Agro Sur, Vol. 32 N° 1, 2004, pp. 16-27 CIENCIA AGRARIA
Resistencia a la penetración de un humic vitrixerand y un vitrandic haploxeroll con diferentes usos Penetration resistance of an humic vitrixerand and a vitrandic haploxeroll with different uses
Patricia Broquen, Gabriel Falbo, Florencia Candan, Verónica Pellegrini, Jorge Luis Girardin Departamento de Recursos Naturales, Asentamiento Universitario San Martín de los Andes, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional del Comahue. Pasaje de la Paz 235 (8370) San Martín de los Andes, Neuquén (Argentina). Correo electrónico: pbroquen@yahoo.com Abstract The effects of land use and machinery transit on penetration resistance, bulk density and total porosity were studied in an Humic Vitrixerand and a Vitrandic Haploxeroll located in the forest-steppe transition area of SW Neuquén,. The land uses studied were the first planting of Pinus ponderosa Dougl., close to a cutting area and extensive grazing of sheep and goats to give an estimation of the present condition of the soil. To examine the possible changes due to machinery transit, a tractor was passed over the site up to eleven times at four fixed depths. Total porosity was closed to 60 % and dominated by macropores. Bulk densities were from low to medium (1,1 Mg m-3) and no change was observed under forest use. A lower resistance to penetration (RP) was found on Andisol in all cases. A trend towards a lower penetration resistance under pine planting was found in both soils, with the difference being highly significant for the Mollisol. Successive tractor transit did not result in an increased penetration resistance. forestations tended to generate better soil conditions for root growth (RP < 2 MPa). Both soils showed a particular behavior and no signs of compaction were observed. Key words: volcanic ash, forestations, pasture use, andinopatagonia, total porosity, bulk density. Resumen Se estudió el efecto de diferentes usos y del paso de maquinaria sobre la resistencia a la penetración, densidad aparente y porosidad total de un Humic Vitrixerand y un Vitrandic Haploxeroll ubicados en la transición bosque-estepa en el SO de Neuquén. Los usos correspondieron a primeras plantaciones de Pinus ponderosa Dougl, próximas al turno de corta y a ganadería extensiva ovino-caprina, a modo de estimar el estado actual del recurso suelo. Para determinar posibles cambios producto del paso de maquinaria se evaluó el efecto del paso del tractor hasta 11 veces a cuatro profundidades fijas. La porosidad total fue próxima al 60 % y con dominio de macroporos. Las densidades aparentes no variaron y fueron de bajas a medias (1,1 Mg m-3). El Andisol presentó siempre una menor resistencia a la penetración (RP). En ambos suelos hubo una tendencia a menor resistencia a la penetración bajo pino ponderosa, con diferencias altamente significativas para el Mollisol. Sucesivas pasadas del tractor no determinaron un incremento de resistencia a la penetración. El bosque implantado tendió a generar mejores condiciones para el crecimiento de raíces (RP < 2 MPa). Ambos suelos presentaron un comportamiento particular no observándose signos de compactación. Palabras clave: cenizas volcánicas, forestaciones, uso pastoril, andinopatagonia, porosidad total, densidad aparente.
INTRODUCCION El uso del suelo puede generar variaciones en la relación agua-aire por alteración de la estructura, lo que generalmente se asocia con el aumento de la densidad aparente y la modificación de la distribución del tamaño de poros -macroporos y microporos-. Una mayor resistencia mecánica del suelo puede ser generada por la maquinaria utilizada así como por el sobrepastoreo, dependiendo entre otros, del contenido de humedad, de la cantidad y tipo de arcilla y del tenor de materia orgánica del suelo. Cuando un suelo se compacta ocurre una densificación mecánica, con reducción de vacíos e incremento de la resistencia a la penetración, lo que puede redundar en un menor crecimiento radicular (Ellies et al., 1993a, c). Uno de los usos de los suelos derivados de cenizas volcánicas en el ecotono bosque-estepa -provincia del Neuquén, Argentina- correspondió a forestaciones de primera plantación próximas al turno de corta y cosecha, y el otro al pastoreo. Los suelos con características ándicas de Neuquén presentan propiedades únicas y comunes, entre las que se destacan una baja densidad aparente, alta porosidad total y bajo volumen de sólidos, acompañados por dos características que raramente se encuentran juntas: alta retención hídrica y alta permeabilidad (Maeda et al., 1977, Colmet Daage et al., 1988, Shoji et al., 1993, Broquen et al., 2000). Cuando se compactan, el contenido óptimo de agua para alcanzar la máxima densidad aparente es relativamante alto y los valores de densidad máxima son bajos –entre 0.8 y 1.3 mg m-3 – en relación a los suelos que contienen arcillas cristalinas (Maeda et al., 1977). Según Gayoso e Iroumé (1993) y Ellies et al. (1993b) suelos ándicos de Chile mostraron menor compactación frente a la incidencia de la cosecha forestal que otros suelos, presentándose el mayor cambio en los estratos superficiales y con altos contenidos de humedad. En Andisoles del sudoeste de la provincia del Neuquén se encontraron variaciones en la estructura y en la distribución de la porosidad bajo bosque implantado de pino con relación al bosque mixto de Nothofagus, aunque no se observaron cambios en la porosidad total ni en la densidad aparente (Broquen et al., 2000). Para poder establecer pautas de manejo, es necesario conocer el estado del suelo bajo plantaciones de pino previo a las actividades de cosecha y realizar mediciones que permitan predecir el comportamiento del suelo frente a diferentes usos. Es importante obtener información que permita estimar los cambios que puedan ocurrir en las propiedades físicas del suelo por el tránsito de maquinaria, vías de saca y otras labores culturales. El objetivo de esta investigación fue determinar la resistencia a la penetración, la densidad aparente y la distribución de la porosidad del suelo bajo diferentes usos -forestal y pastoril- y evaluar el efecto del tránsito de maquinaria, en suelos característicos de la transición bosque-estepa en el SO de Neuquén. MATERIALES Y METODOS Ubicación del ensayo
El uso pastoril de la tierra de ambos extremos fue la ganadería extensiva ovino-caprina sobre vegetación de estepa. Los sitios presentaron rasgos de degradación y de erosión hídrica laminar moderada producidos por sobrepastoreo. La vegetación nativa arealmente dominante en el ecotono correspondió a la formación de estepa subarbustivo-graminosa, encontrándose algunos bosquetes aislados de Nothofagus antarctica (Forst.f.) Oerst. (ñire) y Austrocedrus chilensis (Don.) Florín et Boutleje (ciprés de la cordillera) (Movia et al., 1982, Correa, 1998). La vegetación de estepa presentó una cobertura media del 60 % en forma de parches e interespacios con menores coberturas. El estado actual de la estepa representó etapas de degradación de coironales de Festuca pallescens, reflejándose en una menor cobertura vegetal y un dominio de Stipa speciosa Trin. (coirón amargo) y Mulinum spinosum Pers. (neneo), acompañados por especies ruderales como Acaena splenden (acaena), Eringium paniculatum Camb. et Domb. (cardoncillo), Oxalis valdiviense Barn. (vinagrillo), Rumex acetosella (vinagrillo) y Senecio sp. (senecio), las cuales se desarrollan cuando las condiciones de sitio empeoran y reemplazan a especies de mayor valor ecológico (Bonvissuto et al., 1993, Correa, 1998, Candan et al., 2003). Las parcelas con vegetación implantada -uso forestal- correspondieron en ambos extremos a primeras plantaciones de Pinus ponderosa Dougl. (pino ponderosa) -monoespecíficas, coetáneas de 19 años de edad y con una cobertura del 90 %-. Síntesis de las
características de los suelos
Diseño experimental
y tratamientos Determinaciones
de campo y laboratorio Densidad
aparente (δa)
Resistencia
a la penetración (RP) Contenido de
humedad
RESULTADOS Y DISCUSION Considerando las propiedades físicas de los suelos con uso forestal -plantación de pino ponderosa- y pastoril -ganadería extensiva ovino-caprina- (Cuadro 2), se encontró que la densidad aparente no varió presentando un valor medio de 1,1 Mg m-3 (Cuadro 3). Los valores de porosidad total fueron próximos al 60 % y con un fuerte dominio de macroporos, acordes con las texturas gruesas y con las características del material de origen. La microporosidad fue baja aunque pudo estar subestimada dado que se determinó utilizando muestras disturbadas, debiendo corroborarse en estudios futuros.
Respecto a la incidencia del paso de maquinaria sobre la densidad aparente se encontraron muy pequeñas variaciones. La densidad aparente tendió a incrementar hasta la pasada T 5, disminuyendo hasta la pasada T 11 y llegando, inclusive, a valores inferiores a la da de la situación inicial (T 0), mientras que la porosidad total varió de forma inversa (Figura 1).
En la Figura 1 se visualiza la variación de la densidad aparente de los suelos acorde al material de origen de los mismos. Tanto el Humic Vitrixerand como el Vitrandic Haploxeroll partieron de densidades muy similares y mostraron la misma tendencia en las variaciones de densidad aparente frente al paso de la maquinaria, la que incrementó hasta la pasada T 5 y disminuyó luego hasta la pasada T 11. Las determinaciones de RP se realizaron con contenidos de humedad entre capacidad de campo y punto de marchitez permanente, excepto en los primeros centímetros bajo vegetación de estepa, donde el suelo se encontraba por debajo del punto de marchitez permanente. Las variaciones en el contenido inicial de humedad no serían determinantes dado que, según Cuevas y Ellies (1999), en suelos ándicos la transmisión de presiones no depende en mayor grado de la humedad sino que más bien se asocia a la forma de los microagregados y partículas primarias como el vidrio. El contenido óptimo de agua con el que se alcanza la máxima densidad aparente por compactación en suelos ándicos, está muy por debajo del contenido de agua que alcanza en condiciones de campo y se logra secando la muestra (Maeda et al., 1977). En cuanto al contenido de humedad, los suelos en estudio estarían por encima de los valores requeridos para que la densificación ocurra. La misma tendencia se observó con la RP, lo que se discute más adelante. A modo de visualizar la densificación que puede llegar a ocurrir en el suelo se midió la densidad aparente del camino interno de acceso a la plantación en el establecimiento Cor.Fo.Ne. Junín (Cuadro 4). Del mismo se desprende que hubo una densificación que fue acompañada por el incremento de la resistencia a la penetración (Figuras 2 y 3) y por una disminución de aproximadamente el 10 % en la porosidad total.
En el Andisol los valores de RP fueron inferiores que los del Mollisol para los tratamientos T 0, T 11 y el camino, con diferencias significativas sólo en T 0 y T 11, mientras que bajo pino la RP fue muy similar en ambos suelos (Cuadro 5). Al tratarse de caminos diferentes en ambos sitios -en el Mollisol correspondió a un camino interno con mayor tránsito y construído a tal efecto y en el Andisol fue consecuencia del tránsito de maquinaria sin haber existido una obra para su construcción- se consideró que no son comparables entre sí en cuanto a sus propiedades físico-mecánicas.
En todos los casos se encontró una tendencia a una menor resistencia a la penetración en los suelos con pino que con estepa subarbustivo-graminosa con uso pastoril, alcanzando en ambos suelos con pino valores de RP muy similares a partir de valores que difirieron en más de 1 MPa (Figuras 2 y 3). La respuesta frente al tránsito de maquinaria fue algo diferente en ambos suelos, lo que se analiza a continuación. Para el Andisol se pudo afirmar, a partir del análisis estadístico, que no existió interacción entre la RP y la profundidad para ninguno de los tratamientos evaluados excepto entre el T 0 y el camino, observándose que en el camino la compactación alcanzó el tercer nivel de profundidad –25 a 35 cm- y a partir de los 35 cm la diferencia dejó de ser significativa. Esto se visualizó en el cruzamiento de las curvas correspondientes al camino y al T 0 (Figura 2). Esta tendencia se observó también entre otros tratamientos, pero la interacción no fue significativa, indicando que el tránsito de maquinaria no tiende a incidir más allá de los 35 cm. Para los demás casos se pasó, entonces, a analizar los efectos individuales de los diferentes tratamientos. En cuanto a la diferencia entre el uso forestal y el pastoril se encontró que tiende a ser menor la RP bajo pino -pp: 1,78 Mpa-vs T 0: 2,11 MPa- (Cuadros 5 y 6).
En cuanto al paso de la maquinaria se encontró que la RP mostró una tendencia a disminuir más que a aumentar y que luego de la pasada 11 del tractor (T 11) respecto a la situación de origen (T 0), hubo una disminución altamente significativa de la RP (Figura 2, Cuadro 6). Esto indicaría un particular comportamiento frente al paso de la maquinaria que respondería a las características impartidas por las propiedades ándicas del Humic Vitrixerand.
Los resultados obtenidos dson de dificil explixación, dado que estos suelos muestran un comportamento aparentemente contradictorio, con el paso de la maquinaria tienden a aflojarse en vez de compactarse. Al haberse realizado las determinaciones de RP y el muestreo de da para cada suelo en el mismo momento, los resultados no pueden atribuirse a diferentes contenidos de humedad. Según Maeda et al. (1977), este tipo de suelos en condiciones de campo no llegan al contenido óptimo de agua necesario para alcanzar la máxima densidad aparente y por otra parte, muestra la curva típica de compactación una vez que se secan. El autor cita a Tada (1965), quien encontró el valor crítico para la máxima compactación a una succión de 15 bares. Takenajka y Yasutomi (1965, citados en Maeda et al., 1977) plantean que en los suelos ándicos, los cambios por remoldeo pueden llegar a un ablandamiento o a un endurecimiento. El caso del ablandamiento ocurriría cuando las unidades estructurales se separan o se rompen exponiendo nuevas superficies. Según el citado autor, es usual que en suelos de cenizas volcánicas ocurra el ablandamiento. Es probable que un proceso similar haya ocurrido en los casos en estudio producto del paso de maquinaria a contenidos de humedad probablemente muy por encima de los valores necesarios para que ocurra una densificación de los mismos, lo que deberá ser corroborado en futuros estudios. Para el Mollisol se pudo afirmar que no existió interacción con la profundidad para ninguno de los tratamientos realizados, de T 0 a T 11, superponiéndose en gran medida la RP de los diferentes tratamientos (Figura 3). En cuanto a la diferencia entre el uso forestal y el pastoril en el Vitrandic Haploxeroll, se encontró que la RP bajo pino fue mucho menor, siendo esta diferencia altamente significativa (F calculado: 50,20; F crítico: 4,49) (Figura 3, Cuadro 6). Al hacer el análisis estadístico se encontró que en ningún caso existió diferencia significativa entre los diferentes tratamientos correspondientes a las sucesivas pasadas del tractor, lo que indicó que la RP tendió a mantenerse (Cuadro 6). Comparando ambos suelos la RP fue igual o mayor en el Vitrandic Haploxeroll que en el Humic Vitrixerand, aunque no se encontratron diferencias en la densidad aparente probablemente, debido a las propiedades más nítidamente ándicas de este último (Figura 1, Cuadro 5). Ellies y Funes (1982), citado en Pröschle y Ellies (1999), plantean que la estabilidad de los suelos derivados de cenizas volcánicas se asocia a la rugosidad y forma aristada de sus microagregados y componentes primarios como el vidrio. En ambos sitios, la RP fue menor en el suelo con uso forestal que con uso pastoril, lo que significa que el sistema bosque implantado generaría un mayor mullimiento del suelo respecto a la vegetación nativa con uso pastoril, encontrándose valores de RP por debajo de 2 MPa, valor crítico para el crecimiento de las raíces (Figuras 2 y 3, Cuadro 5). Las sucesivas pasadas del tractor no determinaron un incremento de la RP, encontrándose valores similares o por debajo de los correspondientes al determinado para la situación testigo (T 0) (Figuras 2 y 3). De lo antedicho se puede afirmar que existiría una mejora de las condiciones de enraizamiento bajo pino ponderosa, siendo esto importante para el establecimiento exitoso de una segunda plantación luego de la cosecha. Aunque no ocurrió un incremento de la resistencia a la penetración del suelo con las sucesivas pasadas del tractor, se notó la ruptura de la cobertura vegetal con formación de huellas notables con un ancho aproximado de 30 cm y una profundidad de 10 cm, el suelo estaba suelto y acumulado irregularmente hacia los lados, lo que podría incrementar el riesgo de erosión hídrica y eólica. CONCLUSIONES El Vitrandic Haploxeroll presentó una mayor resistencia a la penetración que el Humic Vitrixerand. El Humic Vitrixerand y el Vitrandic Haploxeroll no presentaron susceptibilidad a la compactación con el tránsito de la maquinaria. El bosque implantado de pino ponderosa tendió a mejorar las condiciones edáficas para el crecimiento de las raíces, siendo este efecto más notable en el Vitrandic Haploxeroll. La resistencia a la penetración del suelo tendió a disminuir en el sistema bosque implantado con pino ponderosa, sin variaciones de la densidad aparente ni de la porosidad total. AGRADECIMIENTOS El presente trabajo fue realizado en el marco del PI 04-S005 y subsidiado por la Secretaría de Investigación de la Universidad Nacional del Comahue, con la colaboración de los propietarios y administradores de la Ea Collun Co y Cor.Fo.Ne Junín. BIBLIOGRAFIA BONVISSUTO, G., SIFFREDI, G., AYESA, J., BRAN, D., SOMLO, R., BECKER, G., 1993. Estepas subarbustivo-graminosas de Mulinum spinosum y Poa ligularis, en el área ecológica de Sierras y Mesetas Occidentales en el noroeste de la Patagonia. En: Secuencias de deterioro en distintos ambientes patagónicos. Su caracterización mediante el modelo de estados y transiciones. GTZ-INTA, Proyecto LUDEPA-SME. p. 23-30. BOTTA, G., JORAJURIA, D., DRAGHI, L., DAGOSTINO, C., 2000. La profundidad de la huella y la resistencia a la penetración del suelo, bajo diferentes intensidades de tráfico. En: Avances en Ingeniería Agrícola 1998/2000. Ed. Facultad de Agronomía. Buenos Aires, Argentina. p. 44-49. BRADFORD, J.M., 1986. Penetrability. 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