Commegna, M. A., Reyzábal, M. L., Aguirre,
M. E.,
Castro, L. S. y Santamaría, R. M.
Universidad Nacional del Sur
Departamento de Agronomía
Bahía Blanca o Argentina
Recepción de originales: Marzo 03 de 1998.
Change of textural density as an indicator of the instability in coarse-textured soils
Key words: textural density - dinamic compactation
Textural density was determined for samples receiving different treatments of dynamic compaction. The samples were obtained from a coarse textural soil submitted to three different agricultural managements. Increases in the values of the textural densities were obtained for all samples including these representing the virgin soil.
Se analizaron las modificaciones de la estructura de un suelo de textura gruesa con variado manejo y sometido a una compactación dinámica (Proctor) por medio del análisis de sus sistemas de porosidad y de la distribución por tamaño de poros.
La estructura del suelo puede ser definida tanto en términos de forma, tamaño y ordenamiento espacial de las partículas, como en términos de porosidad y distribución por tamaño de poros.
Esta porosidad puede disociarse en dos niveles o sistemas principales:
porosidad primaria o textural, provocada por la distribución de las partículas
elementales en el seno de los agregados pequeños y porosidad secundaria
o estructural, constituida por los volúmenes libres resultantes de la
repartición de terrones y suelo fino en el espacio (Fiès
et al., 1972).
Los cambios de volumen producidos en el suelo, con disminución o aumento
de la densidad aparente da,
lo son a expensas de la porosidad secundaria.
La porosidad primaria, en cambio, es estable en el tiempo para los suelos de textura fina en la gama de presiones corrientemente aplicadas al suelo en las labores agrícolas. No obstante, hay ciertas evidencias de que la porosidad primaria es susceptible de ser modificada en los procesos de compactación en suelos en cuya constitución participa un porcentaje elevado de materiales gruesos (Fiès et Zimmer, 1982).
Considerando la susceptibilidad a la compactación de los suelos de textura gruesa de la provincia de Buenos Aires, el objetivo de este trabajo consiste en evaluar si existen variaciones de la porosidad primaria o textural durante los procesos de compactación.
Se utilizó un Entic Haplustoll proveniente del Campo Anexo Cesareo Naredo (dependiente de la EEA Bordenave), ubicado en el Partido de Guaminí (Provincia de Buenos Aires), con tres manejos diferentes: una pastura mixta de 5 años (pastura), un suelo bajo cultivo de girasol durante 2 años (cultivo) y un suelo virgen, bajo un alambrado (virgen) descripto por Commegna et al. (1996). En el Cuadro 1 se presentan los valores del análisis mecánico y contenidos de Carbono Orgánico.
Si bien el Test Proctor no refleja lo que ocurre en el campo en cuanto a traducir la energía de compactación en términos de presión aplicada (Guerif, 1982), se lo ha elegido por ser una técnica simple y que asegura una buena reproducibilidad (Grimaldi, 1986).
Test Proctor: Muestras extraídas del horizonte superior de dichos suelos, se sometieron a la técnica de compactación dinámica Proctor standard.
La técnica Proctor utiliza un cilindro de 947 cm3 de volumen, una carga de 2,5 Kg y una altura de caída de 30,5 cm, lo que proporciona una energía de compactación de 590 KJ. m-1. (ASTM, 1964).
Densidad aparente: La densidad aparente inicial se realizó con cilindros de 6 cm de diámetro y 4 cm de alto. Se efectuaron seis repeticiones en cada sitio y profundidad.
Densidad Textural (Monnier et al., 1973): Terrones de 2 a 3 mm de diámetro, secos al aire, se colocaron en una sola capa sobre una celda de tela metálica fina y de fondo plano. La celda con la muestra se sumergió en un recipiente conteniendo querosene, durante una hora para lograr una buena impregnación. Con papel de filtro se eliminó el exceso de líquido en los agregados, de manera que éstos perdieran su brillo y se tornaran mate. Se procedió luego a efectuar la pesada hidrostática de la celda con la muestra, en la Balanza de Mohr, utilizando un recipiente con querosene. Las determinaciones de hicieron por triplicado. Se aplicó la siguiente fórmula para calcular la densidad textural:
d text = p . (d q / P - Po )
siendo p = peso de la muestra seca (2 g de agregados de 2 a 3
mm)
dq =
densidad del querosene (0,801 g.cm-3)
P = empuje de la celda con los agregados
Po = empuje de la celda vacía
Ptext = da[(l/dtext)
(l/dr
).100
Siendo Ptext = porosidad textural
da, dr y dtext las densidades aparente, real y textural respectivamente
| Cuadro 1. Distribución por tamaño
de partículas y Carbono Orgánico |
| Muestra |
Horizonte |
Distribución de partículas
(porcentaje) |
Carbono Orgánico (g.Kg-1)
|
|
> 50 mm
|
50 - 2 mm
|
< 2 mm
|
COT
|
COJ
|
COV
|
| Pastura | Ap |
77.1
|
12.0
|
10.9
|
11.32
|
3.42
|
6.17
|
|
|
|||||||
| A2 |
75.8
|
12.2
|
12
|
6.61
|
1.29
|
4.31
|
|
| Cultivo | Ap |
75.3
|
13.7
|
11
|
8.96
|
2.79
|
4.68
|
|
|
|||||||
| A1 |
76.6
|
12.7
|
10.7
|
5.99
|
0.87
|
4.83
|
|
| Virgen | A1 |
77.1
|
12
|
10.9
|
14.66
|
6.13
|
9.3
|
| |
|||||||
| A2 |
75.8
|
12.1
|
12.1
|
9.89
|
4.5
|
6.21
|
|
| Siendo: COT COJ COV |
: carbono orgánico total : carbono orgánico joven y : carbono orgánico viejo |
Los suelos en estudio fueron compactados mediante el test Proctor. La masa obtenida se disgrega manualmente, se seca al aire, se hace pasar el suelo por un tamiz de 3 mm y se utilizan los agregados retenidos por un tamiz de 2 mm. Se toman muestras en los puntos de humedad W1 y W2 , que corresponden a valores de densidad intermedia y máxima en la curva Proctor.
Se ha propuesto utilizar la densidad textural como estado de referencia para evaluar el proceso de compactación en los suelos debido a que esta partición del espacio poroso en una fracción primaria y secundaria, permite una buena interpretación, cualquiera sea el contenido en agua (Guérif, 1987).
Los valores de densidad textural se comparan con la densidad
textural inicial y con las correspondientes densidades aparentes (Cuadro
2). El suelo virgen se utiliza como testigo sin labranza. El valor de
la densidad real es de 2,65 Mg.m-3.
Los porcentajes de humedad W1 y W2 son: para la pastura
12 y 19 %. Para el cultivo 8 y 15 %. Para el suelo virgen 15 y 22 % .
La densidad textural obtenida por la compactación dinámica llega en el punto de humedad intermedio, W1, a superar la densidad textural natural en los tres suelos.
Las densidades aparentes obtenidas por compactación
en W1, están por debajo de los máximos valores alcanzables.
Se observa que para los horizontes superiores (columna a), los suelos bajo
cultivo tienen mayor valor de densidad textural en W2 que el suelo
virgen (efecto que podemos atribuir al carbono orgánico). Para los
horizontes subsuperficiales (columna b), los valores de densidad textural
son similares en los tres suelos (efecto que podemos atribuir a la textura).
| Cuadro 2. Densidad textural y aparente |
| Musa | Puntos particulares |
(a) Dens. Textural |
(b) Dens. Textural |
(a) Dens. Aparente |
(b) Dens. Aparente |
| Pastura |
Inicial
|
1,44
|
1,52
|
1,36
|
1,50
|
|
|
|||||
|
W1
|
1,55
|
1,70
|
1,48
|
1,69
|
|
|
|
|||||
|
W2
|
1,65
|
1,74
|
1,63
|
1,72
|
|
| Cultivo |
Inicial
|
1,51
|
1,54
|
1,46
|
1,46
|
|
|
|||||
|
W1
|
1,65
|
1,69
|
1,59
|
1,57
|
|
|
|
|||||
|
W2
|
1,72
|
1,77
|
1,69
|
1,73
|
|
| Virgen |
Inicial
|
1,42
|
1,48
|
1,24
|
1,38
|
|
|
|||||
|
W1
|
1,61
|
1,65
|
1,43
|
1,57
|
|
|
|
|||||
|
W2
|
1,61
|
1,73
|
1,50
|
1,72
|
|
| siendo: | (a) valores pertenecientes al horizonte superior
(Ap ó Al) y (b) valores pertenecientes a un horizonte ubicado entre los 12 y 20 cm de profundidad (Al ó A2), con signos de endurecimiento. |
| Cuadro 3. Porosidad e indice
de vacios |
| Muestra | Puntos particulares |
Porisidad Textural |
Porosidad Estructural |
Indice de
Vacíos |
Indice de
Vacíos |
| (a) | (b) | (a) | (b) | (a) |
(b)
|
| Pastura |
Inicial
|
43,12
|
42,08
|
5,56
|
1,26
|
0,92
|
0,75
|
|
|
|||||||
|
W1
|
39,63
|
35,64
|
4,52
|
0,53
|
0,79
|
0,56
|
|
|
|
|||||||
|
W2
|
37,28
|
33,94
|
1,21
|
1,09
|
0,61
|
0,54
|
|
| Cultivo |
Inicial
|
41,59
|
39,71
|
3,31
|
5,14
|
0,82
|
0,82
|
|
|
|||||||
|
W1
|
36,36
|
33,65
|
3,64
|
7,04
|
0,67
|
0,69
|
|
|
|
|||||||
|
W2
|
34,48
|
32,46
|
1,74
|
2,20
|
0,56
|
0,54
|
|
| Virgen |
Inicial
|
40,53
|
41,17
|
12,68
|
6,71
|
1,13
|
0,92
|
|
|
|||||||
|
W1
|
34,75
|
35,91
|
11,20
|
4,79
|
1,00
|
0,69
|
|
|
|
|||||||
|
W2
|
36,59
|
34,52
|
6,83
|
0,52
|
0,75
|
0,54
|
|
| siendo: | (a) valores pertenecientes al horizonte superior
(Ap ó Al) y (b) valores pertenecientes a un horizonte ubicado entre los 12 y 20 cm de profundidad (Al ó A2), con signos de endurecimiento. |
Observamos igual comportamiento con respecto a las densidades
aparentes.
Si utilizamos los resultados de densidad textural para efectuar la partición
entre porosidad primaria y secundaria (porosidad total = porosidad primaria
+ porosidad secundaria) obtenemos los valores que, junto con los del índice
de vacíos, aparecen en el Cuadro 3 (índice
de Vacíos = e = Volumen de poros / Volumen de sólidos).
Esta clasificación de la porosidad en dos niveles, fundamentada en
el origen de los poros , posibilita el análisis siguiente:
• La pastura, en su capa subsuperficial, ha llegado a una situación
de compactación, similar a la obtenida por medio de la compactación
dinámica en su punto máximo.
• Los suelos bajo cultivo evidencian un aumento de la porosidad secundaria
por labranza, que se pierde solamente por compactación a un contenido
W2 de humedad.
• El suelo virgen en el horizonte superior, conserva su porosidad secundaria
en todo el rango de compactación, evidenciando una resistencia a la
misma como censecuencia del mayor contenido de carbono orgánico.
Con respecto al índice de vacíos, se debe notar que la compactación Proctor provoca la desaparición del espacio poroso hasta niveles incompatibles con el crecimiento radicular; salvo en los casos en que el contenido de CO es algo superior.
Del análisis de los resultados surge que la aplicación de la compactación dinámica en materiales de textura gruesa puede llevar en el proceso de ordenamiento de las partículas, a modificar las densidades texturales del suelo. Esto es, no sólo se modifican los poros secundarios, sino también los primarios, conduciendo a situaciones incompatibles con el crecimiento vegetal o la circulación de fluidos.
La comparación entre el estado inicial y el final de los suelos de textura gruesa sometidos al test Proctor, permite obtener un índice de la inestabilidad del suelo.
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