Modificaciones de la porosidad producidas por compactación

Modificaciones de la porosidad producidas por compactación

Scientific registration n° 2309
Symposium n° : 2
Presentation : poster
Modificaciones de la porosidad producidas por
compactación.
Modifications de la porosité de sols induites par un
tassement.
Soil Porosity modification induced by conpaction
BRICCHI Estela Marys, CISNEROS José Manuel
Universidad Nacional de Rio Cuarto, Ruta 36 km.601. Oficina postal No9 5800 Rop Cuarto,
Republica Argentina.
Introducción
En el centro sur de la Provincia de Córdoba (RA), desde 1960 se produjo un fuerte avance de
la agricultura (se estima un 4 % anual) mientras que desde 1990 el 80 % de las tierras con
aptitud agrícola se encuentra bajo un uso permanente con cultivos de maní y soja , que
desplazaron al maíz. La agricultura rutinaria generó un incremento en la mecanización, lo que
trajo aparejado una disminución de compuestos orgánicos en la capa arable, que se asocia con
su deterioro físico, como es el caso de la estructura, con fenómenos como escostramiento,
sellado y formación de pisos de labranzas (Cantero et al 1984; SAGyP y CFA, 1995).
La compactación de los suelos se manifiesta asociada a todos los sistemas de cultivos que
incluyen la mecanización agrícola con tránsito intensivo con tractores y otros vehículos
pesados (Soane, 1970; Domzal et al, 1984; Arvidsson y Hakansson, 1991; Soane y van
Ouwerkerk,1994)
La compactación debajo de las ruedas de maquinarias agrícolas se extiende mas allá de la
profundidad normal de las labranzas y localmente puede ser mayor o menor que el producido
en la superficie de contacto (Koolen, 1994). Frente a este proceso de compactación aumenta la
densidad aparente y se reduce la porosidad total a expensas de los poros mas grandes (
Greacen y Sand, 1980; Taylor, 1989) que además cambian de forma y alteran su continuidad
(Cannell,1977). Si el proceso continúa la deformación es cada vez mayor hasta el colapso y
desaparición, (Kooistra, 1987). La reducción del tamaño o la desaparición de los macroporos,
puede inhibir el intercambio gaseoso, como así tambien la permeabilidad al agua, (Kooistra,
1987; Hakansson et al 1988).
Cuando el estrés aplicado aumenta, la magnitud de los cambios de la relación de poros y/o de
la densidad aparente inicial, dependen de la distribución de tamaño de partículas, del contenido
de materia orgánica, de la agregación y del potencial agua (Horn y Lebert, 1994).
1
El objetivo del trabajo fue precisar las modificaciones de la porosidad cuando se producen
compactaciones subsuperficiales.
Materiales y Métodos
Se trabajó en un Hapludol típico familia limosa gruesa, en dos situaciones ubicadas a 33º, 06’
41’’ LS y 64º 17’ 56’’ LO separadas por 700 metros de distancia: Con bajo grado de
alteración (nc) y con compactación subsuperficial inducida por tránsito de maquinaria (c)
cuyas características estructurales, granulométricas y contenido orgánico se indican en la Tabla
1.
En ambos perfiles se midió: 1. Peso específico aparente (pea) por el método del cilindro
(Black, 1965) con 6 repeticiones en cada profundidad, valores que se tomaron como variables
estadísticas y se sometieron a test de comparación de medias con distinta varianza (Snedecor y
Cochran, 1977). A partir de dichos valores medios se calculó la porosidad total (pt) . 2.
Distribución de tamaño de poros (dtp) , en mesa de tensión (adaptada de Black, 1965 y Ball y
Hunter, 1988) en las muestras obtenidas para 1., cuyos valores en porcentajes se promediaron
por rangos y se agruparon en macroporos (>60 µ) (macrop) mesoporos (60-10 µ) (mesop) y
microporos (< 10 µ) (microp). Se estableció relación entre pea-macrop,mesop,microp
mediante ecuaciones de regresión simple lineal y coeficientes de correlación
Resultados y discusión
Peso específico aparente
Los valores medios de pea de ambas situaciones se indican en las Figura 1. El pea de nc es de
menor magnitud en la parte superficial y basal del horizonte Ap (0,92-1.09 gr.cm3), mientras
que en su parte central se produce un incremento del orden del 24 % coincidente con
estructuras de tendencia platiformes. Por otro lado en los horizonte subyacentes se manifiesta
un valor de pea uniforme y algo superior.
En la situación c los valores de pea son mas elevados en la parte superior del perfil donde se
produjo una disminución marcada de compuestos orgánicos, así en los primeros 4 cm. alcanza
el valor de 1,38 gr.cm3 aumentando progresivamente hasta un 10 % en el piso de arado,
relacionado con formas en grandes bloques angulares. A partir de allí comienza a disminuir en
magnitudes de alrededor del 5-6 % hasta la base del perfil.
Si se comparan las situaciones, las diferencias entre valores medios de pea son altamente
significativas, hasta los 50 cm de profundidad, con incrementos en c que oscilan entre 11 y 34
% y no significativas en los horizontes mas profundos. El mayor incremento, se produce en los
primeros 2 cm. del suelo c donde se produjo el pulverizado de los agregados y una fuerte
disminución de la actividad biológica, quedando elevada cantidad de partículas individualizadas
y con arreglo al azar que predisponen el “apelmazamiento”. Otros sitios con incrementos de
pea del orden del 23 y 21 % como entre 4-8 cm y entre 14-18 cm. o piso de arado se
relacionan con empaquetamiento de partículas hacia estados masivos, aspecto que tambien
define un incremento del 15 % en el piso de rastra (8-14 cm).
2
Tabla 1: Características de la parte superior de los perfiles estudiados
Siruacion no compactada
Horizonte
Prof. (cm)
Ap
0-12
A2
12-28
Situación Compactada
H1
0-2
H2
2-4
H3
4-8
H6
Piso lab.
8-14
H7
Piso lab.
14-18
H8
18-25
Forma
y
tamaño
de
peds
que
predominan
(%)
bloque
subang. Gr
78
bloque
subang. Gr
85
Partículas
<2µ
%
Partículas
2 -100µ
µ%
Partículas
> 100 µ %
Materia
orgánica %
16
74
10
3,5
15
74
11
2,5
lámina
y
bloq.aplan.,
tf Gr-MG
65
lámina
y
bloq.aplan.,
tf Gr-MG
68
lámina
y
bloq.aplan.,
tf Gr-MG
76
bloque.ang.
MG-EG
81
bloque.ang.
MG-EG
80
bloque.ang
MG-EG
100
16
73
11
1,22
16
73
11
1,22
16
73
11
1,22
15
74
10
1,19
15
74
10
1,16
15
74
10
1,16
Subang: Subangulares; Ang: Angulares; Bloq: Bloques; Aplan: Aplanados; Gr: Gruesos; MG:
Muy gruesos; EG: Extremadamente gruesos; tf: Tierra fina; lab: labranza.
3
1,6
Peso Específico Aparente
(gr/cm3)
1,6
Peso Específico
Aparente (gr/cm3)
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
1
Compactado
0,9
0,8
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
1
No Compactado
0,9
0,8
2
7 12 17 22 27 32 37 42 47 52
Profundidad (cm)
2 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Profundidad (cm)
Figura 1: Variación del Peso Específico Aparente en Hapludoles típicos en respuesta a
compactación.
Porosidad total
70
70
65
65
Porosidad Total (%)
Porosidad Total (%)
Los valores de pt se muestran en la Figura 2. Al comparar ambas situaciones se observa que en
los primeros 50 cm. de c se producen reducciones importantes, encontrándose las mas elevadas
en la parte más superficial del suelo, del orden del 17%, mientras que en los pisos de rastra y
arado (H6 y H7) son del orden de 8-12 %.
60
55
50
45
40
Compactado
35
30
60
55
50
45
40
35
No Compactado
30
2
7 12 17 22 27 32 37 42 47 52
Profundidad (cm)
2 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Profundidad (cm )
Figura 2: Variación de la Porosidad Total
compactación.
4
en Hapludoles típicos en respuesta a
Distribución de tamaño de poros
En relación a la distribución de tamaños de poros (macrop, mesop y microp) de ambas
situaciones (Figuras 3 y 4) se destaca lo siguiente:
- Con respecto a microp, hasta los 43-45 cm. el valor oscila entre 32-24 %. A partir de dicha
profundidad y hasta los 75 cm. los valores disminuyen al 20 % en nc y al 23 % en c. Por lo
tanto puede considerarse semejante la cantidad de microporos que poseen las situaciones
estudiadas, lo que significa que cuando este tipo de suelo se alteró y compactó no se generó un
incremento de microporos, contrariamente a lo manifestado por algunos autores (Cannell,
1977; Kooistra, 1987), lo que es coincidente con las ecuaciones de regresión encontradas.
Para la relación pea-microp se obtuvieron las siguientes ecuaciones de regresión:
Situación nc: microp = 56,34-25,22 . pea r = 0,61**
Situación c: microp = 3,40+17,19 . pea r = 0,53**
- Con respecto a macrop, en el perfil de nc hasta los 70 cm. de profundidad los valores oscilan
entre 25 % en la parte superior a 18 % en la mas profunda. En c., hasta 28 cm. se observa una
disminución marcada que en valores absolutos es de 18 % en los primeros cm. y 11 % entre 228 cm..A partir de la última profundidad y hasta los 50 cm. las diferencias entre situaciones son
pequeñas, para luego tomar valores muy semejantes.
- Con respecto a mesop hasta los 35 cm. de profundidad se producen leves incrementos en c,
tomando valores muy semejantes en las dos situaciones hacia las capas mas profundas.
0-2 cm
2-5 cm
5-10 cm
Profun
didad
del
suelo
10-15 cm
microporos
20-25 cm
mesoporos
30-35 cm
macroporos
40-45 cm
53-58 cm
73-78 cm
0
10
20
30
Porcentaje de poros
40
Figura 3: Distribución de macro, meso y microporos de la situación no compactada
5
0-4 cm
4-8 cm
Profun
didad
del
suelo
8-14 cm
14-18 cm
microporos
18-22 cm
mesoporos
22-27 cm
macroporos
30-35 cm
51-56 cm
68-73 cm
0
10
20
30
Porcentaje de poros
40
Figura 4: Distribución de macro, meso y microporos de la situación compactada
Conclusiones
En el Subgrupo estudiado, las labranzas con equipos pesados generaron en los primeros 30 cm
del suelo o perfil cultural disminución marcada de porosidad total a traves de los macroporos,
los que alcanzan valores que limitan la circulación de agua, aire y el adecuado desarrollo de la
actividad biológica.
Referencias
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6
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Kooistra, M. J. 1987 The effects of compaction and deeptillege on soil structure in a Dutch
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research Soil and Tillage Res. 1: 205-206.
Taylor H. M. 1989 Effect of soil compaction on root development. Soil compaction. As a
factor determining plant productivity. Abstracts pag. 155.
Palabras claves : Compactación, porosidad, peso especifico, microperos, mesoporos,
macroporos
Mots clés : Tassement, porosité, masse volumique, micropore, mesopore, macropore
Keywords : Compaction, porosity, specific mass, micropore, mesopore, macropore
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