TEORA DE LA LABRANZA

OSCAR A. HERRERA G.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE PALMIRA 2008

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PRESENTACIN En este documento se consigna una sntesis de los fundamentos tericos que sustentan el examen, desde la perspectiva agronmica (es decir, desde una perspectiva disciplinaria-cientfica y no instrumental-utilitarista), del conjunto de prcticas agrcolas conocidas bajo el trmino labranza del suelo; sntesis que ha sido elaborada con base en los enunciados de los autores consultados y en la experiencia del autor del documento. Su objetivo es el de darle al estudiante de Ingeniera Agronmica elementos para elaborar un diagnstico del citado conjunto de prcticas, desde el enfoque de la conservacin de este recurso natural, en un contexto de sostenibilidad. Inicialmente se presenta una conceptualizacin bsica fundamentada en las disciplinas de la ciencia del suelo y a continuacin se estudian los principales indicadores y sus interacciones internas y externas, que permiten la evaluacin de dichas prcticas. EL AUTOR. Palmira, octubre 2008

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LABRANZA DEL SUELOCONCEPTO

De acuerdo con Beltramini y Marchesi (S.p.i.), el laboreo consiste en las diversas manipulaciones mecnicas del suelo para hacerlo ms apto para el crecimiento de las plantas cultivadas. Desde una perspectiva amplia, la labranza se refiere a cualquier manipulacin mecnica del suelo efectuada con el objetivo arriba sealado, sin importar la poca de realizacin o el estado fenolgico del cultivo instalado en el suelo en cuestin; bajo tal criterio, la labor de cultivo o cultivada del suelo, por ejemplo, se considera como una prctica de labranza. En un enfoque ms reducido, la labranza se refiere a las manipulaciones mecnicas que se efectan al suelo, previamente a la siembra, con la finalidad de preparar la cama de semillas.

OBJETIVOS DE LA LABRANZA

Los promotores de la labranza convencional o completa consignan que ella busca crear en el suelo las condiciones apropiadas para una germinacin, emergencia de plntulas, creacin de un sistema radical y desarrollo general de los cultivos, tales que se puedan cumplir unos objetivos de produccin pre-establecidos (Reyes, 19801; Herrera, 1993). Adalides de la labranza mnima como Hayes (1982), por su parte, mencionan que sta es un sistema de labranza que crea un ambiente propicio al desarrollo de un cultivo y deja una cobertura protectora de residuos sobre y cerca de la superficie del suelo, durante todo el ao. Abanderados del manejo ecolgico del suelo como Primavesi (1984), manifiestan, especficamente en relacin con los frgiles suelos tropicales del serrado brasilero, que la labranza a utilizar en ellos debe buscar conservar la bioestructura grumosa de los estratos superficiales y por lo tanto, no aconseja las labranzas que inviertan estas capas porque se destruye dicha bioestructura. Para Amzquita 2, la labranza tiene como objetivos crear una zona para el desarrollo de races y la germinacin de semillas, agregando que la labranza puede ser agradativa o degradativa, pero que, obviamente, debe buscar lo primero. Ms especficamente, la labranza del suelo busca los objetivos que se discuten a continuacin. Baver y otros (1973), consignan que las tcnicas de labranza no han tenido cambios significativos desde que las necesidades bsicas fueron planteadas por Slipher (1932) y enumeran las siguientes: 1. 2. 3. 4. Infiltracin rpida y retencin satisfactoria del agua lluvia utilizable. Capacidad suficiente de aire y fcil intercambio del aire del suelo con el de la atmsfera. Poca resistencia a la penetracin de las races. Resistencia a la erosin.

Para Payne (1992), el objetivo del laboreo en lo relativo a la estructura del suelo debe ser explotar los efectos de la meteorizacin y poner el suelo en una condicin tal que obtenga el mximo beneficio de la meteorologa.

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Len Reyes Leal, q.e.p.d. Profesor Asistente hasta 1985 de la otrora Facultad de Ciencias Agropecuarias de Palmira, de la Universidad Nacional de Colombia. Notas tomadas en sus conferencias de clase. 2 Edgar Amzquita. Investigador del Centro Internacional de Agricultura Tropical. Conferencia ofrecida en el marco del curso de Conservacin de Suelos del Programa de Posgrado en Suelos, UN Palmira; septiembre 1 de 1995.

4Ntese que los autores citados y la mayora de quienes se ocupan del estudio del tema de la labranza, parten de la suposicin de que, siempre, el suelo antes de la siembra no posee la condicin deseada para el desarrollo de los cultivos; percepcin que tiende a mirar este conjunto de prcticas como indispensables en todo tiempo, lugar y condicin y a favorecer su rutinizacin, es decir, a convertirlas en una receta sin la cual no es posible la agricultura3. A continuacin se aportan otros elementos relevantes en cuanto al efecto de la labranza, discutidos por autores como Beltramini y Marchesi, S.f.; Gavande, 1972; Reyes, 1980; Hayes, 1982; Young, 1982; Herrera, 1993; Amzquita, 1995: La reduccin de la densidad aparente y el consecuente incremento de la porosidad promueven un rgimen hdrico y de intercambio gaseoso favorable al desarrollo radical y de las plantas en general, especialmente si la labranza logra crear un balance adecuado de poros en donde la micro-porosidad responde por la retencin de humedad y la absorcin de nutrientes por las races va mecanismo de difusin; la meso-porosidad, por el almacenamiento de agua aprovechable y la absorcin de nutrientes por difusin y flujo de masa; y la macroporosidad, por la permeabilidad del suelo al agua, la aireacin, el crecimiento de races y la absorcin de nutrientes va interceptacin de races. La temperatura del suelo es un factor edfico de crucial importancia en el crecimiento de las plantas que slo en aos recientes empieza a adquirir importancia en el estudio de los suelos tropicales. En las zonas templadas, desde siempre se ha sabido que la roturacin del suelo, especialmente si se invierte ste, favorece la evaporacin del agua acumulada en el invierno y el rpido calentamiento del suelo en la primavera que sigue al invierno, permitiendo las siembras rpidas y oportunas. Como se aprecia, la labranza acta indirectamente sobre la temperatura del suelo a travs de la promocin de los movimientos de agua y aire en l y del incremento de la superficie de exposicin directa al sol; en el trpico no selvtico, en donde el problema habitualmente no es de acumulacin de agua sino de dficit, ciertas labranzas de zona templada pueden agravar dicho dficit y adems, propiciar una rpida mineralizacin de la materia orgnica. La temperatura del suelo y del aire tambin influyen en el proceso de movimiento del agua en el sistema suelo planta atmsfera (fenmeno conocido bajo el trmino evapo-transpiracin); en la actividad biolgica y en la dinmica de la materia orgnica. Si la labranza llega a favorecer de manera integral el ambiente fsico del perfil del suelo; y una distribucin apropiada de los fertilizantes, enmiendas, residuos vegetales y abonos orgnicos, puede propiciar efectivamente el incremento de la fertilidad del suelo. El laboreo adecuado corrige la formacin de impedimentos mecnicos (diferentes formas de adensamiento) que restringen el desarrollo radical, la actividad biolgica, el movimiento de agua y el intercambio gaseoso y posibilita la eliminacin de aquellos que se producen naturalmente, como la dispersin y el movimiento vertical de los coloides del suelo. De manera paradjica, la labranza puede restringir o puede propiciar la accin de los llamados insectos plagas, microorganismos patgenos y especies vegetales malezas, a travs de la destruccin de focos, hospederos, guaridas, huevos y larvas o, por el contrario, de la propagacin de los mismos. Hoy en da, es ste un tema que despierta sensibilidades en relacin con el laboreo del suelo, tanto desde la perspectiva ecologista de la destruccin de la biodiversidad y del recurso natural suelo, como desde el enfoque de la produccin sostenible, entendida como la preservacin del suelo y los dems factores de produccin para que sta pueda seguir existiendo en el tiempo. En una mirada integral sobre la produccin agrcola como sistema, el reto es incorporar prcticas agrcolas, incluida la labranza, que favorezcan tanto la produccin como la conservacin. En los trminos ms prosaicos de la prctica agrcola, la labranza o los aperos agrcolas que se emplean para realizarla contribuyen a resolver ciertos problemas prcticos como: el desmenuzamiento e incorporacin de residuos de cosecha que representan un obstculo para la siembra siguiente; la incorporacin y distribucin en reas grandes de agroqumicos y otros materiales; la limpieza de callejones y reas aledaas a los lotes de3

Edgar Madero. Profesor Asociado de la Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira. Comunicacin personal. 1999.

5siembra; la nivelacin de los terrenos y/o darles configuraciones micro topogrficas especiales, segn lo requieran los sistemas de siembra y de cultivos; la construccin de pequeas obras de infraestructura para riego y/o drenaje; etc.

LABRANZA Y CONSISTENCIA DEL SUELO

Atterberg estudi el fenmeno de la consistencia del suelo y estableci los llamados lmites de plasticidad o constantes de Atterberg, para definir los diferentes estados de consistencia, de acuerdo con el contenido de humedad. Como es claro que la consistencia del suelo se define a diferentes contenidos de humedad y como dicho contenido de humedad modifica drsticamente otras propiedades del suelo 4, tambin afecta de manera fundamental la respuesta del suelo al laboreo, obtenindose resultados muy diferentes en cada estado, como se ver enseguida. Si se trabaja el suelo en estado plstico, se produce su amasado y al secarse se originarn agregados ms grandes, fuertemente cementados y se compactar, es decir, nunca volver a su estado inicial; por esta razn, el suelo debe laborarse en estado friable, condicin difcil de hallar en terrenos compactados. Segn Madero, la consistencia en contenidos medios y bajos de humedad es una manifestacin de la macroestructura y en contenidos altos, de la microestructura arcillosa de la que depende fundamentalmente la primera. (Beltramini y Marchesi, S.f.; Reyes, 1980; Ashburner y Sims, 1984; Girn, 1992; Madero, 1999 5).

EL LABOREO Y LAS PROPIEDADES MECNICAS DEL SUELO

En la figura 1 se representa la variacin de la resistencia de la masa del suelo y de los terrones a la cizalladura y del esfuerzo de deslizamiento de la interfaz suelo/metal de un suelo ideal, en funcin de su contenido de humedad, segn Ashburner y Sims (1984). Con un contenido de humedad bajo 6 los terrones tienen alta resistencia, dificultando su rotura; las herramientas de labranza slo alcanzan a reorientar los terrones sin romperlos, por lo que trabajar en estas condiciones de humedad es un desperdicio innecesario de energa. Con un contenido de humedad ms alto7, en estado friable, la masa del suelo tiene mayor resistencia que los terrones, lo cual significa que una herramienta puede romper los terrones con poca fuerza al mismo tiempo que la resistencia al deslizamiento suelo/metal es baja, facilitndose el laboreo.

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Penetrabilidad, densidad aparente, porosidad, permeabilidad, entre otras. Informacin personal. Inferior al lmite de contraccin (LC). Pero inferior al lmite plstico (LP).

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Resistencia de terrones Resistencia masa de suelo Resistencia suelo/metal

Resistencia a cizalla LC CE MEN TADO FRIABLE

LP

LL

Esfuerzo de deslizamiento suelo/metal

PLSTICO

LQUIDO

Friccin Y Adhesin

Friccin

Friccin y poca adhesin

Lubricacin

CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO

FIGURA 1. Resistencia a la cizalladura de los terrones y de la masa del suelo y esfuerzo de deslizamiento suelo/metal, como funcin de la humedad del suelo, en un suelo ideal. Fuente: ASHBURNER Y SIMS. 1984.

FIGURA 1. Resistencia a la cizalladura de los terrones y de la masa del suelo y esfuerzo de deslizamiento suelo/metal, como funcin de la humedad, en un suelo ideal. Fuente: ASHBURNER Y SIMS, 1984.

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En estado de humedad mayor 8, cuando el suelo se torna plstico ante los esfuerzos, la resistencia de los terrones es menor pero el deslizamiento suelo/metal requiere ms fuerza; adems, existe una alta probabilidad de que la resistencia al deslizamiento sea superior a la resistencia de la masa del suelo, lo cual significa que la herramienta falla el suelo pero ste se atasca en la superficie metlica. Para agravar esta situacin an ms, la traccin en el suelo es baja justo en el momento en que ms se la requiere y las ruedas del tractor pueden compactar el suelo, daando su estructura porosa por efectos del patinaje. De acuerdo con estos autores, la resistencia de los terrones depende de las fuerzas que amarran los microagregados y agregados, lo cual est determinado bsicamente por la cohesin molecular; la resistencia de la masa del suelo, en cambio, depende de la resistencia que ofrece el amarre de las partculas, cuya fuerza es debida principalmente a la cohesin superficial (adhesin suelo-agua y suelo-metal) y a la friccin entre ellos. El suelo en estado cementado no tiene la humedad necesaria para desarrollar adhesin y la resistencia al deslizamiento es netamente friccional; en los estados friable y plstico la adhesin aumenta progresivamente por razn de las fuerzas de tensin superficial hasta llegar la resistencia a un mximo llamado punto de atascamiento; la adicin de ms agua hace pasar el suelo al estado lquido 9 y el exceso de agua tiene el efecto de lubricacin, bajando dramticamente la resistencia al deslizamiento. Del examen de las relaciones de la roturacin del suelo con la consistencia y las propiedades mecnicas antes descritas, se concluye que, en aquellos casos de relativa compactacin en que el rango de humedad con friabilidad es muy estrecho y se requiere aumentar dicho rango, slo es posible realizar una buena labranza cuando el suelo se encuentra en estado friable, por las siguientes razones: En estado friable el riesgo de compactacin es menor. En estado friable, las propiedades mecnicas favorecen el laboreo del suelo ya que se desgrana fcilmente al presionarlo debido a la baja resistencia de los terrones, la baja resistencia al deslizamiento suelo/metal y la moderada resistencia de la masa del suelo; requirindose por lo tanto menos energa para la roturacin, que en otros estados de consistencia. En estado plstico no slo se incrementan significativamente los riesgos de adensamiento artificial del suelo, sino que crecen los requerimientos de energa en el momento en que su disponibilidad en el tractor es precaria a causa del patinaje de las ruedas. Y en estado cementado, como ya se anot, la altsima resistencia de los terrones hace imprctica la labranza, por cuanto los terrones no se rompen.

Es necesario aclarar, no obstante, que a pesar de que en estado friable el riesgo de compactacin es menor, ste no desaparece por completo y eventualmente puede crecer significativamente con el empleo de equipos muy potentes y pesados, ya que de acuerdo con Chancellor (1976), citado por Torres y Rodrguez (1996), la compactacin de las capas ms profundas del suelo es funcin de la carga total soportada por una rueda o una oruga; y tambin, con el laboreo excesivo y con el trfico excesivo de equipos sobre el suelo, as stos no sean tan pesados . En todos estos casos, la compactacin ocurre por cuenta de la reorientacin y el reempacamiento de los agregados, o porque se promueve el movimiento de materiales muy finos en el perfil.

EVALUACIN DE LA LABRANZA DEL SUELO

La labranza se puede evaluar a travs de sus efectos sobre el suelo y sobre los indicadores de crecimiento y desarrollo de las especies vegetales que lo habitan. Tales efectos pueden apreciarse mediante la observacin visual del suelo, del terreno, del paisaje y de las poblaciones vegetales; y tambin, mediante la medicin y el estudio del comportamiento de indicadores de las propiedades del suelo. En el primer caso (la observacin), puede ser de mucha utilidad el concepto de perfil cultural del suelo, segn Henin, Gras y Monnier, 1972; de acuerdo con los autores, cada intervencin (del suelo) debe8 9

Cuando se ha superado el lmite plstico (LP). Al superar el lmite lquido (LL).

8tender a perfeccionar y/o a corregir el resultado de las precedentes. Esto implica una vigilancia permanente del estado fsico del suelo en cada etapa de la realizacin del programa (de labranza). El examen del perfil cultural es un mtodo muy adaptado a tal vigilancia e implica un examen crtico de cada operacin basado en la comparacin del resultado obtenido con el objetivo buscado. En este orden de ideas, observaciones como las que se enuncian a continuacin pueden dar evidencias de la calidad de la labranza: nivelacin del terreno; grado de desterronamiento del suelo; encharcamiento despus de lluvias intensas; presencia de conejos; calidad de inversin o volteo del suelo en las labranzas con inversin del suelo; profundidad de laboreo; calidad de la cama de semillas; presencia de vegetacin nativa; encostramiento superficial; movimientos superficiales y en profundidad de partculas de suelo; amasamiento del suelo; presencia de macro, meso y micro-fauna; canales de lombrices; capas adensadas; residuos vegetales; desarrollo radical y de la parte area de los cultivos y de las arvenses; etc. En cuanto al segundo aspecto (medicin y evaluacin de indicadores de las propiedades del suelo), los siguientes indicadores se emplean habitualmente para evaluar los efectos de la labranza (Gonzlez y Terreros, 1986; Singh et al, 1992; USDA, 1993; Amzquita, 1995; Carrillo, 1995; Siebe, Jahn y Stahr, 1996; Castao, 1998; Ruiz, 1998; Rodrguez, 1999). Densidad aparente. Es una medida indirecta del espacio poroso y del grado de compactacin del suelo y por lo tanto, del desarrollo radical potencial, pero no debe examinarse aisladamente, pues es influida por la textura y por el contenido de humedad del suelo; en suelos con arcillas expandibles correlaciona negativamente con la humedad, ya que en ellos el incremento de humedad aumenta el volumen de la masa de suelo. Sus valores crticos son: Suelos francos 1.6 > 1.8 1.2 1.4 < 1.0 Suelos arcillosos > 1.6 1.2 1.6 1.0 Alta Mediana Baja

Distribucin o balance de poros. La distribucin del tamao de poros puede verse afectada por la labranza; en un suelo compactado tiende a incrementarse la microporosidad en detrimento de la cantidad de meso y macroporos; un balance ideal considera un 5% de microporos, un 30% de mesoporos y un 15% de macroporos, con lo cual aumenta la capacidad de retencin de humedad pero tambin aumenta su fuerza retentiva, dando pi a interpretaciones errneas. Contenido de humedad. El seguimiento de la evolucin en el tiempo de la humedad capilar puede dar indicios de una mayor o menor capacidad de infiltracin y retencin de humedad por el suelo, pero no debe pasarse por alto que este indicador esta influido por los contenidos de fracciones coloidales como materia orgnica, arcillas e incluso, limos. Valores crticos de este indicador son: 13 17 % Baja 17 20 % Medianamente baja 20 23 % Media 23 26 % Alta. Indice de penetrabilidad. Al igual que la densidad aparente, este indicador es una medida indirecta del grado de adensamiento del suelo y del desarrollo radical potencial y tambin correlaciona negativamente con la humedad del suelo. Cambios en el ndice de penetrabilidad a humedad constante y/o correlaciones positivas

9con la humedad pueden significar algn grado de compactacin; igualmente, se ha encontrado correlacin del ndice con M.O. y con limos, en el sentido de que en donde se encuentra mayor contenido de M.O. y menor contenido de limos, el ndice tiende a ser ms bajo, significando menor compactacin. Los valores crticos de este ndice son: < 1.0 MPa Bajo; no hay restricciones en el crecimiento radical 1.0 2.0 MPa Medio; algunas restricciones al crecimiento radical > 2.0 MPa Alto; fuertes restricciones al crecimiento radical. Agregados > 2 mm y < 0.25 mm. Es una medida de la estabilidad de agregados al agua. Dependiendo del tipo de cama de semillas requerido, el balance de agregados puede mostrar tendencia a un predominio de agregados ms finos o ms gruesos; sin embargo, no debe perderse de vista que el excesivo afinamiento de los agregados puede favorecer los fenmenos degradativos del suelo como el encostramiento superficial, escorrenta, erosin y amasamiento del suelo. CUA. El coeficiente de uniformidad de agregacin es otra forma de apreciar el efecto de la labranza sobre la estabilidad de agregados al agua y sobre el balance de agregados ms o menos favorable al crecimiento de las plantas. Sus valores crticos son: 0.75 2.00 Restricciones al crecimiento de las plantas 2.0 - 5.00 Medianas restricciones al crecimiento de plantas > 5.00 Condicin no limitante al crecimiento de plantas. Lmite plstico. A pesar de ser un indicador relativamente estable, se han encontrado cambios en este parmetro como resultado del manejo del suelo y ms especficamente, como resultado de la labranza; cambios que son indicadores de degradacin cuando el lmite plstico disminuye su valor, pues significan que an con bajos contenidos de humedad el suelo ya no es apto para ser roturado. El lmite plstico correlaciona positivamente con la humedad capilar y con la materia orgnica; sus valores crticos son: 8 13 Bajo; suelo difcilmente roturable 13 17 Medio; suelo con algunas dificultades para el laboreo >17 Alto; suelo fcilmente laborable. Coeficiente de dispersin. Es un indicador de degradacin potencial del suelo en el sentido de que muestra su susceptibilidad a la separacin de las partculas elementales de los agregados, cuando es humedecido. Se ha detectado que correlaciona positivamente con el contenido de arcilla y negativamente, con el de arena ms limo; significando lo anterior que, en caso de que tales correlaciones ocurran, son ellas las que explican el comportamiento de este indicador y no la labranza. He aqu sus valores crticos: 9 13 % Muy bajo 13 17 % Bajo 17 21 % Medianamente bajo 21 25 % Bajo >25 % Alto.

10Compactabilidad. Determina la capacidad residual del suelo de reducir su volumen y, por lo tanto, es una medida indirecta de la porosidad y del grado de compactacin. Suelos con valores elevados de compactabilidad son suelos que tienen una alta capacidad de ser compactados, es decir, que estn poco compactados.

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