactación de un suelo se reduce más la cantidad de macroporos que la de poros pequeños (Mead y Chan, 1992; Schäffer et al., 2007 b). La macroporosidad fue definida por Kay (1990) como aquellos poros que tienen un diámetro equivalente mayor a 30 µm, y Greenland (1977) colocó ese límite en 50 µm. De la porosidad total de un suelo al menos el 10 % debe corresponder con macroporos para tener una buena capacidad de aireación del suelo, y un adecuado crecimiento de las plantas (Carter, 1990). Los resultados de esta tesis muestran que, para ambos suelos y tratamietos, el porcentaje de macroporos mayor a 50 µm se correspondió con valores de 8-10 %, siendo este porcentaje muy superior si se incluyen los poros del rango 50-30 µm. Numerosos autores han observado una reducción significativa de la macroporosidad del suelo en situaciones de pastoreo (Drewry et al 2004; Greenwood et al., 1997; Drewry et al., 1999; Singleton et al., 2000). A diferencia de estos autores, los resultados de esta

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tesis muestran cambios significativos debido al efecto del pastoreo en los rangos de poros intermedios (50-30 µm y 30-20 µm), mientras que los macroporos no fueron afectados. Por otro lado, en la Figura 4.13 se puede observar un aumento del porcentaje de los microporos, a expensas del decrecimiento de los poros dentro del rango 50-20 µm. Del mismo modo, Montavalli et al. (2003) y Drewry et al. (2004) observaron efectos primarios de compactación en la profundidad 0-10 cm con un incremento significativo en la proporción de microporos y decrecimiento en los mesoporos mayores y macroporos. 4.4.2. Efecto del equipo de la maquinaria de cosecha sobre las propiedades físicas

La presión ejercida por una vaca se encuentra en el rango de 120 a 240 kPa, esto es en función de si está parada o en movimiento (Hamza y Anderson, 2005; Greenwood et al., 1997; Di et al., 2001; Willatt y Pullar, 1983). Botta et al. (2007) calcularon la presión ejercida por los equipos en la operación de cosecha, e.g. cosechadora se correspondió con 249,09 kPa (15,25 Mg), el tractor 73,18 kPa (5 Mg) y el carrito cargador de grano 280,18 kPa (20 Mg); originando ese tránsito una sumatoria de presión igual a 602,45 kPa. Si bien no todos los equipos transitan por los mismos puntos, la superficie abarcada genera la diferencia más importante. Por lo tanto, esto hace reflexionar que el pasaje de maquinaria podría resultar un impacto considerablemente mayor sobre las propiedades físicas del suelo que el causado por el tránsito de ganado. El tránsito de maquinaria no tuvo un efecto consistente sobre la DA todos los años, pero conllevó en varias oportunidades al aumento de la misma tanto en el suelo Argiudol como en el suelo Hapludol (Cuadros 4.3 y 4.4). Botta et al. (2004, 2007) observaron un incremento del índice de cono y de la DA en respuesta al tránsito de maquinarias durante la cosecha. Aún más, el impacto de los equipos es tal que Montavalli et al. (2003) encontraron un efecto residual, un año después del tránsito de maquinaria. Greenwood y McKenzie (2001) concluyeron que el efecto del ganado vacuno es más superficial respecto a los ocasionados por la maquinaria. La variable RP permitió confirmar en parte esto registrándose en el momento después de la cosecha aumentos hasta los 0,40 m de profundidad consecuencia del tránsito de maquinarias, todos los años en el suelo Hapludol, y en el Argiudol en la mayoría de los estratos (Cuadro 4.3 y 4.4). Alakukku (1998), Montavalli et al. (2003) y McQueen y Shepherd (2002) encontraron que estos efectos alcanzan profundidades hasta 0,30 y 0,40 m, coincidiendo así con los resultados hallados en esta tesis. Alakukku (1998) encontraron que, luego de cuatro años, situaciones con intensidades progresivamente mayores del pasaje de maquinaria presentaban valores crecientes de la RP en el estrato subsuperficial. El comportamiento errático de la IE por el pasaje de la cosechadora se observan en los Cuadros 4.3 y 4.4, para ambos suelos. La literatura no muestra relaciones directas entre la estabilidad estructural de agregados y la compactación, pues a menudo existen efectos contrapuestos (e.g. mayor cohesión) que confunden los resultados (Schäffer et al., 2008). De la misma manera en esta tesis no se evidencia consistentemente una mayor inestabilidad estructural como consecuencia del tránsito de maquinaria, tanto en el Argiudol como en el Hapludol (Cuadro 4.3 y 4.4).

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4.4.3. Efecto de los cultivos sobre las propiedades físicas La DA, en algunos estratos y años, disminuyó luego del período de cultivo, alcanzando reducciones de hasta 6,3 % en el suelo Argiudol (Cuadro 4.5). Las reducciones pueden ser atribuidas a la generación de bioporos debido al crecimiento y el desarrollo de raíces (Campbell et al. 1996; Alakukku, 1998; Miglierina et al., 2000). La RP tuvo un comportamiento errático como resultante del período de cultivo en el Argiudol (Cuadro 4.5), pero no así en el Hapludol (Cuadro 4.6). En este último, la RP disminuyó luego de la presencia del cultivo, en todos los años, los tratamientos y las profundidades. Es probable que este aflojamiento del perfil del suelo Hapludol se deba también a la acción de factores bióticos, que son los principales responsables de la reestructuración y recuperación en suelos arenosos (Oades, 1993). Alakukku (1998) observó que las raíces de los cultivos pueden ser una posible herramienta para la descompactación de los suelos. La diferencia entre suelos en el comportamiento de esta variable probablemente esté relacionada a la coshesión entre partículas en el suelo Argiudol, razón por la cual no se evidencian disminuciones de RP en todos los estratos. Ellsworth et al. (1991) encontraron que la estabilidad de agregados fue mayor en una situación de monocultiuvo de maíz respecto de una con soja continua. En esta tesis, se encontró que la IE del suelo disminuyó al final del ciclo del cultivo de maíz campaña 2005/06 como del soja 2006/07, tanto para el suelo Argiudol como el suelo Hapludol. Las raíces de las plantas jugarían un rol importante en la estabilización de agregados (Reid y Goss, 1981, 1982; Tisdall y Oades 1982), a través del efecto “binding”, es decir, mediante el entramado de raíces que protegen a los agregados del suelo de fuerzas exógenas. Las raíces han sido señaladas como principales responsables de la descompactación de pisos de arado en la Región Pampeana (Taboada et al., 1998; Micucci y Taboada, 2006), contribuyendo así con la regeneración de la estructura del suelo. En el último año de muestreo se observó un aumento en la IE en ambos suelos, esto no puede ser atribuido a ninguna causa en particular. 4.4.4. Lámina de agua (hasta 1 m) La presencia de ganado bovino puede generar cambios en la dinámica del agua tanto a través del pisoteo como el pastoreo. La utilización de los residuos de cosecha del suelo como oferta forrajera para el ganado puede dejar al suelo descubierto y expuesto, por ejemplo, al impacto de las gotas de lluvia, conllevando a posibles desarrollos de encostramiento superficial. Una consecuencia directa de esta impedancia es la reducción de la tasa de infiltración (Greenwood y McKenzie, 2001; Montavalli et al., 2003). Por otro lado, la cobertura del suelo contribuye con la la reducción de la pérdida de agua por evaporación por la mayor reflectancia y la menor conducción de calor. Por ello, es esperable que la resultante de esos procesos, que es la lámina de agua acumulada en el perfil cambie debido al pastoreo directo de rastrojos. La LA a la siembra de los suelos, en los distintos años, fue parecida entre tratamientos, excepto en el Argiudol en el 2007 y Hapludol en el 2005 (Figs. 4.14 a y b). Sin embargo, estas diferencias no se debieron a cambios en la TI, ya que no existieron diferencias entre tratamientos para los años evaluados. Otra causa que pudo estar relacionada a cambios en la LA es la reducción en la cobertura del suelo. En promedio se encontró que para el Argiudol se redujo en aproximadamente 37 % y en el Hapludol un 35% de la biomasa del residuo (Apéndice 3). Sin embargo, es presumible que el porcentaje de suelo descubierto no haya sido el causante de las diferencias en LA encontradas entre los tratamientos, ya que el suelo Argiudol en el 2007 presentó un 12

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% menos y el suelo Hapludol en el 2005 presentó una reducción del 26 %, entre tratamientos, correspondiéndose con valores inferiores al promedio entre años. Del mismo modo, los residuos de cosecha remanentes en el tratamiento P, en el suelo Argiudol 2007 y Hapludol 2005, tampoco se correspondieron con los valores más bajos de biomasa en términos absolutos encontrados para los distintos años. 4.4.5. Rendimiento y biomasa de los cultivos La evaluación de la productividad o sus rendimientos son importantes indicadores de la sostenibilidad de los sistemas de producción (Siri-Prieto y Ernst, 2009). Es esperable que consecuencia de la compactación originada por pisoteo y pastoreo se afecte el crecimiento de las raíces, por aumento de la dureza del suelo y decrecimiento de la aireación por la pérdida de macroporos (Greenwood y McKenzie, 2001). Sin embargo, Proffitt et al. (1993) no observaron cambios ni en la longitud ni en la densidad de raíces por el pastoreo, del mismo modo, Kelly (1985) no observó modificaciones midiendo el número de raíces. Ni la biomasa vegetal aérea ni los rendimientos de los cultivos fueron afectados por el pastoreo para ninguno de los suelos evaluados en esta tesis. Esto pudo deberse a la ausencia de compactación por le pastoreo invernal, reflejado por los cambios mínimos de las propiedades f´ísicas durante este período. En particular, la principal causa de todo esto pudo ser la baja carga animal durante el pastoreo (1,1 vaca ha-1) y así llevar a que las raíces de los cultivos exploren condiciones de suelo no compactado ni en el tratamiento NP ni en el P. Montavalli et al. (2003) plantearon dos escenarios posibles durante el desarrollo de cultivo. Uno corresponde con años secos, en el cual la presencia de una compactación preexistente moderada puede resultar más severa, restringiendo el crecimiento de la raíz por el endurecimiento de las capas, conduciendo a un aumento de estrés por humedad y limitada disponibilidad de nutrientes. Otro corresponde a los años excesivamente húmedos, en que situaciones compactadas y exceso de agua presenten un ambiente de aireación reducida. La ausencia de diferencias presentadas entre tratamientos en biomasa y en rendimiento de los cultivos permite conjeturar que ninguna de las situaciones descriptas se ha presentado durante los años de muestreo. El pastoreo no afectó el crecimiento y el rendimiento de los cultivos. Cualquier eventual efecto en la lámina de agua (i.e. Hapludol 2005) fue compensada por las lluvias posteriores. 4.5. Conclusiones

1. El pastoreo invernal de rastrojos no condujo a los procesos de compactación esperados. El CH edáfico fue elevado al inicio del estudio en el suelo Argiudol, tal como se puede inferir a partir de las precipitaciones. Esto condujo a que el tránsito de ganado durante el período invernal no causara aumentos de DA sino disminuciones de la DA en el suelo y en la RP, aunque presentaron mayores valores de IE.

2. El pastoreo de residuos agrícolas durante el invierno no generó deterioros físicos en ninguno de los suelos estudiados. En general, se observó que durante los períodos invernales mejoraron las variables físicas estudiadas, independientemente que el suelo fuera o no pastoreado. Es decir, que las características intrínsecas de los suelos (MO, humedad, arcilla) o el tipo de

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pastoreo (carga, duración) previnieron la ocurrencia de deterioros físicos. Es decir, que la fuerza del pastoreo no fue mayor a las fuerzas de regeneración.

3. Los períodos de cultivo (maíz y soja) causaron mejoras en las variables físicas, por lo que operaron como factores de regeneración. En este caso, la resiliencia habría estado relacionada con la presencia de raíces vivas, cuyo aporte a la mejora de la estructura y generación de poros pudo ser clave. En este punto el suelo Hapludol ha sido más sensible a las mejoras como consecuencia del cultivo.

4. El pastoreo afectó la LA solo en algunos años, pero las precipitaciones posteriores no afectaron ni a la biomasa aérea ni el rendimiento de los cultivos.

5. La operación de cosecha, práctica inevitable en planteos agrícolas, resultó ser el evento que condujo a los resultados más desfavorables de las variables medidas. En particular, en el suelo Argiudol en el que luego del evento de operación de cosecha la DA y la RP se han relacionado de manera estrecha.

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Capítulo 5

Cambios de la densidad aparente en el horizonte superficial

consecuencia del pastoreo de residuos invernales bajo

siembra directa

Patricia L. Fernández, Carina R. Alvarez, Valeria Schindler, Miguel A. Taboada. 2010. Changes in topsoil bulk density after grazing crop residues under no-till farming. Geoderma. 159: 24-30.

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5.1. Introducción La introducción del ganado en tierras destinadas a la agricultura permite la diversificación de la producción (Franzluebbers y Stuedemann, 2008), pero esto puede conducir a la compactación superficial del suelo. La compactación se origina por el colapso de los macroporos y la deformación de la estructura del suelo (Chanasyk y Naeth, 1995; Greenwood et al., 1997, 1998; Singleton et al., 2000; Drewry et al., 2000). El grado de compactación puede ser fácilmente evaluado a través de la DA (Greenwood y McKenzie, 2001; Chanasyk y Naeth, 1995). Es ampliamente conocido que la presencia del ganado afecta a la DA del suelo, y cuyo efecto depende principalmente del CH del suelo al momento en que los animales están presentes en el lote. Cuando los suelos se encuentran con altos CH al momento del pastoreo, es probable que ocurra compactación. La magnitud de la compactación se incrementa cuando la carga animal aumenta, revirtiéndose la situación durante los períodos de exclusión de animales (Drewry y Paton, 2000; Greenwood y McKenzie, 2001; Drewry, 2006). La probabilidad de ocurrencia de compactación disminuye en los sistemas IAG cuando se utiliza la SD. En estos sistemas la presencia de residuos de cosecha protege a la superficie del suelo del daño que ocasiona el tránsito del ganado y contribuye con el aumento de la capacidad portante del mismo (Franzluebbers y Stuedemann, 2008). Los cambios en la DA del suelo no sólo se originan por factores de manejo, sino también tienen lugar debido a procesos naturales de los suelos (Berndt y Coughlan, 1976; Voorhees y Lindstrom, 1984; Franzluebbers et al., 1995). El CH de los suelos es uno de los principales factores naturales que modifican la DA en suelos de texturas finas, donde los cambios de volumen son importantes debido a la expansión – contracción de los suelos (Jayawardane y Greacen, 1987; Oades, 1993; Logsdon y Karlen, 2004). Cuando ello sucede el grado de variación de la DA con el CH depende fuertemente del porcentaje de arcillas y de la proporción de minerales expansibles (e.g. arcilla tipo esmectita) (Parker et al., 1982). El cambio en el volumen de los suelos puede incluso ocurrir cuando los suelos poseen una cantidad mínima de arcillas (i.e. > 8 % del peso), aunque estos cambios son de menor magnitud (Dexter, 1988). Este es el caso de muchos suelos franco y franco limosos, que se hallan en muchas de las planicies fértiles alrededor del mundo. La Región Pampeana es una de estas planicies donde se encontraron cambios de volumen significativos con diferentes CH (Taboada et al., 2004; 2008). El CH sería una importante covariable de la DA que debería ser considerada en estos tipos de suelo cuando se estudian impactos de manejo sobre la porosidad superficial. Los suelos de texturas francas han estado bajo producción en la Región Pampeana desde hace un siglo, y el aprovechamiento de los residuos de cosecha era sólo ocasional o inexistente. En los últimos años, un grupo de productores nucleados en los sistemas de cría bovina intensiva comenzó a hacer un uso recurrente de estos residuos como integrantes de la cadena forrajera (Correa Luna, 2005). El impacto del pastoreo sobre la DA de estos suelos ha sido poco estudiada, tanto como la interacción con el CH del suelo. La DA es, generalmente, afectada por el pastoreo, como muestran los clásicos procesos de compactación superficial (Willatt y Pullar, 1983; Greenwood y McKenzie, 2001; Drewry, 2006). Las reducciones de DA consecuencia del pastoreo es poco frecuente y, cuando esto ocurre, no es fácil de explicar. Este fenómeno ha sido descripto es situaciones de intenso tránsito de ganado en suelos saturados. Drewry (2006) distinguió los procesos de “poaching o puddling” de los “pugging” o “shearing”. “ Poaching o puddling” fueron definidos como opuestos a la compactación del suelo, ya que pueden conducir a valores de DA más bajos consecuencia de fenómenos de expansión (Mullins

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y Fraser, 1980). Por otro lado, “pugging o “shearing” han estado relacionados con las marcas de huellas y daños ocasionados por las pezuñas en las pasturas. Pietola et al. (2005) observaron que cuando el CH del suelo es alto, el tránsito del ganado, da lugar al amasado (“poaching”) y homogenización de los suelos, como consecuencia, la DA del suelo decrece y la porosidad total aumenta en los sitios más pisoteados. 5.1.1. Objetivo: El objetivo de este capítulo fue evaluar, in situ, la influencia del pastoreo invernal de residuos de cosecha, sobre la DA con diferentes estados hídrico en suelos franco limosos (Argiudol Típico) y franco arenosos (Hapludol Típico) que son manejados bajo sistemas de SD. 5.1.2. Hipótesis: La DA de los suelos aumenta como resultado del tránsito de ganado cuando se realiza durante períodos húmedos. Esto se manifiesta con mayor intensidad en suelos franco limosos consecuencia de las características intrínsecas. Sin embargo, los suelos franco arenosos no presentan modificaciones de volumen con cambios en el CH. Los cambios en el CH del suelo con acompañados por cambios en el volumen de aire del suelo. 5.2. Materiales y Métodos 5.2.1. Caracterización de los suelos del ensayo y descripción del manejo Los suelos en los que se ubicaron los ensayos se corresponden con los perfiles descriptos en el Capítulo 4 de esta tesis. 5.2.2. Tratamientos, diseño experimental y momentos de muestreos y mediciones Los experimentos y los momentos de muestreo y mediciones se corresponden con los descriptos en el Capítulo 4 (Apartado 4.2.2). 5.2.3. Determinaciones Se colectaron 5 submuestras con el objetivo de formar una muestra compuesta para caracterizar los sitios, considerando en este capítulo las mismas variables que el Capítulo 4, esto es: a) clase textural del suelo (análisis del tamaño de partícula), mediante el método de la pipeta (Soil conservation service, 1972); d) COT (análisis de combustión húmeda) (Nelson y Sommers, 1996). Durante el estudio, la precipitación fue medida en pluviómetros ubicados cerca de las áreas experimentales (Fig. 4.2a, b). Se analizó la mineralogía del suelo por difractometría de rayos X para el Argiudol Típico, tanto para el estrato 0-0,05 m como 0,05-0,10 m (Apéndice 5). La DA fue determinada por el método del cilindro (Burke et al., 1986), tal como se describe en el Capítulo 4 (Apartado 4.2.4.1). El CH fue determinado a través del secado a 105ºC hasta peso constante.

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El volumen de aire (VA) fue calculado usando la siguiente ecuación: VA (%) = 100 – (DA /Dp) * 100 - VH [5.1.] Siendo: VH: volumen de agua de la muestra (%); Dp: densidad de partícula (2,65 Mg m-3). 5.2.4. Experimento de amasado de suelo Se realizó un experimento a campo con el objetivo de simular la acción de remoldeado del suelo (“remoulding”), consecuencia del pisoteo del ganado en suelos húmedos. Para ello, se colocaron 8 cilindros (0,15 m de diámetro y 0,15 m de altura) que fueron insertados en el suelo hasta la profundidad de 0,05 m en las parcelas del tratamiento P (Foto 5.1). Los cilindros fueron ubicados de a pares cercanos, uno fue usado como control y el otro fue sometido al amasado o remoldeado del suelo a mano. A todos los cilindros se les colocó una lámina de agua destilada tal que alcanzara la saturación hídrica del suelo. Una vez saturados, se amasó con la mano el suelo de uno de los cilindros durante 2 minutos, para simular la acción de amasado del pisoteo de ganado en suelos saturados. De este modo, se obtuvieron dos tratamientos: amasado y no amasado (control). Luego de establecidos los tratamientos, se extrajeron cilindros de 100 cm3 desde 0-0,05 m de profundidad desde el centro de cada cilindro grande para determinar la DA, CH, y VA.

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Foto 5.1. Esquema de la secuencia del ensayo de amasado realizado a campo en el Argiudol Típico. 5.2.5. Análisis estadísiticos La evolución de la DA en los tratamientos P y NP fue analizada como medidas repetidas a través del tiempo de acuerdo a lo descripto en el Capítulo 4 (Apartado 4.2.4.3). La relación entre la DA en función del CH se ajustó un modelo plateau – lineal para cada los tratamiento P y NP. Para determinar si los modelos pueden combinarse y representarse con una sóla función o si se deben representar con dos funciones, una para

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cada modelo. Se compararon dos modelos: i) un modelo básico, que describió la relación DA – CH usando una función por tratamiento (seis parámetros, tres por función); y ii) un modelo restrictivo, que describe las relación entre la DA – CH usando solamente una función para ambos tratamientos (tres parámetros). Las diferencias entre el modelo básico y restrictivo fueron analizadas usando un test de F (Mead et al., 1993). Los parámetros obtenidos para cada función fueron: 1- parámetro-a: ordenada al origen, 2- parámetro-b: pendiete; 3- parámetro-c: punto de inflexión en el que cambia la pendiente (CH). Los parámetros fueron comparados usando un test de t:

t = [(p1-p2)/(sp1-sp2)] [5.2.] Siendo: P: valor del parámetro; s: valor del error estándar del parámetro. Los grados de libertad fueron calculados como (N-4) (Neter y Wasserman, 1974). Las asociaciones entre el VA y el CH fueron evaluadas usando regresiones simples (Neter y Wasserman, 1974) (Statistix 8.0). Los datos obtenidos del experimento de amasado fueron analizados mediante un ANVA. Cuando resultó significativo, el test de diferencias significativas mínimas (least significant difference –LSD-) fue usada para comparar las medias de los diferentes tratamientos (Statistix 8.0). 5.3. Resultados 5.3.1. Caracterización de los suelos y las precipitaciones La textura del suelo resultado de la distribución del tamaño de partículas fue clasificada como franco limosa (218 g kg-1 arcilla; 681 g kg-1 limo; 101 g kg-1 arena) para el Argiudol Típico, y franco arenosa (117 g kg-1 arcilla; 395 g kg-1 limo; 488 g kg-1 arena) para el suelo Hapludol Típico. El COT del estrato 0-0,20 m fue de 30,2 g kg-1 para el suelo Argiudol Típico y 19,8 g kg-1 para el Hapludol Típico. El período de pastoreo se realizó entre abril y septiembre de cada año, y las precipitaciones durante esas etapas difirieron mucho (Fig. 4.2). Las precipitaciones acumuladas de los períodos invernales de pastoreo para el sitio con el suelo Argiudol Típico fueron de 126 mm en el año 2005, pero solamente de 45 mm, 22 mm y 2 mm en 2006, 2007 y 2008, respectivamente (Fig. 4.2a). Para el sitio con el suelo Hapludol Típico las precipitaciones durante el invierno con el pastoreo fueron de 46, 64, 45, 4 para el 2005, 2006, 2007, y 2008, respectivamente (Fig. 4.2b). En el análisis de difracción de rayos X de la fracción de arcilla para el suelo Argiudol Típico mostró la prevalencia de illita pura en los estratos 0-0,05 m y 0,05-0,10 m, con una menor cantidad de cuarzo y plagioclasa. En el estrato de 0,05-0,10 m se encontraron, también, hematitas (Apéndice 5).

75

5.3.2. Variaciones temporales de la DA del suelo El suelo Hapludol Típico no presentó interacción “tratamiento x fecha” en ninguno de los estratos evaluados, mostrando un efecto significativo del factor fecha, no hallándose efectos de los tratamientos (Fig. 5.1). La DA del estrato superficial fluctuó en torno al valor de 1,40 Mg m-3, siendo 1,45 Mg m-3 el valor de la capa 0,05-0,10 m. Figura 5.1. DA media del suelo para el Haplduol Típico en los tratamientos P y NP a los 0-0,05 m (a) y 0,05-0,10 m (b) a lo largo del período experimental. T: tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Diferentes letras indican diferencias estadísticas diferentes entre fechas para las dos profundidades. Las barras verticales indican error estándar.

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

DP COS AP DP COS AP DP COS AP DP

DA (

Mg m

-3)

P

NP

2008200720062005

aabb

a abababab b

c

0-0,05 m

T P= 0,72F P=0,00TxF P=0,98

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

DP COS AP DP COS AP DP COS AP DP

DA

(M

g m

-3)

P

NP

2008200720062005

T P= 0,14F P=0,01TxF P=0,79

eabcd cdeabcabaabcdbcde abcd d

e

0,05-0,10 m

a

b

76

Las variaciones temporales en la DA del suelo Argiudol Típico fueron diferente para los estratos 0-0,05 m y 0,05-0,10 m (Fig. 5.2). En la capa 0-0,05 m se presentó interacción “tratamiento x fecha” altamente significativa (Fig. 5.2a). Durante la mayor parte del período estudiado (desde 2006 a 2008) la DA tuvo un comportamiento más o menos estable (1,32 a 1,41 Mg m-3). Sin embargo, en el comienzo del estudio (DP-2005 y COS-2005) la DA se comportó de manera muy diferente y fue muy variable en el tiempo. En particular, en el momento DP-2005, la DA fue significativamente (P<0,05) más alta en el tratamiento NP (1,32 Mg m-3) que el tratamiento P (1,16 Mg m-3). Algunos meses más tarde, en el siguiente muestreo (COS-2006), la DA decreció en ambos tratamientos (DA promedio = 1,06 Mg m-3). La DA aumentó en el momento de muestreo siguiente, es decir, en la fecha que correspondió a AP-2006, siendo los valores de DA relativamente estables en los restantes muestreos del estudio. El patrón del comportamiento de la DA también ocurrieron en el estrato 0,05-0,10 m (Fig. 5.2b). En el estrato subsuperficial no hubo interacción entre los efectos del “tratamiento x fecha”. La DA mostró cambios significativos solamente en relación a la fecha del muestreo (P < 0,05).

77

Figura 5.2. DA media del suelo para el Argiudol Típico en el tratamiento P y NP a los 0-0,05 m (a) y 0,05-0,10 m (b) a lo largo del período experimental. T: tratamiento, F: p-value de la fecha, TxF: p-value de la interacción “tratamiento x fecha”. Diferentes letras indican diferencias estadísticas diferentes entre fechas para las dos profundidades. 5.3.3. Relaciones entre DA – CH y VA – CH del suelo Se graficaron las relaciones entre la DA y el CH del suelo en el suelo Hapludol Típico (Fig. 5.3). Se observó que no hubo cambios en la DA con CH crecientes. Es decir que el volumen del suelo no varió, cuando aumentó el CH, en ninguno de los tratamientos ni en ninguno de los estratos. Los rangos de CH explorados fueron menores en el estrato 0,05-0,10 m respecto de los hallados en el estrato superficial.

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

DP COS AP DP COS AP DP COS AP DP

DA (

Mg m

-3)

P

NP

abcd

abc

d

d

cd

bc

abc

ab

a

a

abcd

abc

abcd

abcd

cd

cd

f

f

bcd

e

2008200720062005

T P=0,79F P<0,00TxF P=0,00

0-0,05 m

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

DP COS AP DP COS AP DP COS AP DP

DA (

Mg m

-3)

P

NP

abc

cbbaba

cd

e

2008200720062005

T P=0,49F P<0,00TxF P=0,12

0,05-0,10 m

a

b

78

Figura 5.3. DA del suelo en función del CH gravimétrico para el Hapludol Típico, en el tratamiento NP 0-0,05 m (a), NP 0,05-0,10 m (b), P 0-0,05 m (c) y P 0,05-0,10 m (d). Las relaciones de la DA con el CH del suelo Argiudol fueron diferentes entre los estratos superior e inferior (Fig. 5.4). En la capa 0-0,05 m la DA del suelo fue altamente variable (0,90 – 1,48 Mg m-3). Se ajustó un modelo plateau – lineal para los set de datos de NP (Fig. 5.4 a) y de P (Fig. 5.4 c). En cada caso, hubo una primera porción cuyo mejor ajuste fue escencialmente horizontal, mostrando que no hubo cambios de DA con aumentos de CH. En los dos tratamiento (P y NP) hubo, sin embargo, un cambio en la DA, la cual declinó cuando el CH alcanzó cierto umbral crítico (parámetro-c). Este parámetro-c fue significativamente más alto (P< 0,05) en el tratamiento NP (300,7 g kg-

1) que en el tratamiento P (189,7 g kg-1). Por encima de este umbral (parámetro-c), la DA varió negativamente con el CH. La pendiente (parámetro-b) fue significativamente más alta (P<0,05) para el tratamiento NP que para el P. Esta caída de DA en el tratamiento NP indicaría que otros factores además del CH del suelo fueron los causantes de los cambios de DA. En el estrato 0,05-0,10 m del suelo del tratamiento NP no se pudo ajustar la relación DA-CH (Fig. 5.4 b). Pero en el tratamiento P en la capa 0,05-0,10 m se encontró relación entre DA-CH, aunque el modelo lineal explicó una pequeña porción de la variabilidad (Fig. 5.4 d).

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 100 200 300 400CH (g kg -1)

DA (

Mg m

-3)

Pastoreado 0-0,05 m

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 100 200 300 400CH (g kg -1)

DA (

Mg m

-3)

No pastoreado 0-0,05 m

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 100 200 300 400CH (g kg -1)

DA (

Mg m

-3 )

2005 2006

2007 2008

No pastoreado 0,05-0,10 m

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 100 200 300 400CH (g kg -1)

DA (

Mg m

-3)

Pastoreado 0,05-0,10 m

a

d

c

b

79

Figura 5.4 DA del suelo en función del CH gravimétrico para el Argiudol Típico, en el tratamiento NP 0-0,05 m (a), NP 0,05-0,10 m (b), P 0-0,05 m (c) y P 0,05-0,10 m (d). En el suelo Hapludol Típico, el VA aumentó con el descenso del CH, tanto para los tratamientos como para los estratos evaluados (Fig. 5.5). Esto significa que a medida que el suelo se seca entra aire en los poros del suelo.

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 100 200 300 400CH (g kg -1)

DA (

Mg m

-3)

Pastoreado 0-0,05 m

DA = 1,40 si CH < 189,7 g kg-1

DA = 1,73 - 0,002 * CH si CH > 189,7 g kg-1

R2 = 0,47 P < 0,00

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 100 200 300 400CH (g kg -1)

DA (

Mg m

-3)

Pastoreado 0,05-0,10 m

DA = 1,58 - 0,00093 * CH

R2 = 0,17 P < 0,00

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 100 200 300 400CH (g kg -1)

DA (

Mg m

-3)

2005

2006

2007

2008

No pastoreado 0,05-0,10 cm

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

0 100 200 300 400

CH (g kg -1)

DA (

Mg m

-3)

No pastoreado 0-0,05 m

DA = 1,35 si CH < 300,7 g kg-1

DA = 2,84 - 0,005 * CH si CH > 300,7 g kg-1

R2 = 0,72 P < 0,00

a

d

c

b

80

Figura 5.5. VA en función del CH para el suelo Hapludol Típico para los tratamientos NP 0-0,05 cm (a), NP 0,05-0,10 m (b), P 0-0,05 m (c), y P 0,05-0,10 cm (d). La línea sólida representa el mejor modelo de ajuste de la regresión. En el suelo Argiudol, el VA del suelo se relacionó también negativamente con el CH tanto en el tratamiento NP como P en el estrato 0-0,05 m (Figs. 5.6 a, c), y en el 0,05-0,10 m (Figs. 5.6b, d). Sin embargo, y a diferencia de lo ocurrido en el otro suelo, en el estrato superficial un grupo de puntos se separó de la línea de ajuste trazada (puntos dentro de los óvalos en las (Figs. 5.6a, c). Estos puntos corresponden con los datos de las fechas de muestreo de DP-2005 y COS-2005, que fueron los momentos en los que se registraron las disminuciones de la DA. Si estos puntos son excluidos del análisis hay una alta correlación entre el VA y CH en los tratamientos NP y P. Estos puntos que se separan del comportamiento general, sugieren que hubo aire entrampado en los poros, cuando el CH de los suelos fue mayor a 330 g kg-1 en el tratamiento NP y cuando el CH fue mayor a 240 g kg-1 en el tratamiento P. Es decir, que permanecieron burbujas de aire con el suelo húmedo o muy húmedo.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 100 200 300 400CH (g kg-1)

VA (

%)

Pastoreado 0-0,05 m

VA = 48,49 - 0,147 * CH

R2 = 0,83 P < 0,00

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 100 200 300 400CH (g kg -1)

VA (

%)

No pastoreado 0-0,05 m

VA = 48,35 - 0,149 * CH

R2=0,85 P < 0,00

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 100 200 300 400CH (g kg -1)

VA (

%)

Pastoreado 0,05-0,10 m

VA = 44,40 - 0,136 * CH

R2 = 0,63 P < 0,000

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 100 200 300 400CH (g kg -1)

VA (

%)

2005 2006

2007 2008

No pastoreado 0,05-0,10 m

VA = 42,18 - 0,127 * CH

R2 = 0,63 P < 0,00

a

d

c

b

81

Figura 5.6. VA en función del CH gravimétrico para el suelo Argiudol Típico en los tratamientos NP 0-0,05 m (a), NP 0,05-0,10 m (b), P 0-0,05 m (c), y P 0,05-0,10 m (d). La línea sólida representa el mejor modelo de ajuste de la regresión para un set de datos particular. Los puntos que se separan del set de datos, se encuentran señalados con un óvalo, y se excluyeron de la función de ajuste. 5.3.5. Experimento de amasado El experimento de amasado intentó reproducir las mismas condiciones que se encontraron en el suelo a inicios del estudio. Es así que en el tratamiento no amasado la DA del suelo fue significativamente (P=0,0162) más alta y el VA fue significativamente más bajo (P=0,0074), respecto del tratamiento amasado (Figs. 5.7 a, b). En definitiva el amasado causó un decrecimiento de la DA del suelo de 0,09 Mg m-3 y un incremento del VA del 4% (v/v). O sea que fue posible reproducir los mismos cambios de DA que tuvieron lugar en el campo.

0

5

10

15

20

25

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35

40

0 100 200 300 400CH (g kg -1)

VA (

%)

Pastoreado 0-0,05 m

VA = 44,18 - 0,115 * CH

R2 = 0,74 P < 0,00

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 100 200 300 400CH (g kg -1)

VA (

%)

No pastoreado 0-0,05 m

VA = 45,02 - 0,116 * CH

R2 = 0,76 P < 0,00

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 100 200 300 400CH (g kg-1)

VA (

%)

2005200620072008

Pastoreado 0,05-0,10 m

VA = 42,18 - 0,106 * CH

R2 = 0,28 P<0,00

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 100 200 300 400CH (g kg-1)

VA (

%)

No pastoreado 0,05-0,10 m

VA = 42,18 - 0,106 * CH

R2 = 0,44 P<0,00

a

d

c

b

82

Figura 5.7. DA del suelo (a) y VA (b) en los tratamientos amasado y no amasado. Diferentes letras indican diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos (P<0,05). 5.4. Discusión En el presente estudio, en el suelo Hapludol los cambios en la DA estuvieron relacionados a las fechas y no a los tratamientos (Fig. 5.1). Por otro lado, este suelo no varió su volumen frente a los cambios de CH del suelo, tal como se observa en la Figura 5.3. La ausencia de cambios de volumen con el CH estaría relacionada a su composición de tamaños de partículas, y especialmente a la mayor proporción de la fracción menos reactiva como lo es la fracción arena. Los cambios en DA en el suelo Argiudol Típico no siguieron la tendencia general esperada de incrementos de la misma en los primeros centímetros del suelo por compactación debidos al pastoreo (Chanasyk y Naeth, 1995; Greenwood et al., 1997, 1998; Greenwood y McKenzie, 2001). En las primeras fechas de muestreo se observaron importantes variaciones en DA del suelo como consecuencia del pastoreo (Fig. 5.2). El período en el cual la DA del suelo presentó las caídas de sus valores se caracterizó por ser transitado el lote con abundantes lluvias, esto llevó al suelo a un estado de CH superior respecto del período restante del estudio. Durante este período más húmedo, la DA varió negativamente con el CH tanto en el tratamiento P como en el NP (Figs. 5.2a). Las relaciones fueron notablemente diferentes en relación al resto del estudio, cuando la DA no presentó esas caídas. Se han informado variaciones de la DA en suelos de textura fina con arcillas expansibles (Parker et al., 1982; Jayawardane y Greacen, 1987; McGarry y Daniells, 1987; Oades, 1993), siendo necesario sólo una pequeña porción de estas arcillas para causar cambios cuantificables en la expansión del suelo (Dexter, 1988; Oades, 1993; Taboada et al., 2008). En este estudio, la caída de la DA con aumentos de CH podría estar asociada a fenómenos de expansión, ya que el mismo fue también observado en suelos de textura media, pero estos cambios suelen ser más moderados que los observados a partir de los resultados (Jayawardane y Greacen, 1987; McGarry y Daniells, 1987; Oades, 1993). En el suelo Argiudol, si bien el contenido de arcillas fue superior al Hapludol (250 g kg-1 de arcilla), su mineralogía es predominante illita (Apéndice 4). Este es un mineral que no se caracteriza por poseer alta expansibilidad.

1,00

1,02

1,04

1,06

1,08

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1,18

1,20

no amasado amasado

DA (

Mg m

-3 )

a

b

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20

no amasado amasado

VA (

%)

a

b

a b

83

Esta mineralogía de arcillas se condice con la encontrada en otros Molisoles de la Región Pampeana (Camilión, 1993; Taboada et al., 2008). Por lo tanto, otros factores, además de la expansión, pudieron haber intervenido en causar las variaciones en DA observadas en este trabajo de investigación. Un segundo factor que puede causar decrecimientos en la DA es el tránsito de animales sobre suelos saturados, causando al suelo dañospor “poaching” o “puddling” (Greenwood y McKenzie, 2001; Drewry, 2006). Algunos autores han señalado la existencia de expansión en el suelo como resultado de la acción de remoldeado o amasado (“remoulding”) ejercido por la pezuña del ganado en condiciones de saturación de suelos (Mullins y Fraser, 1980; Scholefield y Hall, 1986; Greenwood y McKenzie, 2001). El daño por “poaching” conduce a agregados densos e inestables en el suelo (Mullins y Fraser, 1980). Estas condiciones son las que se presentaron en la primera etapa del estudio (DP-2005), en la que hubo abundantes precipitaciones durante el período de pastoreo (Fig. 4.2), y en la que se observó alta IE del suelo (Fig. 4.12). Sin embargo, el decrecimiento sustancial en DA con aumentos de CH (Figs. 5.4 a, c) durante este período no fue tanto debido a la expansión, sino al entrampamiento del aire bajo condiciones de alto CH del suelo (Figs. 5.6 a, c). El aire entrampado causó disminuciones de la DA, cuyos datos fueron apartados para el ajuste de la relación VA – CH (Fig. 5.6). Estos puntos no se ajustaban a la línea típica de un suelo rígido, en el cual el VA decrece a medida que el suelo aumenta su CH, siendo este fue el comportamiento observado en el suelo Hapludol (Fig. 5.5) para ambos tratamientos y estratos. Los procesos de entrampamiento de aire se deben a la imposibilidad de burbujeo del aire desde un suelo húmedo hacia la atmósfera. Como resultado de esto, el suelo se expande consecuencia del inflado debido al desarrollo de presiones de ese aire entrampado (Gäth y Frede, 1995; Wang et al., 1998). Procesos de inflado similares, con expansión del volumen, fueron encontrados en suelos de la Pampa Deprimida bajo condiciones de saturación del suelo (Taboada et al., 2001). Las altas precipitaciones que ocurrieron en el primer año de muestreo (2005), no volvieron a presentarse durante el resto de los años de los ensayos, y ésto determinó probablemente la ausencia de la repetición de este fenómeno. Un comportamiento similar pudo ser reproducido en el experimento de campo de amasado, mostrando valores de VA significativamente más altos y una DA significativamente más baja en el tratamiento amasado respecto del tratamiento no amasado (Fig. 5.7). Debe notarse que altos VA con altos CH fueron también encontrados en el suelo del tratamiento NP, aunque esto fue hallado en el momento COS-2005 (Fig. 5.6 a). Esto sugiere que otros factores además del pastoreo podrían también contribuir a explicar este proceso de entrampamiento de aire. Por ejemplo, el pasaje de la maquinaria podría también causar decrecimiento de la DA por amasado, particularmente cuando el suelo está húmedo. El entrampamiento del aire podría también ocurrir debido al impacto de las gotas de lluvia en un suelo desnudo, como es usual encontrar en el momento de crecimiento inicial del maíz luego de un cultivo de soja. Esto puede conducir a la formación de espacios vesiculares llenos de aire bajo pequeños encostramientos superficiales (Collins et al., 1986). El decrecimiento en la DA no es solamente originado por aire entrampado. La DA puede también disminuir debido a la creación de nuevos poros mediante el crecimiento de raíces (Campbell et al. 1996; Alakukku, 1998; Miglierina et al., 2000), tal como podría estar sucediendo desde DP-2005 a COS-2005 tanto en el tratamiento P como en el NP (Fig. 5.2). El aire entrampado no se registró en AP-2006 luego de la cosecha del maíz, por lo que la DA del suelo aumentó y el suelo recuperaró su carácter cuasi-rígido. Es posible que la ausencia de variaciones en los años sucesivos, haya estado relacionado a las condiciones

84

secas por las que se transitó en el período subsecuente, especialmente durante las fases de pastoreo. La alta capacidad portante del suelo permitió protegerlo de los efectos de adversos del tránsito durante el resto del estudio. A pesar de ésto, y a partir de la comparación de las pendientes de las relaciones de la DA con el CH en los tratamientos NP y P, el pastoreo alteró el umbral debajo del cual la variabilidad en la DA del suelo fue dependiente del CH (Figs. 5.4 a, c). Los resultados mostraron que el amasado del suelo condujo a decrecimientos en la DA, reproduciendo lo originado por el pastoreo a comienzo del estudio. El proceso podría ser considerado como el sellado de los poros superficiales consecuencia del pastoreo y amasado, impidiendo así la liberación del aire a la atmósfera. Como resultado, el entrampamiento del aire que se produce cuando el suelo es transitado cuando tiene elevado CH, ejerce presión y conduce al hinchamiento, provocando así el decrecimiento de la DA cuando el suelo fue transitado con altos CH del suelo. 5.5. Conclusiones El suelo Hapludol Típico no modificó su DA como consecuencia del pastoreo. En el suelo Argiudol la DA del suelo decreció en el estrato más superficial cuando el suelo fue transitado en húmedo. Esta disminución de la DA no fue originada por la expansión del suelo en condiciones de elevado CH, como se hipotetizó, sino por aire entrampado y una concomitante presencia del aire del suelo que no pudo burbujear por el amasado del suelo. Los procesos fueron observados, aunque sólo en el momento COS-2005, en el tratamiento NP. Un comportamiento más estable de la DA fue observado cuando el pisoteo animal y el tráfico de maquinarias ocurrieron en períodos con bajas precipitaciones, y por lo tanto, bajo CH del suelo y alta capacidad portante del mismo.

85

Capítulo 6

Curvas de contracción del suelo: macro- y micro-porosidad

bajo distintos manejos

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6.1. Introducción Las características de contracción – expansión de un suelo son descriptas por su curva de contracción (CC). La contracción del suelo es definida como el cambio de volumen específico (Ve) respecto de su CH gravimétrico (Haines, 1923; Stirk, 1954), también interpretada como los cambios de volumen de poros en la medida que el suelo se seca (Braudeau et al., 1999), siendo el Ve el volumen por gramo de masa seca (Boivin et al., 2006 a y b). Los autores que han trabajado con CC hallaron que exhiben forma de “S”, es decir, correspondiente con una curva de tipo sigmoidea, en la cual se alternan tres zonas lineales y dos curvas, siendo separadas por 4 puntos de transición (Fig. 6.1) (Lauritzen y Stewart, 1941; Lauritzen, 1948; Braudeau, 1987; Braudeau, 1988a; Boivin, 1990; Tariq y Durnford, 1993a y b; Coquet et al., 1998; Braudeau et al., 1999). Los tramos se denominan de contracción residual, contracción básica, y contracción estructural, siendo los parámetros del modelo los puntos de transición o coordinación que son propios de las CC, que representan las características de cada suelo y que pueden ser modificadas por el manejo.

Figura 6.1. Curva de contracción teórica, relacionando Ve de un suelo en función del CH, en el que se define el volumen de los componentes sólido, líquido y gaseoso. Identificándose los puntos de transición de máxima expansión (ME), de macroporosidad límite (ML), de entrada de aire (EA), y de contracción límite (CL), reconociendo cada una de las etapas de contracción, y las pendientes estructural (ks), contracción básica (kb), y contracción residual (kr) (Adaptado de Braudeau et al., 1999).

Límite de contracción

Máxima expansión

Macroporosidad límite

Entrada de aire

Vol. del sólido

Vol. del agua

Vol. del aire

Ve (

cm3

g-1)

CH (g g-1)

Contracción residual Contracción básica

Contracción estructural

Línea

de satu

ración 1:1

Línea de sólidos

CL EA ML ME ks

kb

kr

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Braudeau (1988a) propuso un modelo conceptual de contracción del suelo derivado del modelo de Sposito y Giraldez (1976), en el cual la contracción de agregados en el suelo se asume como la de una “pasta de arcilla”. En ese modelo la pendiente de la contracción básica está relacionada a lo que se denomina “fábrica” o “entramado” (“ fabric” ) de agregados y a su estabilidad. Esto hace que el modelo asuma que la contracción del suelo se compone de la contracción de dos volúmenes de poros, como el volumen de microporos y el volumen de macroporos. Para ello Braudeau et al. (1999) propone otro modelo que ofrece información general y un mejor ajuste de los datos. Este modelo fue llamado modelo XP (Boivin et al., 2004), cuya matemática y propiedades de ajuste fueron comparadas con otros modelos (Braudeau et al., 1999). El modelo XP fue aplicado exitosamente en un amplio rango de tipos de suelo: Ferrasol, Vertisol, Fluvisol tropical y templado y Cambisol con contenidos de arcilla desde 11 a 80 % (Boivin, 1990; Coquet et al., 1998; Braudeau et al., 1999; Boivin et al., 2004, 2006 a y b) y con diferentes tipos de arcillas (Boivin, 2007). Braudeau y Bruand (1993) propusieron que el modelo XP puede ser utilizado en el cálculo del volumen de microporos o plasma, y en el CH. Ello se hace directamente a partir de las curvas de contracción de muestras no disturbadas (Boivin et al., 2004). La medición y la modelización de la contracción del suelo ha recibido un creciente interés debido a su amplio rango de aplicaciones, entre los que se encuentra la estimación de volúmenes de grietas in situ (Bronswijk, 1990, 1991; Chertkov et al., 2004), la medición del volumen de poros y sus propiedades estructurales (Braudeau y Bruand, 1993; Boivin et al., 2004), la modelización de la curva de retención de agua (Boivin et al., 2006a; Braudeau y Mohtar, 2006), la evaluación de la compactación del suelo (Boivin et al., 2006b), o la determinación de las propiedades mecánicas (Baumgartl y Kock, 2004). Los procesos de compactación que se desarrollan como consecuencia del tránsito del ganado y del tráfico de maquinaria causan una reducción en la porosidad total (Alakukku, 1996a y b; Arvidsson y Hakansson, 1996). Por otro lado, también se ha reportado alteración de la morfología de los poros (Murphy et al., 1977; Bullock et al., 1985; Wiermann et al., 2000; Kremer et al., 2002; Horn et al., 1994), y cambios en su distribución de tamaño (Alakukku, 1996a; Richard et al., 2001). Los cambios en la distribución de los poros se deben a que los macro- y micro-poros no son igualmente afectados por la compactación (Horn et al., 1995; Richard et al., 2001; Schäffer et al., 2007b). En la actualidad predominan trabajos que evaluan la presencia de compactación mediante la utilización de la DA y de la porosidad total (Drewry et al., 1999; Drewry et al., 2000). Aunque ambas propiedades son fácilmente evaluables, no permiten identificar las clases de poros que son afectadas o los cambios estructurales que ocurren en el suelo. Los efectos de compactación sobre la calidad del suelo dependen no solamente de la reducción en la porosidad total, sino también del tipo de poros que son afectados (Blackwell et al., 1990). A la vez que los poros estructurales y los del plasma pueden ser afectados por estreses mecánicos (Horn et al., 1995; Richard et al., 2001; Schäffer et al., 2007b), ambos son altamente dinámicos con respecto a la expansión y contracción por el humedecimiento y secado del suelo (Braudeau et al., 2004). Guérif (1985) y Richard et al. (2001) encontraron que los poros estructurales fueron los afectados por la compactación. La porosidad del plasma es generalmente considerada menos sensible al efecto de cargas mecánicas sobre el suelo. El modelo XP permite separar la contracción de los poros del plasma (microporos) de la contracción de los macroporos y evaluar de esta manera el efecto de los manejos sobre los cambios en la porosidad (Fig. 6.2).

88

Figura 6.2. Ve del suelo en función del CH separando la contracción de la porosidad estructural y la porosidad del plasma (Adaptado de Schäffer et al., 2008).

Se ha demostrado que puede existir diferente comportamiento en la variación de Ve por expansión – contracción entre muestras tomadas a campo a lo largo del tiempo respecto de curvas de contracción obtenidas en laboratorio (Berndt y Coughlan, 1976; Taboada et al., 2001). Ello obedece a que en laboratorio no es posible reproducir los mismos factores que intervienen en el campo, tales como los procesos de humedecimiento rápido, las lluvias intensas, o el manejo. El análisis comparativo de ambas situaciones (campo vs. laboratorio) puede brindar inmejorable oportunidad para discriminar efectos antrópicos de aquellos considerados naturales (Taboada et al., 2001). 6.1.4. Objetivos:

1. Evaluar a través de las CC ajustadas con modelos XP los cambios de porosidad ocasionados por tres situaciones de manejo contrastantes, como AC bajo SD, IAG bajo SD, y cuasi-prístino (CP).

2. Caracterizar el efecto de pisoteo sobre la porosidad de suelos sin historia de pastoreo a partir de un ensayo de simulación de la pisada de una vaca, en condiciones de diferentes CH del suelo.

3. Discriminar los efectos de manejo mediante la comparación de CC obtenidas a partir de datos de campo respecto de las obtenidas con datos de laboratorio.

Ve (

cm3

g-1)

CH (g g-1)

Línea de sólidos

CL EA ML ME

Porosidad estructural

Porosidad del plasma

Porosidad estructural con agua

Porosidad es

tructu

ral co

n aire

Porosidad del plasma con agua

Porosidad del plasma con aire

89

6.1.5. Hipótesis:

1. La CC de la situación CP se diferencia de las obtenidas en los otros tratamientos (AC y IAG), cuya estado indica menos densificación. Las CC de los tratamientos AC e IAG muestran pérdidas de poros estructurales con aire por compactación.

2. Las CC obtenidas en el ensayo de simulación del efecto de la pisada muestra en el tratamiento CP mayor compactación respecto del AC, debido a los distintos niveles de densidad inicial de cada suelo.

3. Las CC obtenidas a campo y en laboratorio son coincidente, por lo que no se evidencia efectos de manejos.

6.2. Teoría Las CC fueron ajustadas con el modelo XP (Boivin et al., 2004 adaptado de Braudeau et al., 1999). El modelo XP combina ecuaciones de tres fases lineales y dos exponenciales delimitados por el ajuste de cuatro puntos de transición, los que a su vez son parámetros del modelo. Las funciones que describen las fases curvilíneas fueron seleccionadas de manera tal que las derivadas de los puntos finales sean continuas e iguales a la pendiente de la zona lineal adyacente. Los datos experimentales son referidos a la línea de saturación 1:1 (Sposito y Giraldez, 1976), que se caracteriza por su intercepción, que es igual al volumen específico de los sólidos (Vs), y la pendiente es igual a 1/Dagua. La línea de saturación 1:1 representa la CC de dos componentes teóricos (sólido y agua) de un sistema saturado, en el cual la salida de agua no es reemplaza por la entrada de aire a lo largo del rango del CH (McGarry y Malafant, 1987). El punto de intersección entre la CC y la línea de saturación 1:1 define el punto de saturación de la muestra. La fase de contracción residual se corresponde con una pérdida de agua en la que, a menudo, no se observa cambio de volumen (Bronswijk, 1988). En la fase básica el cambio volumétrico se asume igual a la pérdida de agua (kb=1) (McGarry y Malafant, 1987; Tariq y Durnford, 1993b). Sin embargo, esta asunción es solamente válida para una “pasta de arcilla” (Sposito y Giraldez, 1976; Chan, 1982). Generalmente, la pendiente de la fase básica no ha sido reportada igual a 1 (Lauritzen y Stewart, 1941; Croney y Coleman, 1954; Bruand y Prost, 1987; McGarry y Daniells, 1987). La fase de contracción estructural es consecuencia del colapso de los macroporos. Además de estas fases, Braudeau et al. (1999) y Braudeau et al. (2004) observaron una fase de expansión adicional en la zona de saturación, a la que denominaron de hinchamiento interpedal. En la obtención de las CC se asumen algunas cuestiones, tales como que los puntos de CL y EA del suelo, coinciden con la CL y la EA del plasma o “pasta de arcilla” del suelo (Sposito, 1973; Chertkov, 2000). También, que el punto ML se corresponde con los macroporos llenos de aire (Braudeau, 1988b), y el punto ME o punto de expansión del suelo se corresponde con la máxima expansión del plasma (Tariq y Durnford, 1993a; McGarry y Malafant, 1987). Las pendientes de contracción estructural lineal (ks) y básica lineal (kb) están muy relacionadas a la estabilidad estructural del suelo (McGarry y Daniells, 1987). Mientras que la contracción residual lineal (kr) fue interpretada para el caso de “pasta de arcilla” como el reacomodamiento de partículas de arcilla bajo intenso secado (Tessier, 1980).

90

El modelo XP combina la contracción de dos sistemas de poros, micro- y macro-porosidad (Braudeau, 1988a). La microporosidad coincide con la porosidad de la “pasta de arcilla”, y es identificada con la porosidad intrapedal (Braudeau et al., 2004; Braudeau y Mohtar, 2006), o la porosidad del plasma (Boivin et al., 2004). La macroporosidad incluye todos los poros estructurales del suelo, como grietas, espacios lacunares y bioporos. Los puntos de transición obtenidos por el modelo XP se corresponden con un valor de CH y otro de Ve de la muestra, los cuales toman un significado físico. Si el modelo XP es ajustado para una CC y se obtienen los puntos de transición CL, EA y ME, entonces a partir de estos pueden calcularse, usando ecuaciones del modelo XP, la porosidad y las propiedades físicas del plasma del suelo sin necesidad de separar el plasma (Braudeau y Bruand, 1993; Boivin et al., 2004). Los parámetros del suelo fueron identificados sobre las “pastas de arcilla”. Sposito y Giraldez (1976) determinaron el punto EA, mientras McGarry y Daniells (1987) lo hicieron para los puntos EA y ME. Braudeau (1988b) y Braudeau y Bruand (1993) identificaron sobre la CC el punto CL, EA y ME en los agregados primarios. La contracción de la “pasta de arcilla” ocurre en dos fases (Sposito y Giraldez, 1976; Chertkov, 2000), la primera se corresponde con la línea 1:1 desde ME hasta la EA (Sposito, 1973), la segunda fase se caracteriza por decrecer la contracción hasta el punto CL. Del mismo modo que se identificaron puntos de transición en la contracción de la “pasta de arcilla”, se identificaron sobre muestras de suelo (e.g. McGarry y Malafant, 1987; Tariq y Durnford, 1993b). Sposito y Giraldez (1976) encontraron correspondencia de los puntos CL y EA entre la “pastas de arcilla” o plasma y muestras de suelo, siendo verificada experimentalmente por Braudeau y Bruand (1993). También, la correspondencia de los puntos CL, EA y ME entre el suelo y el plasma fueron verificados por Boivin et al. (2004). 6.4. Materiales y métodos 6.4.1. Preparación de muestra Las CC se obtuvieron de muestras de suelo no disturbadas de 100 cm3 de volumen. Las mediciones fueron realizadas por el equipo que describió por Boivin et al. (2004). Las muestras de suelo fueron saturadas con agua desionizada (Foto 6.1 a) y luego fueron colocadas sobre una balanza electrónica en un ambiente a 20 ºC (Foto 6.1 b) para registrar los cambios de peso de la muestra a medida que esta se seca. Las variaciones de la muestra en altura se registraron usando un traductor de desplazamiento calibrado. El peso y la altura de las muestras de suelo fueron almacenados a intervalos de 5 minutos, hasta que el peso de la muestra alcanzó un valor constante. Al finalizar el experimento, la muestra fue colocada en estufa a 40 ºC durante 24 hs, para determinar el volumen y el peso seco final.

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Foto 6.1. Cámara de saturación de las muestras (a). Equipo de balanza, traductor de desplazamiento lineal y sensor de humedad y presión (b).

La exactitud de las CC fue directamente dependiente de la exactitud en las mediciones del peso y de la altura. El CH fue estimado a través de mediciones continuas de las variaciones del peso de la muestra, el cual tuvo una precisión de 0,01g. Por otro lado, la altura de la muestra fue medida con una precisión de 1µm (Boivin et al., 2004). La metodología utilizada se correspondió con la descubierta por Boivin (1990). Esta metodología consta de la medición continua de los cambios de altura y de peso de la muestra. 6.4.2. Verificación de la isotropía de las muestras La metodología incluye la lectura de los cambios de altura, es decir, considera la deformación en una dirección. La expresión en una dirección (1-D) se puede considerar equivalente a la volumétrica (3-D), si la deformación de las muestras de un suelo estructurado es isotrópica (Grossman et al., 1968). La comprobación de esto se realiza mediante el exponente n de la Ecuación 6.1, el cual debe ser cercano a 3 para considerar a las muestras como isotrópicas. Para su obtención se utiliza tanto la altura como el volumen, en saturación y en seco (Boivin et al., 1991). n = (Log (Vf/V0)) / (Log (Lf/L0)) [6.1.] Siendo: V0: volumen de la muestra al comienzo; Vf: volumen de la muestra al final del experimento; L0: alturas de las muestras al comienzo del experimento; Lf: alturas de las muestras al final del experimento. Los cambios en altura (L) de la muestra fueron convertidos a cambios en volumen específico (Ve) aplicando la ecuación de Towner (1986): Ve/Vf = (L/Lf)

n [6.2]

a b

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Siendo: Ve: volumen de las muestras durante el experimento; L: altura de las muestras durante el experimento, Vf: volumen de las muestras al final del experimento; Lf y altura de las muestras al final del experimento. 6.4.3. Ecuaciones de modelo XP Las ecuaciones del modelo XP fueron desarrolladas por Braudeau et al. (1999) y se presentan en los Cuadro 6.1 y 6.2.

Cuadro 6.1. Ecuaciones del modelo XP de acuerdo a lo presentado por Braudeau et al., (1999) (de Boivin et al., 2006). kb (Fase de contracción básica)

kb=[VEA-VML]/[CHAE-CHML] kb=[-ks+(exp(1)-1 x (VML-VMS)/(CHML-CHMS)]/exp(1)-2

ks (Fase de contracción estructural)

ks=[V s -VME]/[CHs-CHME]; con Vs y CHs valores de la fase estructural. ks=[VML-VME] x [exp (1)-1]/[CHML-CHME] – kb x [exp(1) – 2)

kr (Fase de contracción residual)

ks=[V r –VCL]/[CHr-CHCL]; con Vr y CHr valores de la fase residual. ks=[VEA-VCL] x [exp (1)-1]/[CHEA-CHCL] – kb x [exp(1) – 2)

Rango de valores de CH Cálculos de V CH>CHME V=VME-ks x (CHME-CH) CHML<=CH<=CHME CHn=(CH-CHME)/(CHML-CHME)

V=VME + (VML-VME) x [kb x (exp(CHn)-CHn-1) + ks x (exp(1) x CHn - exp(CHn) + 1)] / (kb x (exp(1)-2) + ks)

CHEA<CH<CHML V=VML-kb x (CHML-CH) CHCL<CH<CHEA CHn=(CH-CHCL)/(CHEA-CHCL)

V=VCL+(VAE-VCL) x [kb x (exp(CHn)-CHn-1) + kr x (exp(1)-CHn-exp(CHn) + 1)]/(kb x (exp(1)-2)+kr)

CH<CHCL V=VCL-kr-(CHCL-CH)

Cuadro 6.2. Cálculo de la porosidad del plasma (Vp) y los contenidos de humedad (CHp) utilizando el modelo XP de acuerdo a Boivin et al. (2006). Rango de contenido de agua

Vp (cm3 g-1) CHp (cm3 g-1)

CH<CHCL (CHEA+0,718 x CHCL)/1,718 CH

CHCL<CH>CHEA (1,718 x CHCL + (CHAE – CHCL) x (eΘ-Θ))/1,718 Θ=CH-CHCL/CHEA-CHCL

CH

CH=CHEA CH Vp

CHEA<CH<CHML CH Vp

CH=CHML CH Vp

CHML<CH>CHME (1,718 x CHME + (CHML – CHME) x (eΘ-Θ))/1,718 Θ=CH-CHME/CHML-CHME

VP

CH=CHME (CHML+0,718 x CHME)/1,718 Vp

CHME<CH (CHML+0,718 x CHME)/1,718 Vp

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El ajuste del modelo XP permitió determinar la porosidad, el contenido de aire y agua de la macro- y de la micro-porosidad en las muestras de suelo en el rango del CH. El volumen con aire en el plasma (Ap) se calculó de la siguiente manera: Ap = Vp – CHp [6.3] Siendo: Vp: volumen específico del plasma; CHp: es el contenido hídrico del plasma. La porosidad estructural específica (Vs) fue calculada como: Vs = V - Vp – ρ-1 [6.4] Siendo: Ve: volumen específico; Vp: volumen específico del plasma; ρ-1: volumen específico de la fase sólida (1/2,65 cm3 g-1). El contenido de agua de la porosidad estructural (CHs) fue calculado como: CHs = CH – CHp [6.5] Siendo: CH: contenido hídrico gravimétrico; CHp: contenido hídrico de la porosidad del plasma. El contenido de aire específico de la porosidad estructural (As) fue calculada como As = Vs – CHs [6.6] Siendo: Vs: volumen específico estructural; CHs: contenido hídrico estructural. Finalmente la DA fue calculada como la inversa del Ve. Basado en la definición por Braudeau y Bruand (1993), la capacidad de expansión (CE) del suelo fue calculada como: CE= ((V(ME) - V(CL)) / V(CL))*100 [6.7] Siendo: VME : Volumen específico en el punto ME; VCL: Volumen específico en el punto CL Parecido a ello se puede calcular la capacidad de expansión del plasma: CEp= ((Vp(ME) - Vp(CL)) / Vp(CL))*100 [6.8] Siendo: VpME : Volumen específico del plasma en el punto ME; VpCL: Volumen específico del plasma en el punto CL

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6.4.4. Muestreo y ensayos Los muestreos y ensayos realizados atendieron a comparar: a) distintas situaciones de manejo (Apartado 6.4.4.1) b) cuantificar el impacto del pisoteo en condiciones controladas (Apartado 6.4.4.2) c) comparar curvas obtenidas en laboratorio respecto de las obtenidas en situación de campo. (Apartado 6.4.4.3) 6.4.4.1. Comparación entre las diferentes situaciones de manejo Las muestras para la realización de la CC en el laboratorio fueron obtenidas de tres situaciones diferentes de manejo: a) CP: parque del establecimiento, situación en la que se asume que el suelo no ha sido removido, ni transitado por ganado ni por maquinaria agrícola durante décadas. b) AC bajo SD; c) IAG bajo SD. Estos dos últimos manejos fueron descriptos en el Capítulo 3. Las muestras se tomaron del estrato 0-0,05 m tanto del suelo Hapludol Típico como Argiudol Típico. El tamaño de las muestras y el tratamiento que se hizo de las mismas fue descripto en los Apartados 6.4.1, 6.4.2, 6.4.3. Las características de los tratamientos que estuvieron bajo evaluación se presentan en el Cuadro 6.3.

Cuadro 6.3. Características de los suelos de los manejos cuasi prístino (CP), agricultura continua (AC) e integrado agrícola-ganadero (IAG). Hapludol Típico Argiudol Típico CP AC IAG CP AC IAG Arena (g kg-1) 480 493 488 131 96 101 Limo (g kg-1) 407 376 395 694 689 681 Arcilla (g kg-1) 113 131 117 175 215 218 pH 6,05 6,33 6,26 6,15 6,65 6,33 CIC (cmolc kg-1) Ca Mg Na K

16,1 7,7 2,0

<0,08 2,3

12,5 7,1 2,0

<0,08 1,9

14,9 7,9 2,3

<0,08 2,0

16,8 10,3 1,8

<0,08 2,8

17,2 9

1,9 <0,08

2,0

19,9 11,1 2,3

<0,08 2,6

MO (g kg-1) 35,5 20,6 32,9 38,1 26,8 37,1

6.4.4.2. Efecto de la pezuña en suelos sin historia de pastoreo Se llevó adelante un ensayo controlado para evaluar el efecto de la presión de la pisado en la huella sobre la CC, para lo cual se utilizó una pezuña mecánica (Foto 6.2). La bibliografía reporta que el peso de una vaca varía en torno a los 300-500 kg y la superficie de apoyo individual de cada pezuña varía entre 80 a 90 cm2 (Greenwood y McKenzie, 2001; Striker et al., 2006). La presión que puede ejercer es de 120 a 250 kPa en función de su peso y su actividad (detenida o en marcha) (Willat y Pullar, 1983; Di et al., 2001; Striker et al., 2006).

95

Foto 6.2. Sistema de simulación del pisoteo de ganado (Stricker et al., 2006). Se realizaron los cálculos correspondientes para saber la masa de contrapeso a aplicar en el equipo de simulación (Fig. 6.3), para alcanzar una presión de 200 kPa sobre una superficie de 82 cm2. La aplicación de la presión fue ejercida durante 2 minutos. Figura 6.3: Esquema del equipo de simulación (Striker et al., 2006). Las muestras de suelo sin disturbar para este ensayo fueron obtenidas con cilindros de PVC de 0,15 m de diámetro y 0,10 m de altura desde sitios con manejo AC y CP, tanto en el suelo Hapludol como Argiudol. Las muestras en cilindros más pequeños de 100 cm3 se tomaron desde estos cilindros de PVC, luego de realizado el ensayo de simulación, del estrato 0-0,05 m. Se evaluó el efecto del pisoteo en dos estados hídricos: punto de saturación y punto de friabilidad. Para el punto de friabilidad, primero, se calcularon los puntos característicos de la curva de retención hídrica, capacidad de campo y punto de retención hídrica a partir de las ecuaciones siguientes (Pecorari et al., 1988).

b

a

BA

C

MB MAFB FA

96

CH (%) (33,3 kPa) = 6,85 + 0,360 * (Ar + LF) [6.9.] CH (%) (1500 kPa)= 4,04 + 0,252 * Ar+ 0,206 * LF [6.10.] Siendo: CH: contenido hídrico (%); Ar: arcilla (%); LF: limo fino (2-20 µm) (%) ó 40 % del limo total. A partir de la obtención del CH que corresponde a cada punto se determinó el agua útil del suelo. Aproximadamente, el 50 % de ese CH se corresponde con el punto de friabilidad. 6.4.4.3. Comparación de curvas de contracción obtenidas en laboratorio respecto de las obtenidas a campo Curvas de contracción obtenidas en laboratorio Se tomaron muestras no disturbadas en cilindros de 100 cm3 de los tratamientos P y NP de los ensayos descriptos en el Capítulo 4, tanto en el suelo Hapludol como en el Argiudol. Las muestras se tomaron del estrato 0-0,05 m. Las muestras estuvieron sujetas a lo descripto en los Apartados 6.4.1, 6.4.2 y 6.4.3. Curvas de contracción obtenidas a campo Los tratamientos, las fechas de muestreo fueron descriptos en el Capítulo 4. Se utilizaron los datos obtenidos de DA para el estrato 0-0,05 m, para los suelos Argiudol y Hapludol, a partir de los cuales se calculó el Ve. El CH fue determinado mediante el secado en estufa de cada muestra de suelo a 105 ºC hasta alcanzar peso constante.

Huella marcada Situación cuasi-prístina

Huella marcada Situación agrícola continua

97

6.5. Resultados y Discusión 6.5.1. Comparación entre las diferentes situaciones de manejo Las CC de los suelos Hapludol Típico y Argiudol Típico obtenidas para los tratamientos CP, IAG y AC se presentan en la Figura 6.4 (a, b). En los dos suelos, el manejo CP presentó los Ve, y por lo tanto las DA fueron las más bajas. En el suelo Hapludol las CC de los tratamientos IAG y AC no se separaron (Figura 6.4a). En cambio, en el suelo Argiudol, la CC correspondiente al manejo IAG se separó de la hallada para el manejo AC, presentando este último un Ve menor (Fig. 6.4b). Las crecientes densificaciones en los distintos tratamientos pudieron estar relacionadas a los diferentes contenidos de MO (Cuadro 6.3) y al tránsito de maquinaria. Schäffer et al. (2008) reporta situaciones compactadas consecuencia del creciente tránsito de maquinarias. Sumado a ello, los cortes delgados han mostrado diferencias entre estos tratamientos (Apéndice 6). En el corte delgado del tratamiento CP (Apéndice 6) se puede observar el efecto de la actividad biológica puesta de manifiesto por la inclusión de deyecciones. Los cortes delgados de los tratamientos AC e IAG, si bien muestran estructura alterada por la fauna del suelo, existe predominancia de desarrollo de agregados laminares. La presencia de estas estructuras fue asociada al tránsito de maquiarias (Lipiec et al., 1998, Bonel et al., 2005, Morrás et al., 2004). La laminación queda evidenciada mediante el gráfico de barras, en los cuales la distribución de la frecuencia de los grados de los ángulos de poros es más uniforme respecto del tratamiento CP (Apéndice 6), y de esta manera se justifica también la densificación observada a través de las CC.

98

Figura 6.4. Ve en función del CH para los tratamientos IAG, AC, y CP para el suelo Hapludol Típico (a) y Argiudol Típico (b).

0,500

0,550

0,600

0,650

0,700

0,750

0,800

0,850

0,900

0,950

1,000

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500

CH (g g -1)

Ve (

cm3 g

-1)

IAG

AC

CP

Línea

de

satu

ració

n

0

0,500

0,550

0,600

0,650

0,700

0,750

0,800

0,850

0,900

0,950

1,000

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500

CH (g g-1)

Ve (

cm3 g

-1)

IAG

AC

CP

0

Línea

de

satu

ració

n

a

b

99

Uno de los parámetros más importantes en la descripción de la contracción del suelo es la pendiente de la fase lineal estructural (ks), la cual está íntimamente relacionada con la estabilidad de los macroporos. Para los dos suelos evaluados, los tratamientos CP se correspondieron con los valores más bajos de ks, los valores intermedios fueron para el tratamiento IAG, y los valores más altos fueron para el tratamiento AC (CP<IAG<AC). Boivin et al. (2006b) observaron que en pasturas permanentes los valores de las pendientes ks fueron pequeños, indicando una buena estabilidad de macroporos para esos tratamientos. Cuando los ks tienen valores altos, indican que a medida que el suelo se seca la contracción del mismo se produce como consecuencia del colapso de macroporos hasta el CH que corresponde al punto de ME (CHME) (mayor a 10 µm) (Boivin et al., 2004). El Ve de macroporos (Vma) en el punto de transición de ME, fue mayor en el tratamiento CP (Hapludol: 0,247 cm3 g-1; Argiudol: 0,316 cm3 g-1) seguidos por el manejo IAG, y finalmente por el AC (CP>IAG>AC) (Cuadro 6.4). Del mismo modo, Richard et al. (2001) observaron que el volumen de macroporos fue mayor en situaciones sin tránsito de maquinaria. Estos poros reducen su volumen y son afectados como consecuencia de tránsito de equipos agrícolas (Schäffer et al., 2007a, b, 2008). La pendiente de la fase lineal básica (kb) es otro parámetro importante. La contracción en esta fase está relacionada con el componente del plasma, donde el tipo y la proporción de arcillas en el suelo determina las variaciones de Ve (Braudeau y Mohtar, 2006). El Argiudol posee mayor cantidad de arcillas (promedio: 203 g kg-1 arcilla) respecto del suelo Hapludol (promedio: 120 g kg-1 arcilla) (Cuadro 6.3) y, por lo tanto, el kb acompañó esta tendencia, presentando un valor de kb promedio menor el Hapludol (0,084 cm3 g-1) respecto del suelo Argiudol, cuyo valor promedio fue 0,128 cm3 g-1. Por un lado, kb mayores a 1 cm3 g-1 significan que los suelos presentan gran inestabilidad (Boivin et al., 2006a), como los que muestran los suelos sódicos (Boivin, 1990). Por otro lado, Boivin et al. (2006) señaló que valores de kb menores a 0,200 cm3 g-1, como los encontrados en este trabajo, se corresponden con suelos rígidos. Los suelos clasificados como rígidos poseen valores de Ve casi constantes a medida que el suelo se seca. Sin embargo, valores de kb menores a 0,200 cm3 g-1 pueden corresponderse con suelos que se encuentren compactados. El tratamiento CP de cada uno de los suelos puede ser utilizado como referencia por sus características de manejo e historia, para determinar si se trata de suelos rígidos, o bien se trata de suelos compactados. El tratamiento CP presentó un kb de 0,116 cm3 g-1 para el Hapludol y 0,174 cm3 g-1 para el Argiudol. Estos resultados permiten suponer que los suelos bajo evaluación son suelos rígidos, y que aquellas situaciones bajo producción presentan una mayor densificación cuando se comparan con la situación CP. La CE y CEp son parámetros que permiten complementar la comprensión del comportamiento de un suelo. La CE del suelo presentó valores moderados (Cuadro 6.4), si se los compara con suelos Vertisoles, los cuales se encuentran entorno al 15 % (Boivin, 2007). Como se mostró en el Capítulo 5, las arcillas del Argiudol fueron de tipo no expansibles, por lo cual era esperable la CE más baja en relación a los Vertisoles. Los valores de CE, en promedio, fueron para el caso del Hapludol de 2,58 % y para el Argiudol de 3,84 % (Cuadro 6.4). Del mismo modo, Stengel et al. (1984) halló CE parecidas a las de este trabajo en suelos franco limosos. La CE fue mayor en el manejo CP en el suelo Argiudol, cuyo contenido de MO de este tratamiento fue más alto respecto de los otros manejos en ambos suelos (Cuadro 6.3). Del mismo modo, Rasa et al. (2009) observaron que situaciones con menor presión de manejo y mayor contenido de MO se correspondieron con las mayores CE de suelo. Sin embargo, esto no fue hallado para el suelo Hapludol. Por otro lado, la CEp del suelo Hapludol (promedio: 183%) fue menor respecto del suelo Argiudol (promedio: 223%) (Cuadro

100

6.4). La CEp del Argiudol estuvo de acuerdo con lo esperado en función del mayor contenido de partículas menores a 2 µm en este suelo (Cuadro 6.4), igual a lo señalado por Braudeau et al. (2004).

Cuadro 6.4. Valores de parámetros obtenidos a partir de las curvas de contracción obtenidas para los tratamientos AC, CP, y IAG. Hapludol Típico Argiudol Típico AC CP IAG AC CP IAG Parámetros Propiedades de la contracción

CE % 3,67 2,31 1,77 3,48 4,26 3,79 kr cm3 g-1 0,000 0,136 0,011 0,054 0,036 0,051 kb cm3 g-1 0,067 0,116 0,069 0,112 0,174 0,099 ks cm3 g-1 0,219 0,094 0,123 0,265 0,094 0,190

CHCL g kg-1 65 37 40 68 34 44 VCL cm3 g-1 0,664 0,735 0,654 0,662 0,912 0,719

CHEA g kg-1 94 48 72 79 89 69 VEA cm3 g-1 0,665 0,737 0,655 0,663 0,917 0,721

CHML g kg-1 180 105 165 187 189 138 VML cm3 g-1 0,670 0,749 0,661 0,675 0,934 0,728

CHME g kg-1 294 124 205 238 316 260 VME cm3 g-1 0,688 0,752 0,665 0,686 0,950 0,747

DACL g cm-3 1,51 1,36 1,53 1,51 1,10 1,39 DAME g cm-3 1,45 1,33 1,50 1,46 1,05 1,34

Porosidad del plasma y macroporosidad CEp % 177 162 211 178 267 225

Vp (CL) cm3 g-1 0,082 0,043 0,058 0,075 0,066 0,058 Vp (ME) cm3 g-1 0,227 0,113 0,182 0,208 0,242 0,189 Vma (CL) cm3 g-1 0,068 0,247 0,090 0,085 0,316 0,165

Vma con aire (ME)

cm3 g-1 0,002 0,236 0,070 0,055 0,242 0,094

Vma con agua (ME)

cm3 g-1 0,067 0,011 0,020 0,029 0,074 0,071

Vp con aire (CL)

cm3 g-1 0,017 0,006 0,019 0,006 0,031 0,014

101

6.5.2. Efecto de la pezuña en suelos sin historia de pastoreo La obtención de CC de situaciones sin historia de pastoreo permitió la evaluación de los cambios en los parámetros del suelo luego de la aplicación de una presión similar a la hallada en la huella de una pisada de vaca. La presión se realizó en condiciones de saturación y cercano a la friabilidad del suelo con el equipo de simulación. Las respectivas CC se muestran en las Figuras 6.5 (a, b), para los suelos Hapludol y Argiudol. Los valores de los parámetros de la CC se presentan en el Cuadro 6.5.

102

Figura 6.5. Ve en función del CH para los tratamientos AC, y CP, combinado con condiciones de humedad de suelo durante el ensayo con el oedómetro: friable y saturado para el suelo Hapludol Típico (a) y para el suelo Argiudol Típico (b).

a

b

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500

AC-saturado

CP-saturado

AC-friable

CP-friable

Ve (

cm3

g-1)

CH (g g-1)

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500

AC-saturado

CP-saturado

AC-friable

CP-friable

Ve (

cm3

g-1)

CH (g g-1)

103

Las CC obtenidas muestran que cada situación de manejo evaluado (AC y CP) tuvo un comportamiento diferente como resultado de la presión ejercida con distintos CH. Es así que, en ambos suelos, el manejo CP con CH en torno al punto de saturación presentó los Ve más bajos, respecto de la curva hallada para este tratamiento en condición friable (Fig. 6.5a, b). El manejo CP mostró un comportamiento diferente respecto al hallado en AC. Sólo en el suelo Hapludol condición friable en el manejo AC tuvo un mayor Ve respecto de la condición de friabilidad luego de la presión ejercida (Fig 6.5a). En el suelo Argiudol, el tratamiento AC, las curvas se superpusieron, no evidenciándose efectos del impacto de la presión en diferentes CH. El CH y el contenido de MO al momento de ejercer la presión en el ensayo de simulación condicionaron a comportamientos diferentes. Respecto al contenido de MO, el manejo AC presentó un contenido de MO (20,6 g kg-1) menor respecto del sitio CP (35,5 g kg-1) para el suelo Hapludol. Mientras que en el Argiudol el contenido de MO para AC fue de 26,8 g kg-1, y para CP fue de 38,1 g kg-1. Quiroga et al. (1999), Aragón et al. (2000), Díaz-Zorita y Grosso (2000) han mostrado que las curva del Test Proctor varían en función del tipo textural y el contenido de MO. Esto podría explicar los cambios de comportamiento entre los tratamientos CP y AC como resultado de la presión ejercida a diferentes CH. Mishra et al. (2008) obtuvieron curvas que alteraron su orden cuando se aplicó energía con diferentes niveles de CH, de acuerdo al contenido de arcilla y tipo mineralógico. La ks fue más alta en el tratamiento AC en el punto de friabilidad que en el de saturación. De manera inversa el sitio CP tuvo mayor ks en saturación que en friabilidad (Cuadro 6.5). Es decir, el impacto de la presión ejercida originó cambios en densificación y también inestabilidad de la macroporosidad, inclusive evidenciándose una importante disminución del Vma en el punto de transición de máxima expansión (ME) (Cuadro 6.5), del mismo modo que lo observado por Boivin et al. (2006) en condiciones cada vez más compactados.

104

Cuadro 6.5. Valores de parámetros obtenidos a partir de las curvas de contracción obtenidas para los tratamientos CP y AC en condiciones de saturación de agua y friabilidad cuando se realizó el ensayo con el oedómetro para suelo Hapludol Típico y Argiudol Típico. Hapludol Típico Argiudol Típico CP sat CP

friable AC sat

AC friable

CP sat CP friable

AC sat

AC friable

Parámetros Propiedades de la contracción CE % 2,06 2,00 1,42 2,43 6,71 2,58 9,91 4,76 kr cm3 g-1 0,017 0,000 0,017 0,020 0,095 0,000 0,082 0,046 kb cm3 g-1 0,120 0,234 0,064 0,057 0,163 0,268 0,135 0,065 ks cm3 g-1 0,087 0,070 0,106 0,137 0,653 0,105 0,563 0303

CHCL g kg-1 47 30 88 34 54 56 65 32 VCL cm3 g-1 0,731 0,815 0,734 0,683 0,733 0,891 0,667 0,669

CHEA g kg-1 63 49 103 44 74 99 94 47 VEA cm3 g-1 0,731 0,817 0,734 0,683 0,736 0,896 0,670 0,670

CHML g kg-1 141 85 195 188 346 127 246 150 VML cm3 g-1 0,741 0,825 0,740 0,691 0,780 0,0904 0,691 0,676

CHME g kg-1 188 128 239 266 404 188 301 268 VME cm3 g-1 0,746 0,831 0,744 0,699 0,806 0,914 0,712 0,701

DACL g cm-3 1,37 1,37 1,36 1,51 1,36 1,12 1,50 1,49 DAME g cm-3 1,34 1,34 1,34 1,45 1,24 1,89 1,40 1,43

Porosidad del plasma y macroporosidad CEp % 186 150 121 454 89 466 226 383

Vp (CL) cm3 g-1 0,056 0,041 0,097 0,040 0,065 0,081 0,082 0,041 Vp (ME) cm3 g-1 0,161 0,103 0,213 0,221 0,370 0,153 0,269 0,197 Vma (CL) cm3 g-1 0,192 0,336 0,139 0,087 0,044 0,369 0,051 0,111

Vma con aire (ME)

cm3 g-1 0,165 0,310 0,113 0,041 0,010 0,334 0,019 0,041

Vma con agua (ME)

cm3 g-1 0,028 0,025 0,026 0,045 0,033 0,035 0,032 0,070

Vp con aire (CL)

cm3 g-1 0,009 0,011 0,009 0,005 0,012 0,025 0,017 0,009

6.5.3. Comparación de curvas de contracción obtenidas en laboratorio respecto de obtenidas a campo Resultados de laboratorio En los dos suelos evaluados las CC halladas en laboratorio, los tratamientos P presentaron altos ks, lo cual implica una inestabilidad de macroporos y el colapso de los mismos a medida que el suelo se seca (Fig. 6.6, Cuadro 6.6). Los tratamientos P de ambos suelos mostraron una disminución del CH en el punto ML, es decir, cuando se produce el drenaje del agua gravitacional (Cuadro 6.6), y punto en el que se asume los macroporos estan llenos de aire, y el CH del suelo es menor. El corrimiento de este punto de transición (CHML) indica una menor capacidad de aireación del suelo.

105

Resultados de campo Los datos hallados a campo presentaron una dispersión esperada en función de la propia metodología, pero asemejándose a las curvas obtenidas en laboratorio. Del mismo modo, en el suelo Argiudol se encontró que las múltiples muestras obtenidas a campo presentaron dispersión en torno a las curvas halladas en laboratorio, revelando coincidencias en los resultados hallados con diferentes metodologías. Estas coincidencias se hallaron en valores de CH menores a 0,189 g g -1 en el tratamiento P y a valores de CH más bajos a 0,300 g g -1 en el tratamiento NP. Estos valos de CH coinciden con el parámetro-c del Capítulo 5. A partir de estos valores de CH aumentaron bruscamente los valores de Ve. Este comportamiento fue atribuido a la expansión interpedal definida por Braudeau et al. (1999, 2004). En esta nueva zona de contracción, la pendiente es de 2 a 3 veces más grande que la zona básica. Braudeau et al. (2004) hallaron que esto se debió a una saturación incompleta de la muestra, hallando una gran cantidad de aire (20-30%), aunque su comportamiento fuese como si estuviera completamente saturada. En nuestro trabajo, la zona interpedal fue solamente encontrada en el set de datos del campo. Colleuille y Braudeau (1996) atribuyeron esta dinámica a una cohesión débil de la estructura del suelo y a la remoción del agua de los espacios de los componentes del esqueleto y/o agregados del suelo a altos rangos de contenidos de humedad. Aunque estas causas no podrían ser descartadas, el hecho es que la expansión interpedal fue solamente observada sobre las muestras de campo a altos contenidos de humedad, inclusive superiores a las encontradas en laboratorio. Ello presupone la existencia de factores que predispusieron a la ruptura de la estructura. El aire entrampado fue encontrado como un factor de expansión (Parker et al., 1982; Taboada et al., 2001), como se explicó en el Capítulo 5. Este hecho es bien conocido para este suelo, en los cuales nunca es alcanzada una completa saturación en la condiciones de campo, utilizando el término pseudo-saturado a esta zona de contracción. Sin embargo, los valores altos de Ve pudieron ser consecuencia del tráfico de maquinaria, de la generación de estructuras vesiculares con aire o de las raíces de los cultivos (Fernández et al., 2010). Nuestros resultados sugieren que esto es promovido por acciones mecánicas, i.e. tránsito de ganado o tráfico de maquinaria, los que podrían aumentar la expansión del suelo (Boivin et al., 2006) por presión de inflado de suelo. El extremo más seco encontrado en laboratorio no fue hallado a campo, es así que no presentaron datos para la fase residual. Del mismo modo, Coquet et al. (1998) señalan la ausencia de esta fase con muestras obtenidas a campo, como consecuencia de que no se alcanzan contenidos de humedad tan bajos. Estos autores atribuyen las diferencias entre las curvas halladas en laboratorio y en el campo a las fuerzas de retención del agua por las partículas en el campo (potencial mátrico) respecto de la situación forzada en laboratorio en el que se expone la muestra a secado en estufa para obtener el valor final del volumen.

106

Figura 6.6. Ve en función del CH del suelo para los tratamientos P y NP, en laboratorio y a campo, para los suelos Haplduol Típico (a) y Argiudol Típico (b).

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500

lab-NP lab-P

campo-NP campo-P

0

Ve (

cm3

g-1)

CH (g g-1)

Ve (

cm3

g-1)

CH (g g-1)

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500

lab-NP lab-P

campo-NP campo-P

0

a

b

107

Cuadro 6.6. Valores de parámetros obtenidos a partir de las curvas de contracción obtenidas para los tratamientos P y NP, para los suelos Hapludol Típico y Argiudol Típico.

Hapludol Típico Argiudol Típico NP P NP P

Parámetros Propiedades de la contracción

CE % 2,32 1,77 5,28 3,79

kr cm3 g-1 0,028 0,011 - 0,051 kb cm3 g-1 0,086 0,069 0,111 0,090 ks cm3 g-1 0,066 0,123 0,190 0,399

CHCL g kg-1 26 40 61 44 VCL cm3 g-1 0,694 0,654 0,703 0,719

CHEA g kg-1 119 72 79 69 VEA cm3 g-1 0,699 0,655 0,704 0,721

CHML g kg-1 197 165 246 138 VML cm3 g-1 0,706 0,661 0,723 0,728

CHME g kg-1 258 205 309 260 VME cm3 g-1 0,710 0,665 0,740 0,747

DACL g cm-3 1,44 1,53 1,42 1,39 DAME g cm-3 1,41 1,50 1,35 1,34

Porosidad del plasma y macroporosidad CEp % 177 211 238 225

Vp (CL) cm3 g-1 0,080 0,058 0,071 0,058 Vp (ME) cm3 g-1 0,222 0,182 0,272 0,189 Vma (CL) cm3 g-1 0,096 0,091 0,076 0,165

Vma con aire (ME)

cm3 g-1 0,060 0,068 0,039 0,094

Vma con agua (ME)

cm3 g-1 0,036 0,023 0,037 0,071

Vp con aire (CL)

cm3 g-1 0,054 0,019 0,010 0,014

6.4. Conclusiones

1. Los suelos evaluados mostraron un comportamiento rígido. El volumen de macroporosidad fue notablemente superior en el tratamiento CP, con una mayor estabilidad de los macroporos (baja ks). El manejo CP presentó menos densificada respecto de los tratamientos AC y IAG.

2. La condición hídrica predispuso a comportamientos diferentes luego de la presión ejercida mediante la simulación de pisada, y esto parecería tener relación con el manejo del suelo.

3. Sólo en el Argiudol Típico, las CC determinadas en el laboratorio difirieron de las halladas a campo, en valores de CH altos. En ese tramo, la CC hallada a campo presentó una nueva fase denominada de expansión intderpedal. Esta discrepancia en altos CH fue atribuida a la presión ejercida por el aire entrampado ocurrido a campo.

108

Capítulo 7

109

7.1. Discusión y conclusiones generales 7.1.1. Sumario La integración de las actividades agrícola y ganadera bajo SD involucra una serie de ventajas como: diversidad en la producción, contribuyendo con la estabilidad del sistema ante cambios coyunturales, fijación biológica de nitrógeno en la fase de pastura, control de la erosión, menor uso de herbicidas, ciclo de nutrientes más cerrado y un potencial aumento de CO del suelo (Siri Prieto y Ernst, 2009; Studdert et al., 1997; Gentile et al., 2005; Amstrong et al., 2003), en comparación con sistemas bajo AC en SD. Sin embargo, el sistema IAG incluye el pastoreo directo, a través del cual la presencia del ganado puede conducir a procesos de compactación (Willatt y Pullar, 1983; Chanasyk y Naeth, 1995; Greenwood et al., 1997). Con el objetivo de evaluar en forma comparativa los sistemas AC respecto a los IAG, ambos bajo SD, en una escala regional, se procedió al muestreo de esas situaciones productivas, distribuidas en forma homogénea sobre dos suelos dominantes en el región que presentan diferente textura superficial, Hapludol Típico (Franco/Franco arenoso) y Argiudol Típico (Franco limoso). El momento de muestreo elegido para IAG fue en la mitad del ciclo agrícola buscando el efecto promedio de la agricultura. Este estudio a escala regional no mostró, en general, diferencias relacionadas a los manejos (IAG vs. AC). Pero, como era esperable, los grupos texturales se diferenciaron estadísticamente en la mayoría de las variables. En relación con el COT y sus fracciones, no se halló interacción “tipo de suelo x manejo”, en ninguno de los estratos evaluados (0-0,05 m y 0,05-0,20 m) (Fig. 3.2). Los sistemas de manejo (IAG vs. AC) no presentaron diferencias entre sí en COT, COP ni COR pero el grupo textural presentó diferencias estadísticas tanto COT como COR, tanto en concentración como en masa (Franco limoso > Franco/Franco arenosos). Esto se relacionó con la cantidad de partículas minerales más finas ejercen un efecto físico protector del componente orgánico edáfico dentro de una determinada región (Buschiazzo et al., 1991; Alvarez y Lavado, 1998; Quiroga et al., 1999). Al no observarse diferencias entre tratamientos se podría afirmar, que al menos para el momento en que se realizó el muestreo la integración de actividades agrícola y ganadera no generó diferencias en los componentes orgánicos. La ausencia de incrementos del componente orgánico podría ser atribuida a la corta duración del período de pasturas sin poder alcanzar su potencialidad productiva (Díaz Zorita y Davies, 1995), o bien a que el sistema de pastoreo utiliza como oferta forrajera. La mayoría de las propiedades físicas del suelo no fueron afectadas por la interacción “tipo de suelo x manejo”, excepto la CR. Ello se debió al bajo valor de CR hallado en los IAG del suelo Franco/Franco arenoso, que tuvo a su vez, una Dmáx más alta. Esto último implica que estos suelos poseen un importante potencial de densificación. Numerosos trabajos, bajo diferentes situaciones de manejo han mostrado aumentos en los valores de DA como consecuencia de pastoreo (Proffitt et al., 1995; Chanasyk y Naeth, 1995; Drewry et al., 2004; Martinez y Zinck, 2004; Pietola et al., 2005; Franzluebbers y Stuedemann, 2008; Quiroga et al., 2009). Los resultados de esta tesis no muestran cambios en esta variable como consecuencia del manejo, pero otra vez, sí entre los grupos texturales (Franco/Franco arenoso > Franco limoso). La TI no fue afectada por el sistema de manejo, ni por el tipo de suelo, aún cuando los valores de TI en los tratamientos IAG tendieron a ser menores respecto de los AC. Del mismo modo, el índice de IE tampoco fue afectado por la interacción “tipo de suelo x manejo” ni por los factores estudiados. En el caso de estas dos variables (TI e IE) los

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resultados difieren de los hallados en la bibliografía, que muestra en general incrementos en IE y disminución de la TI como consecuencia del pisoteo del ganado (Greenwood y Mackenzie, 2001; Warren et al., 1986a, b). La RP corregida por el CH medio fue la única variable física que permitió distinguir entre manejos, pues mostró incrementos en el estrato 0,025-0,075 m atribuido al pastoreo (Fig. 3.5). Ello corroboró la gran sensibilidad de esta variable la sensibilidad para identificar y caracterizar capas compactadas de los suelos (Martinez y Zinck, 2004). Similares resultados fueron también hallados por varios autores (da Silva et al. 2003; Hamza y Anderson 2005; Franzluebbers y Stuedemann, 2008), encontrando que superó el umbral crítico para el crecimiento radical (2000kPa) (Gupta y Allmaras, 1987). Los incrementos en RP no estuvieron correlacionados con aumentos en la DA. Por lo tanto, más que la evidencia del desarrollo de procesos de compactación superficial consecuencia del pastoreo, el incremento de la RP encontrado puede ser atribuido a un endurecimiento (“hardening”) de la capa más superficial. Este proceso de endurecimiento de los primeros centímetros del suelo bajo sistemas de SD había sido previamente informado para suelos de la Región Pampeana (Taboada et al., 1998; Díaz Zorita et al., 2002; Alvarez et al., 2009). El análisis multivariado mostró resultados similares a las obtenidas con el análisis de varianza para los dos estratos evaluados, y permitió resumir la información brindada por las numerosas variables medidas (Fig. 3.7). En ambos estratos, el primer eje permitió distinguir entre tipos de suelos, representados por la textura y por el componente orgánico del suelo. Estas fueron las variables que originaron la principal diferenciación entre los sitios muestreados. En el caso del segundo eje, RP y el CH fueron las principales variables que distinguieron entre los sistemas de producción (IAG vs. AC). Los deterioros de la estructura por compactación pueden ser recuperados por procesos naturales (Drewry, 2006), en función de la capacidad de regeneración que presentan los suelos. En tal sentido, se evaluó en qué medida el pastoreo incrementa o no el estado de compactación de los suelos bajo SD y, sí ello sucede, cuán rápida es la regeneración de las propiedades dañadas. Tanto en el suelo Hapludol Típico como en el suelo Argiudol Típico, el pastoreo, en general, no originó deterioros físicos importantes. Esto quedó demostrado por la similitud de resultados entre los tratamientos P y NP. En el área bajo estudio, las precipitaciones se encuentran concentradas en el período primavera-verano, siendo menores las lluvias registradas durante el invierno. Esta característica pudo haber condicionado la ausencia de deterioros ocasionados por el pastoreo invernal de residuos de cosecha, debido a la buena capacidad portante del suelo. La TI presentó gran variabilidad, dada en parte por desuniformidad de las pisadas del ganado (Greenwood y McKenzie, 2001). Los cambios en IE no estuvieron relacionados a los tratamientos P y NP, sino más bien a una dinámica natural o a factores que no han estado bajo estudio. Se ajustó una regresión de la RP en función del CH para la corrección por humedad. De esto surgió que el estrato superficial (0-0,05 m) presentó una pendiente significativamente inferior al estrato 0,05-0,40 m en los dos suelos evaluados. La estratificación de la MO presente en situaciones bajo SD hace suponer que funciona como amortiguador de fuerzas exógenas y origina este comportamiento diferencial. Da Silva et al. (2003), Franzluebbers y Stuedemann, (2008) encontraron resultados similares a lo encontrado por otros autores. A diferencia de lo hallado por Greenwood et al. (1998), la clausura al pisoteo (tratamiento NP) no dio lugar a una mejora neta en las propiedades físicas estudiadas.

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En ambos suelos, no obstante, se manifestaron cambios en la DTP al finalizar el ensayo, presentando en los tratamientos P una reducción del porcentaje de poros intermedios (20-50 µm) con incrementos en los poros menores a 20 µm. Algunas de las variables físicas en diferentes estratos y años mejoraron luego del período del cultivo. En particular, en el Hapludol Típico se evidenciaron reducciones importantes y sistemáticas en la RP corregida por el CH medio. En estos suelos más arenosos el factor biótico es determinante para su recuperación (Oades, 1993). Cuando la DA al final del período del cultivo, tanto en el suelo Argiudol como en el suelo Hapludol, pudo ser atribuida a la creación de bioporos por las raíces (Campbell et al., 1996; Alakukku, 1998; Miglierina et al., 2000). Alakukku (1998) observó que las raíces de los cultivos pueden ser una posible herramienta para la recuperación de situaciones compactadas de suelo. Los cultivos de maíz y de soja contribuyeron en dos de los años evaluados con la mejora de la condición física, disminuyendo el IE. Otros trabajos encontraron que la magnitud de cambio en IE fue diferente según se tratase de un manejo de monocultivo de maíz respecto del de soja (Ellsworth et al., 1991). El análisis de la evolución de las variables en el tiempo permitió observar que en algunos años valores de DA como de RP corregidas por el CH medio, aumentaron como resultado del tránsito de maquinaria en la operación de cosecha. La RP corregidas por el CH medio registró este efecto hasta los 0,40 m (profundidad hasta la que se midió) consistentemente en el suelo Hapludol. El tránsito de maquinaria tuvo un impacto mayor que el pastoreo. Esto estuvo probablemente relacionado con la mayor presión ejercida por los equipos, y a que estas operaciones tienen lugar durante períodos que coinciden con altas precipitaciones, condición que predispone al desarrollo de compactación. No hubo en cambio, efectos claros de la maquinaria sobre la IE. La literatura no muestra relaciones directas entre la estabilidad estructural de agregados y la compactación, pues a menudo existen efectos contrapuestos (e.g. mayor cohesión) que confunden los resultados (Schäffer et al., 2008). Si bien en distintos años, la LA a la siembra de los cultivos fue menor en alguno de los tratamientos, esto no llegó a manifestarse ni en la biomasa aérea ni en el rendimiento de los cultivos. Al tratarse de una región con lluvias concentradas en primavera-verano, la precipitación durante el ciclo del cultivo parecería haber compensado cualquier diferencia inicial de la LA. El pastoreo afecta la DA como lo muestra el clásico proceso de compactación superficial (Willatt y Pullar, 1983; Greenwood y McKenzie, 2001; Drewry, 2006). Sin embargo, la inducción del pastoreo a caídas en la DA no es común y por ello debe explicarse con detalle. En el suelo Hapludol Típico los cambios en la DA estuvieron relacionados a las fechas y no a los tratamientos (P vs. NP) (Fig. 5.1). La DA tuvo un comportamiento no relacionada a cambios de CH del suelo. La ausencia de cambios de volumen en un amplio rango de CH se correlaciona bien con su composición de tamaños de partículas, en particular, a la mayor proporción de la fracción menos reactiva como lo son las arenas. En cambio, en el suelo Argiudol Típico la DA fue afectada por la interacción “tratamiento x fecha” fue significativa, esto estuvo relacionado con las importantes variaciones que se observaron durante las primeras fechas de muestreo (Fig. 5.2). En la fecha DP-2005, el tratamiento P presentó valores más bajos de DA que el tratamiento NP. Y luego, en la fecha COS-2005, tanto el tratamiento P como el NP, presentaron valores de DA más bajos que los hallados en el resto de las fechas de muestreo. El período de tiempo en el cual la DA mostró este valores bajos se caracterizó por precipitaciones más altas, llevando al suelo a un CH superior respecto de los restantes

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períodos de pastoreo. La relación de DA en función del CH tuvo una relación inversa a partir de un valor umbral (parámetro-c) (Fig. 5.4). Similares descensos de la DA han sido hallados por otros autores, pero en suelos de textura fina con arcillas expansibles (Parker et al., 1982; Jayawardane y Greacen, 1987; McGarry y Daniells, 1987; Oades, 1993). Por ende, en estos trabajos los descensos de DA estuvieron asociados con fenómenos de expansión volumétrica. Sin embargo, si bien el Argiudol estudiado tiene un contenido de arcillas (250 g kg-1 de arcilla) superior al Hapludol, el tipo de arcilla predominante en este suelo es la illita, un mineral que presenta baja expansibilidad. Por lo tanto, otros factores, debieran ser responsables de las variaciones en DA observadas en esta tesis. Un factor exógeno que puede causar un decrecimiento en DA es el tránsito de animales sobre suelos saturados, causando daño por remoldeado por “poaching” o “puddling” al suelo (Greenwood y McKenzie, 2001; Drewry, 2006). Este proceso suele generar agregados densos e inestables. Es así que en la fecha DP-2005 se registró una alta IE para el tratamiento P (Fig. 4.11). Este decrecimiento sustancial en DA en el tratamiento P en este período fue atribuido al entrampamiento de aire bajo condiciones de alta CH del suelo. Los datos que se apartan en la Figura 5.6 evidencian ese entrampamiento de aire. El entrampamiento de aire se debe a la imposibilidad de burbujeo del aire desde un suelo húmedo hacia la atmósfera. Como resultado el suelo sufrió expansión consecuencia del inflado debido, presumiblemente, al desarrollo de presiones de ese aire entrampado (Gäth y Frede, 1995; Wang et al., 1998). Procesos de inflado similar fueron encontrados en suelos de la Pampa Deprimida bajo condiciones de saturación y/o encharcamiento del suelo (Taboada et al., 2001). Un comportamiento similar fue reproducido en el experimento de campo, en el cual se observaron descensos de DA en suelos amasados en condiciones de alto CH además de un mayor VA en el suelo (Fig. 5.7). Los descensos de DA con altos CH del suelo también fueron encontrados en el tratamiento NP. Esto sugiere que otros factores además del pastoreo debieran estar también contribuyendo a este proceso. Entre ellos, puede mencionarse al amasado por pasaje de la maquinaria cuando el suelo está húmedo, el impacto de precipitaciones en suelo descubierto que puede conducir a la formación de espacios vesiculares llenos de aire bajo pequeños encostramientos superficiales (Collins et al., 1986), o inclusive debido a la creación de nuevos poros mediante el crecimiento de raíces (Campbell et al. 1996; Alakukku, 1998; Miglierina et al., 2000). El aire entrampado desapareció en AP-2006 luego de la cosecha. Esto causó que la DA del suelo aumentara, y que el suelo recuperara su carácter cuasi-rígido (Fig. 5.2). Es posible que este nuevo comportamiento en los años sucesivos, haya estado relacionado a las condiciones más secas de los inviernos subsecuentes. Resta saber en qué medida este comportamiento novedoso se repite o no en otros suelos similares. La obtención de las CC permitió conocer parámetros físicos del suelo cuando estuvieron bajo distintas condiciones de manejo. Además, se puede destacar del Capítulo 6 que a partir de la obtención de CC en ensayos de simulación se pudieron observar los potenciales cambios que se darían en los parámetros físicos como consecuencia del pastoreo en suelos sin historia de presencia de ganado. Cuando se compararon las CC de los diferentes manejos, tanto en el Hapludol como Argiudol, se observó que existió una densificación de los tratamientos AC e IAG respecto de la situación CP (Fig. 6.4; Cuadro 6.4), lo cual pudo ser consecuencia del manejo y del tránsito de maquinaria (Schäffer et al., 2008). Las kb fueron inferiores a 0,200 cm3 g-1 en ambos suelos, valor que Boivin et al. (2006) señaló que puede tratarse de suelos rígidos o bien de suelos compactados. El tratamiento CP, cuya característica

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principal es que son suelos no sometidos a manejo productivo, presentó en los dos suelos valores inferiores a ese umbral. Ello permite concluir que tanto el Hapludol como el Argiudol son suelos rígidos. Como era esperable fue el tratamiento CP el que presentó la mejor performance física, ya que mostró una buena estabilidad de macroporos (bajos ks), propiedad importante para mantener la aireación del suelo a medida que este se seca, y de esta manera una adecuada relación de aire y de agua. En el ensayo de simulación (Fig. 6.3) los resultados mostraron que existen cambios en el Ve de acuerdo al contenido de MO del suelo y el CH al cual se ejerce presión. Quiroga et al. (1999), Aragón et al. (2000) y Díaz-Zorita y Grosso (2000) han mostrado que la curva de compactabilidad de los suelos sufre corrimiento en función de diferentes texturas de suelo, tanto como por diferentes contenidos de MO. En el suelo Hapludol, mientras el tratamiento CP presentó Ve más bajos con la aplicación de presión en la condición saturada respecto de la cercana a la friabilidad, mientras el tratamiento AC mostró un comportamiento inverso. En el suelo Argiudol, mostró lo mismo para el comportamiento en el tratamiento CP, no separándose las curvas para el AC. Entonces, la condición hídrica predispuso a comportamientos diferentes en función del manejo. La comparación de CC halladas a campo y en laboratorio, en el Hapludol Típico y Argiudol Típico, mostraron que los datos hallados a campo presentaron una dispersión esperada en función de la propia metodología en torno a las halladas en las Figuras 6.6 (a, b). Sin embargo, esta similitud no tuvo lugar en el suelo Argiudol, en el cual con valores de CH superiores a 0,189 g g -1 en el tratamiento P y a valores de CH más bajos a 0,300 g g -1 en el tratamiento NP (parámetro-c, Capítulo 5) no se registró coincidencia entre la curva hallada a campo y la de laboratorio. Braudeau et al. (2004) definieron a la zona de separación de las curvas de campo y de laboratorio a CH mayores a un determinado umbral, como una nueva región de expansión, a la que denominaron hinchamiento interpedal. Esta nueva zona de expansión, de acuerdo a lo discutido en el Capítulo 6 pudo deberse a la presión ejercida por el aire entrampado. Esta zona se caracteriza por no alcanzar la saturación completa debida a la presencia de aire, utilizando el término pseudo-saturado para esta zona de contracción, la cual presenta baja estabilidad de los agregados (alta pendiente). 7.2. Modelo conceptual e implicancias A raíz de lo expuesto hasta aquí y respondiendo a la hipótesis de la cual se partió, se demostró que los sistemas IAG evaluados en esta tesis no presentaron mayor contenido de C y no se hallaron deterioros estructurales importantes como consecuencia del pastoreo invernal del residuos. Sólo se observó un endurecimiento del estrato superficial respecto de los sistemas sin pastoreo. La ausencia de interacciones significativas entre los factores de manejo y tipo de suelo, indica que, al contrario de lo hipotetizado, el tipo de suelo no es relevante en la condición física del desarrollo de estos planteos productivos. Se esperaba que como consecuencia del pastoreo fuesen en el mismo sentido los cambios en las variables, debido al desarrolló de compactación. Se encontró un comportamiento errático en las respuestas de las variables luego del pastoreo invernal; no existió un patrón de variación en el tratamiento P. Este análisis demostró que no hubo degradación de la condición física como consecuencia del pisoteo, ni tampoco proceso de regeneración del suelo en el tratamiento NP durante el invierno a lo largo del ensayo. Probablemente, esta ausencia de efectos está relacionada con la escasez de precipitaciones invernales, a lo que se suma la adecuada condición de piso generada por la SD. Sólo las operaciones de cosecha produjeron daños en los suelos. Durante los ciclos de cultivo, los efectos fueron positivos en relación con la respuesta de

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la RP corregida por el CH medio y en algunos casos en la DA. En los dos suelos, seguramente la presencia de raíces vivas fue responsable de esta regeneración física. Un hallazgo original de esta tesis fueron los inesperados descensos de DA en suelos moderadamente húmedos, causados por el entrampamiento de aire. Esta respuesta hallada en el suelo Argiudol debe ser considerada un nuevo proceso de regeneración, cuyo origen e implicancias merece mayor estudio en el futuro. En síntesis, el pastoreo invernal presentó diferentes respuestas en diferentes años y del mismo modo el tipo de suelo. Es así que, las fuerzas de agregación y desagregación estuvieron en cierta forma compensadas. Por lo tanto, la diversidad de productos justificaría la integración de la agricultura con la ganadería en el área de estudio, aseguranmdo cierta estabilidad ante cambios meteorológicos y económica. Como corolario de esta tesis, se propone un modelo conceptual, en el cual se señalan los cambios más importantes que surgen consecuencia de las secuencias de actividades realizadas en el sistema IAG (Fig. 7.1). El pastoreo invernal de residuos de cosecha se considera como el punto de partida de este modelo conceptual. Al finalizar el pastoreo, las propiedades físicas no muestran un impacto como consecuencia del mismo. El episodio más frecuente en la región bajo estudio son las bajas precipitaciones invernales. Esto conllevaría a una condición de suelo con alta capacidad portante. Sumado a ello, los sistemas de SD presentan mayor contenido de MO en el estrato superficial (Wander y Bollero, 1999). Por consiguiente, estas condiciones conducen a la ausencia de un efecto perjudicial del tránsito del ganado. Por otro lado, durante este período son bajas las posibilidades del desarrollo de ciclos de humedecimiento – secado como proceso de resiliencia abiótica. No obstante ello, las variables físicas puedieron experimentar mejoras al finalizar la etapa de pastoreo. En el caso de suelos de texturas finas, existe un escenario menos frecuente con precipitaciones moderadamente altas en invierno. Como se vio, ante este escenario el pastoreo no necesariamente conduce a procesos de compactación, sino que podría provocar descensos de la DA como consecuencia de aire entrampado. Este proceso puede ser considerado como una forma de recuperación de los suelos. Sin embargo, queda planteado el interrogante de la calidad funcional, entendida como conectividad y/u orientación, de estos poros llenos de aire con altos CH del suelo. En referencia a la secuencia de manejo, continúa el ciclo de un cultivo estival. La evaluación de las variables físicas al final de los ciclos de cultivos en los diferentes años mostró siempre resultados promisorios. Esto hace concluir que la presencia de raíces vivas contribuye fuertemente, en estos suelos, a los mecanismos involucrados en la regeneración estructural (“binding”). La cosecha del cultivo, es una operación ineludible en cualquiera de los sistemas que incluya a la agricultura extensiva. Debido a la magnitud de su impacto, es que se considera tan relevante como para formar la tercera fase de este modelo. La presencia del tránsito de maquinarias conduce a un impacto negativo sobre las propiedades físicas. Este efecto, probablemente, tiene lugar debido a dos factores. Uno de ellos, es el peso total de la maquinaria (cosechadora, carrito, tractor); y el segundo agente, es la baja capacidad de soporte del suelo en el momento de la operación. Este último se debe a que ese momento puede coincidir con un escenario meteorológico caracterizado por altas precipitaciones otoñales, lo cual aumenta la susceptibilidad del suelo a compactación. La condición del suelo luego del estrés de la cosecha presenta un nivel de degradación ampliamente superior al que tiene lugar con el pastoreo invernal, en gran parte debido a la situación de CH del suelo en cada fase y a la presión ejercida por los factores de

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estrés. Finalmente, es el cultivo estival el principal agente en revertir los síntomas de degradación de la estructura del suelo, reiniciando de esta forma el ciclo de degradación y posterior regeneración de la misma. Figura 7.1. Ciclo de recuperación: pastoreo invernal, ciclo del cultivo, cosecha del cultivo para el Hapludol Típico y Argiudol Típico. Tendencias de las variables (símbolos: ~ ↓ ↑ ↕) como consecuencia de cada ciclo. Luego del pastoreo invernal el segundo símbolo es el tratamiento P respecto del NP.~: similar; ↓: disminuye; ↑: aumenta; ↕: aumenta/disminuye (errático)

Pastoreo invernal

6 meses

Cosecha cultivo

Ciclo de cultivo

6 meses

Ciclo de recuperación

↕~RPc

Crecimiento y descomposición

de raíces

Ausencia ciclos de H/S

↕↕DA,

↑↕TI

↕RPc

↓DA,

↓IE (soja o maíz)

↑RPc (hasta los 40 cm)↑DA,

↕IE

↕↕IE

Argiudol Típico

Crecimiento de malezas

Tránsito de equipos de maquinaria de cosecha

Tránsito de equipos de maquinaria de siembra y

fertilización

↓poros <20 µm ↑poros 50-20 µm

Pastoreo invernal

6 meses

Cosecha cultivo

Ciclo de cultivo

6 meses

Ciclo de recuperación

↕~RPc

Crecimiento y descomposición

de raíces

Ausencia ciclos de H/S

Hapludol Típico

~ ~DA,

↕~TI

↓RPc

↕DA,

↓IE (soja o maíz)

↑RPc (hasta los 40 cm)↑DA,

↕IE

↑~ IE

↑poros <20 µm

↓poros 50-20 µm

Tránsito de equipos de maquinaria de cosecha

Tránsito de equipos de maquinaria de siembra y

fertilización

Crecimiento de malezas

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El modelo conceptual propuesto puede servir de base para el diseño de estrategias de manejo adecuadas a las características de los suelos del sur de la provincia de Santa Fe. La validez de este modelo se sustenta en un trabajo llevado a cabo a lo largo de varios años y con diferentes escalas espaciales de abordaje, tal como recomienda un reciente informe que surge de un simposio realizado en Estados Unidos (The National Academies, 2009) en el cual se señala al desarrollo de investigaciones que involucren escalas espaciales y temporales como una de las dos áreas prioritarias en la orientación de futuras investigaciones en suelos (el área restante es el valor económico de las funciones de los suelos). Los resultados de esta tesis indican con claridad la inexistencia de riesgo edáfico alguno al combinar agricultura y ganadería en la región de estudio. Por otra parte, la relevancia demostrada por los procesos de resiliencia abiótica (aire entrampado) y biótica (raíces de malezas y cultivos) sugiere que debemos depositar esperanzas en los efectos de estos agentes, antes que en cualquier práctica mecánica alternativa (e.g. descompactación), para regenerar eventuales efectos compactantes de las operaciones de cosecha.

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131

Apéndice 1: Test de Proctor La densidad aparente (DA) no permite la comparación entre suelos diferentes, por sus diferencias de porosidad textural. La compactación relativa (CR) propone relativizar la DA hallada a campo a la densidad máxima (Dmax) que puede adquirir un suelo (Carter, 1990) (Ecuación 8.1). Este criterio resulta más adecuado que el valor absoluto de DA para comparar entre suelos de diferentes texturas. CR (%) = [DA (Mg m-3) / Dmax (Mg m-3)] * 100 [8.1.] La Dmax de un suelo se obtiene mediante la obtención de una curva utilizando el Test de Proctor (ASTM, 1982). El Test de Proctor permite una estandarización de métodos para estudiar la compactabilidad. El Test consta de varias etapas y la curva es característica de cada uno de los suelos (Fig. 8.1). El valor de Dmax se corresponde con un determinado contenido de humedad, denominado contenido hídrico crítico. En agronomía, conocer la humedad crítica del suelo puede conducir a evitar aplicar un estrés mecánico cuando el suelo contiene ese contenido hídrico.

Figura 8.1. Curva teórica obtenida a partir del Test Proctor, con los parámetros que se obtienen a partir de la misma: SC, susceptibilidad a la compactación; Dmax, densidad máxima; θcrítica, humedad crítica a la que ocurre la máxima compactabilidad. La compactabilidad de un suelo, es decir, el valor de Dmax a la cual el suelo puede ser compactado por la aplicación de energía externa, aumenta con la disminución del contenido de limo más arcilla en el suelo (Smith et al., 1997), del mismo modo ocurre en un suelo en la medida en que el contenido de carbono orgánico (CO) disminuye (Smith et al., 1997; Quiroga et al., 1999; Diaz-Zorita y Grosso, 2000; Aragón et al., 2000; Micucci et al., 2006) (Fig. 8.2).

1.30

1.40

1.50

1.60

5% 10% 15% 20% 25% 30%

Contenido hídrico

Den

sida

d de

su

elo

(m

-3)

crítica

Dmáx

SC

1.30

1.40

1.50

1.60

5% 10% 15% 20% 25% 30%

Mg

m-3

)

θcrítica

Dmáx

SC

1.30

1.40

1.50

1.60

5% 10% 15% 20% 25% 30%

Contenido hídrico

Den

sida

d de

su

elo

(m

-3)

crítica

Dmáx

SC

1.30

1.40

1.50

1.60

5% 10% 15% 20% 25% 30%

Mg

m-3

)

θcrítica

Dmáx

SC

132

Figura 8.2. Cambios de la curva de Test Proctor y de sus parámetros en función de la textura del suelo y el contenido de materia orgánica (MO) del suelo. En la Figura 8.3 se presentan las curvas de obtenidas de lo Test Proctor para cada sitio evaluado en el capítulo 1 de esta tesis, esto fue con el objetivo de obtener la CR y, de este modo, analizar el estado de compactación, a su vez, pudiendo comparar los dos tipos de suelos.

Figura 8.3. Curvas de Test Proctor obtenidas para los sitios de cada uno de los tipos de suelo y condiciones de manejo.

θθθθg

δδδδmáxArenoso

Franco

Arcilloso

θθθθg

δδδδmáx

- MO

+ MO

θθθθg

δδδδmáxArenoso

Franco

Arcilloso

θθθθg

δδδδmáx

- MO

+ MO

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

0 100 200 300 400 500CH (g kg-1)

Den

sida

d d

el s

uelo

(M

g m

-3)

Hapludol Típico

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

0 100 200 300 400 500CH (g kg-1)

Den

sid

ad d

el s

uel

o (

Mg

m-3)

Sistemas integrados agrícolas-ganaderos

Argiudol Típico

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

0 100 200 300 400 500CH (g kg-1)

Den

sid

ad d

el s

uel

o (

Mg

m-3)

Sistemas agrícolas continuas

Hapludol Típico

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

0 100 200 300 400 500CH (g kg-1)

Den

sid

ad d

el s

uel

o (

Mg

m-3)

Sistemas agrícolas continuas

Argiudol Típico

133

Apéndice 2: Corrección de la resistencia a la penetración en función del contenido hídrico del suelo Análisis de las resistencia a la penetración (RP) respecto del contenido de hídrico (CH), para la obtención de regresiones que permitan corregir la RP encontrada a campo respecto de la humedad media del suelo. Cuadro 9.1. Coeficientes para las pendientes y ordenadas al origen de las regresiones obtenidas para el suelo Argiudol Típico, comparando los tratamientos pastoreados (P) y no pastoreados (NP) por estrato: 0-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m, 0,20-0,30 m y 0,30-0,40 m. RP vs. CH Pendiente Ordenada al origen 0-0,05 m P 2709 -56,82 NP 2935 -66,04

p-value 0,5158 0,8930 0,05-0,10 m P 5627 -155,29 NP 6129 -179,68

p-value 0,5279 0,8359 0,10-0,20 m P 6047 -176,12 NP 5353 -146,49

p-value 0,3868 0,7677 0,20-0,30 m P 5049 -138,20 NP 6011 -178,99

p-value 0,2241 0,9900 0,30-0,40 m P 5341 -146,59 NP 5686 -161,83

p-value 0,6855 0,8860

134

Cuadro 9.2. Coeficientes para las pendientes y ordenadas al origen de las regresiones obtenidas para el análisis de las regresiones de los tratamientos pastoreados (P) y no pastoreados (NP) en conjunto del suelo Argiudol Típico, los estratos 0-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m, 0,20-0,30 m y 0,30-0,40 m y el p-value de la regresión. Estrato Pendiente Ordenada al origen p-value 0-0,05 m -60,97 2807 < 0,001 0,05-0,10 m -168,48 5902 < 0,001 0,10-0,20 m -158,61 5637 < 0,001 0,20-0,30 m -161,28 5595 < 0,001 0,30-0,40 m -155,01 5533 < 0,001

Cuadro 9.3. Comparación de las ordenadas al origen del modelo RP vs. CH entre los distintos estratos los p-value 0,05-0,10 m 0,10-0,20 m 0,20-0,30 m 0,30-0,40 m 0-0,05 m < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 0,05-0,10 m 0,5609 0,0896 0,4765 0,10-0,20 m 0,1596 0,7804 0,20-0,30 m 0,2454

Cuadro 9.4. Comparación de las pendientes del modelo RP vs. CH entre los distintos estratos los p-value para el suelo Argiudol Típico. 0,05-0,10 m 0,10-0,20 m 0,20-0,30 m 0,30-0,40 m 0-0,05 m < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 0,05-0,10 m 0,6982 0,7772 0,6148 0,10-0,20 m 0,9090 0,8849 0,20-0,30 m 0,7995

Cuadro 9.5. Coeficientes para las pendientes y ordenadas al origen de las regresiones obtenidas para los estratos 0-5 cm, 5-40 cm y el p-value de la regresión para el suelo Argiudol Típico. Pendiente Ordenada al origen 0-0,05 cm -60,97 2807 0,05-0,40 cm -164,84 5761

p-value < 0,001 <0,001

135

Cuadro 9.6. Coeficientes para las pendientes y ordenadas al origen de las regresiones obtenidas para el suelo Hapludol Típico, comparando los tratamientos pastoreados (P) y no pastoreados (NP) por estrato: 0-0,05 m; 0,05-0,10 m; 0,10-0,20 m; 0,20-0,30 m y 0,30-0,40 m. RP vs. CH Pendiente Ordenada al origen 0-0,05 m P 2674 -66,82 NP 2371 -52,73

p-value 0,3695 0,6322 0,05-0,10 m P 3936 -91,63 NP 4004 -100,06

p-value 0,7353 0,4545 0,10-0,20 m P 3440 -76,21 NP 3191 -67,91

p-value 0,7099 0,3059 0,20-0,30 m P 3657 -107,55 NP 2950 -71,90

p-value 0,1952 0,6118 0,30-0,40 m P 3363 -103,75 NP 2946 -85,38

p-value 0,4569 0,3704 Cuadro 9.7. Coeficientes para las pendientes y ordenadas al origen de las regresiones obtenidas para el análisis de las regresiones de los tratamientos pastoreados (P) y no pastoreados (NP) en conjunto del suelo Hapludol Típico, los estratos 0-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m, 0,20-0,30 m y 0,30-0,40 m y el p-value de la regresión. Estrato Pendiente Ordenada al origen p-value 0-0,05 m -58,81 2508 < 0,001 0,05-0,10 m -93,25 3927 < 0,001 0,10-0,20 m -70,56 3284 < 0,001 0,20-0,30cm -88,22 3265 < 0,001 0,30-0,40 m -92,24 3106 < 0,001

136

Cuadro 9.8. Comparación de las ordenadas al origen del modelo RP vs. CH entre los distintos estratos los p-value. 0,05-0,10 m 0,10-0,20 m 0,20-0,30 m 0,30-0,40 m 0-0,05 m < 0,001 < 0,001 < 0,0012 0,6478 0,05-0,10 m 0,0016 < 0,001 < 0,001 0,10-0,20 m < 0,001 < 0,001 0,20-0,30 m < 0,001

Cuadro 9.9. Comparación de las pendientes del modelo RP vs. CH entre los distintos estratos los p-value para el suelo Hapludol Típico. 0,05-0,10 m 0,10-0,20 m 0,20-0,30 m 0,30-0,40 m 0-0,05 m 0,0127 0, 03657 0,0656 0,0255 0,05-0,10 m 0,1583 0,7915 0,9556 0,10-0,20 m 0,3151 0,1911 0,20-0,30 m 0,8232

Cuadro 9.10. Coeficientes para las pendientes y ordenadas al origen de las regresiones obtenidas para los estratos 0-0,05 m, 0,05-0,40 m y el p-value de la regresión para el suelo Hapludol Típico. Pendiente Ordenada al origen 0-0,05 m -58,81 2508 0,5-0,40 m -89,36 3466

p-value 0,0068 <0,001

137

Apéndice 3: Ensayo de cambios de volumen de suelo Con el objetivo de verificar los cambios de densidad aparente (DA) en la primera etapa de muestreo (año 2005) consecuencia del remoldeado del suelo, es que se diseñó este ensayo. El mismo constó de recolectar tepes de suelo en recipientes (Foto 10.1). Los tratamientos que se propusieron fueron: a) aplicación de estiércol, b) amasado de suelo y; c) no amasado de suelo. Se contaron con 2 repeticiones para cada tratamiento. El ensayo fue iniciado con contenidos de humedades próximas a la saturación, y los muestreos se realizaron en diferentes intervalos de tiempo, con el objetivo de que una vez aplicado el tratamiento el agua se vaya evaporando, y en el momento de muestreo encontrar niveles de humedad más bajos.

Fotos 10.1. Situación de inicio de los tratamientos: a) estiércol; b) amasado; c) no amasado. Los resultados de este ensayo mostraron que a medida que el suelo se seca la DA aumenta, con una pequeña pendiente. Sin embargo, lo que resultó de mayor interés es que el aumento de contenido hídrico del suelo fue inverso al contenido de aire del suelo para todos los tratamientos. Esto no fue útil para explicar lo desarrollado en el capítulo 3 de esta tesis. Estos resultados y los hallados a campo (Fig 10.1. y Capítulo 3) permite concluir que existe salida de aire en los ensayos de invernáculo por las laterales, y no siendo así para el caso de los ensayos de campo en el que el aire se encuentra a presión llevando a la expansión del suelo, no pudiendo salir a la atmósfera por la incapacidad de atravesar una considerable masa de suelo.

ca b

138

Figura 10.1. Densidad aparente (DA) en función del contenido hídrico del suelo; y el volumen de aire en el suelo (VA) en función del contenido hídrico (CH) para los tratamientos con estiércol, amasado y no amasado de suelo.

y = -0,0005x + 1,27R2 = 0,53

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

0 100 200 300 400 500 600CH (g kg

-1)

DA

(M

g m

-3)

y = -0,0745x + 45,77

R2 = 0,80

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 100 200 300 400 500 600CH (g kg

-1)

VA

(%

)

y = -0,0004x + 1,35R2 = 0,75

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

0 100 200 300 400 500 600

CH (g kg-1

)

DA

(M

g m

-3

)

y = -0,1024x + 46,98

R2 = 0,99

0

510

15

20

2530

3540

45

0 100 200 300 400 500 600CH (g kg

-1)

VA

(%

)

y = -0,0003x + 1,24R2 = 0,43

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

0 100 200 300 400 500 600

CH (g kg-1

)

DA

(M

g m

-3)

y = -0,0984x + 52,45R2 = 0,95

0

510

15

2025

30

3540

45

0 100 200 300 400 500 600CH (g kg

-1)

VA

(%

)

Co

n es

tiérc

ol

Am

asad

oN

o a

mas

ado

139

Apéndice 4: Biomasa de residuos y malezas después del pastoreo Al finalizar los períodos de pastoreo invernal se evaluó la biomasa que quedó formando parte de la cobertura del suelo tanto en el tratamiento pastoreado (P) como no pastoreado (NP). En los Cuadros 11.1 y 11.2 se presentan los valores de biomasa tanto de residuos de cosecha como de las malezas presentes. Cuadro 11.1. Biomasa del residuo de cosecha (kg ha-1) y de las malezas (kg ha-1) remanente al finalizar la etapa de pastoreo en el suelo Argiudol Típico. Cuadro 11.2. Biomasa del residuo de cosecha (kg ha-1) y de las malezas (kg ha-1) remanente al finalizar la etapa de pastoreo en el suelo Hapludol Típico.

Residuos

NP

2385 5224

1183-

P NP

5043 9235

1043-

Residuo Maíz (2006)

P NP

6953 7916

360-

Residuo Soja (2007)

Argiudol Típico

Residuos 2385 5224

Residuo Soja (2005)

P NP

1183Malezas

P NP

4112 10221

1864-

P NP

7613 9340

561343

Hapludol Típico

Malezas 1040-

Residuos 5048 6848

P NP

Residuo Maíz (2006)

Residuo Soja (2007)

Residuo Soja (2005)

140

Apéndice 5: Mineralogía de arcillas del Argiudol Típico Se determinó la mineralogía de la fracción arcilla del suelo Argiudol Típico para los estratos 0-0,05 m y 0,05-0,20 m. Las muestras se orientaron homoiónicamente, y recibieron diferentes pre-tratamientos, a saber: a) glicoladas; b) calcinadas a 500°C. La medición se realizó mediante difractometría de rayos X con un equipo Philips XPro.

141

Arc

illas

exp

ansi

ble

s?

Illit

a

Clo

rita

?

Pla

gio

clasa

Cuarz

o

Hem

atita

Cuarz

oIllit

aPla

gio

clasa

Hem

atita

Cuarz

o

Arc

illas

0-0,05 m

142

Illit

a

Illit

a

Cuarz

o Illit

a+

Cuarz

oPla

gio

clasa

Hem

atita

0-0,05 m

143

Illit

a?

Illit

a

Caolin

ita?

Pla

gio

clasa

?

Illit

a

Cuarz

o

Pla

gio

clasa

Cuarz

oIllit

aPla

gio

clasa

Cuarz

o

0,05-0,20 m

144

Illit

a

Illit

a

Cuarz

oPla

gio

clasa C

uarz

oIllit

aPla

gio

clasa

Pla

gio

clasa

Hem

atita

0,05-0,20 m

145

Apéndice 6: Cortes delgados del suelo Argiudol Típico Se compararon distintas situaciones dentro de diferentes manejos: a) cuasi-prístino (CP); b) período agrícola bajo siembra directa con pastoreo invernal antes del pasaje de la cosechadora (IAG-no huella); c) período agrícola con pastoreo invernal bajo siembra directa luego del pasaje de la cosechadora (IAG-huella); d) agricultura continua bajo siembra directa (AC). En cada una de las situaciones se tomaron muestras (0-0,025 m y 0,025-0,05 m) no disturbadas y orientadas verticalmente de la capa superficial del suelo para el estudio micromorfológico (Stoops, 2003). Las muestras fueron impregnadas con resina sintética y se prepararon cortes delgados. Estos cortes fueron analizados por microscopía óptica de polarización en un rango de 6 a 50 aumentos con un instrumento Leica-Wild MZ8 equipado para microfotografía, efectuándose la descripción cualitativa de la microestructura y de la organización del espacio poroso. El análisis micromorfométrico se realizó mediante el programa JMicro Vision v 1.2. Las categorías por tamaño de poro que se establecieron en el análisis fueron: 50 a 100 µm; 100 a 200 µm; 200 a 400 µm; 400 a 800 µm, 800 a 1000 µm y 1000 µm a 3000 µm. También se discriminaron los poros de acuerdo a la forma de los poros, la cual fue expresada por la relación área/perímetro2 (A/Pe2), subdividiéndose en tres grupos de formas: redondeados (A/Pe2 > 0,04); irregulares (0,015 < A/Pe2 < 0,04) y elongados (A/Pe2 < 0,015). Por último con este mismo programa se obtuvo la orientación de los poros, considerándose los ángulos cercanos a 0º y 180º como poros horizontales y aquellos cercanos a 90º como poros verticales. En general, los cortes delgados han presentado 3 niveles de estructura: 1) primer estrato de acumulación de residuos vegetales u orgánicos, en la superficie cuya porosidad no ha sido evaluada; 2) capa mineral u orgánica con huecos de empaquetamientos de formas esféricas y poros de empaquetamiento que se yuxtaponen, y pedotúbulos con inclusiones de deyecciones; 3) capa en la que se vizualizan prediminio de porosidad de tipo fisuras. Se describe en cada una de las fotos de los cortes delgados las características más relevantes. Acompañan a cada una de las fotos, gráficos sobre el porcentaje de poros y de matriz, las proporciones de tipos de poros presentes y la frecuencia de la orientación de los mismos. El límite de tamaños de poros que se consideró en la medición fue de 50 µm.

146

a) Cuasi-Prístino

Figura 12.1. Corte delgado del estrato 0-0,025 m de la situación cuasi-prístina Figura 12.2. Clasificación de poros por morfología (alargados, irregulares y redondeados) para los cuasi prístino.

Figura 12.3. Orientación de los poros (desviación de la horizontal en grados) para los cuasi-prístinos.

Inclusiones de deyecciones

Orientación de los poros

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Grados

Fre

cue

nci

a

Elongados

Redondeados Irregulares

81 %

6 % 13 %

147

Figura 12.4. Corte delgado del estrato 0,025-0,05 m de la situación cuasi-prístina Figura 12.5. Clasificación de poros por morfología (alargados, irregulares y redondeados) para los cuasi prístino.

Figura 12.6. Orientación de los poros (desviación de la horizontal en grados) para los cuasi-prístinos.

Distribución por tipos de Poros

ElongadosRedondeados

Irregulares

33 %

40 %

27 %

Orientación de los poros

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Grados

Fre

cue

ncia

Sector denso con fisuras horizontales

148

b) Integrado agrícola-ganadera- no huella Figura 12.7. Corte delgado del estrato 0-0,025 m de la situación integrada agrícola-ganadera-no huella Figura 12.8. Clasificación de poros por morfología (alargados, irregulares y redondeados) para la situación integrada agrícola-ganadera-no huella. Figura 12.9. Orientación de los poros (desviación de la horizontal en grados) para la situación integrada agrícola-ganadera-no huella

Distribución por tipos de Poros

Elongados

Redondeados

Irregulares

81 %

8 %11 %

Orientación de los poros

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Grados

Fre

cue

nci

a

Estructura laminar y densa alterada por la fauna

149

Figura 12.10. Corte delgado del estrato 0,025-0,05 m de la situación integrada agrícola-ganadera-no huella Figura 12.11. Clasificación de poros por morfología (alargados, irregulares y redondeados) para la situación integrada agrícola-ganadera-n0 huella. Figura 12.12. Orientación de los poros (desviación de la horizontal en grados) para la situación integrada agrícola-ganadera-no huella

Distribución por tipos de Poros

Elongados

Redondeados

Irregulares

54 %

12 %

34 %

Orientación de los poros

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Grados

Fre

cuen

cia

Laminación fuertemente modificada por la actividad biológica.

Pedotúbulos con restos fecales

150

c) Integrada agrícola-ganadera -huella Figura 12.13. Corte delgado del estrato 0-0,025 m de la situación integrada agrícola-ganadera- huella

Figura 12.14. Clasificación de poros por morfología (alargados, irregulares y redondeados) para la situación integrada agrícola-ganadera-huella. Figura 12.15. Orientación de los poros (desviación de la horizontal en grados) para la situación integrada agrícola-ganadera- huella.

Distribución por tipos de poros

Elongados

RedondeadosIrregulares

76 %8 % 16 %

Orientación de los poros

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Grados

Fre

cuen

cia

Densificación superficial con presencia de porosidad biológica con pedotúbulos

151

Figura 12.16. Corte delgado del estrato 0,025-0,05 m de la situación integrada agrícola-ganadera- huella Figura 12.17. Clasificación de poros por morfología (alargados, irregulares y redondeados) para la situación integrada agrícola-ganadera-huella. Figura 12.18. Orientación de los poros (desviación de la horizontal en grados) para la situación integrada agrícola-ganadera- huella.

Distribución por tipos de Poros

ElongadosRedondeados

Irregulares

32 % 26 %

42 %

Orientación de los poros

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Grados

Fre

cuen

cia

Densificación inferior con deyecciones compactadas generando

microagreagdos más compactados

152

d) Agricultura continua Figura 12.19. Corte delgado del estrato 0-0,025 m de la situación de agricultura continua. Figura 12.20. Clasificación de poros por morfología (alargados, irregulares y redondeados) para la situación de agricultura continua.

Figura 12.21. Orientación de los poros (desviación de la horizontal en grados) para la situación de agricultura continua.

Distribución por tipos de Poros

Elongados

Redondeados

Irregulares

74 %9 %

17 %

Orientación de los poros

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Grados

Fre

cuen

cia

Agregados laminares muy poroso con pedotúbulos

153

Figura 12.22. Corte delgado del estrato 0,025-0,05 m de la situación de agricultura continua. Figura 12.23. Clasificación de poros por morfología (alargados, irregulares y redondeados) para la situación de agricultura continua. Figura 12.24. Orientación de los poros (desviación de la horizontal en grados) para la situación de agricultura continua.

Distribución por tipos de Poros

Elongados

Redondeados

Irregulares

57 % 26 %

17 %

Orientación de los poros

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Grados

Fre

cue

ncia

Agregados laminares cortados por fisuras laminares