Achim Ellies Sch., Renato Grez y Carlos Ramírez
G.
Universidad Austral de Chile
Facultad de Ciencias Agrarias
Casilla 567, Valdivia, Chile
1 Financiado por FONDECYT 1940889
y 1970301.
Recepción de originales: Abril 4, de 1997
Saturate water conductivity for the soil structure diagnostic
Key words: Saturate water conductivity, coarse pores, aggregate stability
Hydraulic conductivity in the saturated phase was determined in order to diagnose the structural characteristics of Hapludand and Palehumult submitted to different management and located in a series of volcanic soils with a varied pedological development. Spatial variation in hydraulic conductivity in the saturated phase increases in the more structured soils. It's magnitude depends on the amount of coarse porosity.Managements that decrease coares pores reduce the capacity to conduce water.The sites where hydraulic conductivity in the saturated phase experiments big changes after aprolonged flow also show low stability of aggregates. As the volcanic ash soils show a more advanced pedological development, coarse porosity diminishes and with it hydraulic conductivity. In a parallel manner, there is a decrease of the stability of water aggregates and a increase in the variation of hydraulic conductivity of the continuous flow.
Se determinó la conductividad hidráulica en fase saturada para diagnosticar las propiedades estructurales de un Hapludand y un Palehumult sometidos a distintos manejos, y en una serie de suelos volcánicos con un variado desarrollo pedológico. La variación espacial de la conductividad hidráulica en fase saturada aumenta en los suelos más estructurados. Su magnitud depende del monto de la porosidad muy gruesa. En los manejos en los cuales se pierde esta porosidad, disminuye la capacidad en conducir agua. Los sitios donde la conductividad hidráulica en fase saturada experimenta grandes cambios después de un flujo prolongado, presentan también una baja estabilidad de los agregados al agua. A medida que los suelos de ceniza volcánica presentan un desarrollo pedológico más avanzado, disminuye la porosidad gruesa y con ello, también la conductividad hidráulica. Paralelamente, disminuye la estabilidad de los agregados al agua e incrementan las variaciones en la conductividad hidráulica después de un flujo continuo.
La conductividad hidráulica en fase saturada (CHFS) de un suelo describe la funcionalidad de su sistema poroso, englobando propiedades tales como, cantidad, tamaño, morfología, continuidad y orientación de los poros. Debido a que la CHFS depende en gran medida de la forma y continuidad del sistema poroso, varía fuertemente de un sitio a otro, y difiere también para las distintas orientaciones del suelo.
La CHFS es más dependiente de la estructura que de la textura del suelo, porque es más afectada por el sistema poroso secundario que por el primario. Incluso, debido al importante efecto tamaño de los poros, la variabilidad de ella en sitios cercanos puede alcanzar cifras de magnitud. Al incrementar el grado de agregación de un suelo la distribución de la CHFS suele ser cada vez más asimétrica. El efecto de la estructura, y en especial el de los poros gruesos, hacen posible que un suelo arcilloso puede exhibir valores de CHFS similares a los de uno de suelo arenoso (Hartge y Horn, 1991).
A pesar de la controversia existente sobre la representatividad de la CHFS, ésta es una herramienta útil y práctica. En investigaciones sobre suelos de origen volcánico se ha destacado la eficiencia de este valor para caracterizar la estructura de los mismos. También existen indicios acerca de su potencial para evaluar la estabilidad de los agregados al agua. Se ha comprobado que, al tratar una muestra de suelo con un flujo prolongado y continuo de agua, la CHFS se modifica más cuando la matriz porosa no es estable o rígida (Ellies et al, 1996).
Con los distintos usos y manejos del suelo se modifica la etructura (Ellies et al, 1990). Paralelo a ello, debería cambiar también la CHFS. La magnitud de estos cambios estructurales ocasionales por el manejo, dependen de la oportunidad y frecuencia de las operaciones de labranza superficiales y subsuperficiales del suelo y, también del efecto compactante producido por el tráfico y tránsito de la maquinaria agrícola o de animales (Hartge y Ellies, 1990). Además, la morfología, orientación y tamaño de los sistemas radicales de los vegetales pueden afectar a la CHFS (Ellies et al., 1992).
En esta investigación se sustenta la hipótesis que la CHFS decrece cuando la estructura del suelo se degrada con distintos manejos silvoagropecuarios, lo que serviría para evaluar la estabilidad de los agregados y, finalmente, que en suelos con variado desarrollo pedológico este parámetro presenta valores asociados a éste.
Se recolectaron muestras de dos suelos ubicados en la región centro-sur de Chile: un Typic Hapludand cerca de San José de la Mariquina (Serie Pelchuquín) y un Andeptic Palehumult, cerca de La Unión (Serie Cudico). También se recolectaron muestras de suelos ubicados en un transecto ubicado entre la vertiente occidental de la Cordillera de los Andes y los primeros faldeos orientales de la Cordillera de la Costa, a la latitud de Osorno. Las características de los suelos elegidos y su uso se detallan en el Cuadro 1.
| Cuadro l. | Manejos de los suelos analizados. |
| Managements of the soils analyzed. |
| Tipos de manejos en los suelos estudiados | ||
| Bosque nativo secundario Pradera artificial Pradera natural degradada Rotación pradera con cultivos |
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| Transecto con suelos de distinto desarrollo pedológico |
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Taxa |
Serie |
Uso del Suelo |
Mesic Fululand Hydric Melanuland Hydric Hapludand Typic Hapludand Andeptic Palehumult |
Chanleufu Puyehue Puerto Fonck Osorno Crucero |
Bosque nativo Pradera artificial Pradera artificial Pradera artificial Pradera artificial |
En cada sitio se extrajeron, en sentido vertical, 30 cilindros con muestras no alteradas de suelo, entre 3 y 8 cm de profundidad. Las muestras se saturaron en el laboratorio durante 2 horas hasta alcanzar un equilibrio de tensión mátrica < 1 kPa. La conductividad hidráulica en fase saturada (CHFS) se determinó con un permeamómetro (Eijkelkamp, 1985) con una carga hidráulica constante de 0,4 cm. Las mediciones se realizaron con un flujo continuo de agua después de 1 y 100 horas.
En cada sitio se recolectó suelo superficial de muestras no alteradas con seis repeticiones para determinar la porosidad secundaria > 50 [im de diámetro (Richard, 1949). También se extrajeron bloques del mismo horizonte para determinar la estabilidad de los agregados al agua después de tamizados en seco y húmedo (Hartge y Horn, 1992).
Para los análisis estadísticos se compararon las medias entre los manejos o suelos. Diferencias significativas, con un nivel igual o superior al 5%, se señalan con letras diferentes en las figuras.
En la Figura 1 se representan las medias de la CHFS y de la porosidad secundaría con un diámetro superior a 50 Jim de los suelos analizados. Aunque la variabilidad de la CHFS en un mismo manejo fue considerable, debido al gran número de repeticiones hace posible comparar las medias y evaluar así los efectos del manejo. La variabilidad de la CHFS entre manejos similares fue mayor en los Hapludands que en los Palehumults, debido a que los primeros presentan un mayor grado de estructuración. En estos dos suelos investigados, las variables físicas analizadas se modifican significativamente y en un mismo sentido con un manejo similar. Así, los sitios en los cuales el manejo provoca una alta porosidad secundaria presentan una mayor CHFS. Los diversos manejos producen cambios estructurales significativos, y aún cuando la porosidad secundaria y la CHFS son más altas en el Hapludand que en el Palehumult, la dirección y proporción de los cambios producidos por un manejo equivalente son muy similares.
En los sitios con escasa intensidad de uso del suelo, como sucede bajo bosque, la CHFS y la porosidad gruesa son muy altas, en cambio ellas se reducen al mínimo en los sitios bajo una pradera degradada. La CHFS en los dos suelos bajo pradera artificial, supera aquella de los sitios con un manejo de cultivos frecuentes. Esto se debe principalmente a que los primeros exhiben un mayor monto de porosidad gruesa junto al hecho que bajo una cubierta pratense dominan los bioporos que otorgan una mayor continuidad al sistema poroso. De los resultados expuestos se desprende que existe una estrecha relación entre la CHFS y la porosidad gruesa. La CHFS es un método adecuado para evaluar el grado de estructuración de un suelo. Para obtener un valor representativo se requiere tomar un gran número de muestras repetidas en terreno. Las determinaciones posteriores en el laboratorio son rápidas por lo que trabajar con muchas repeticiones no representa un problema.
La porosidad gruesa y la CHFS de los suelos disminuyen siguiendo la secuencia de transecto desde la Cordillera de los Andes hasta la Cordillera de la Costa. Esta graduación era de esperar, ya que efectivamente dichos suelos han sido separa-dos en series diferentes. Sin embargo, la porosidad gruesa y la CHFS de las series de suelos cercanas a la cordillera andina tales como Chanleufu, Puyehue y Puerto Fonck, no difieren significativamente entre sí. Es decir, las propiedades estructurales en estas tres series de suelos son similares, aún cuando se observa una leve tendencia a la diferenciación. El mayor grado de similitud entre estos suelos puede deberse a que la estructura pulverulenta que se presenta bajo bosque nativo se ha conservado en estos suelos, debido a la baja intensidad de uso al cual han sido sometidos, o que las propiedades estructurales no son lo suficientemente diferentes entre suelos de origen cinerítico.
En la Figura 2 se presenta la variación del diámetro medio de los agregados después de tamizados en seco y húmedo, y la variación relativa de la CHFS después de una y cien horas con un flujo continuo de agua. De ella se desprende que la inestabilidad al agua de los agregados coincide con una alta variación en la CHFS, la cual cambia sustancialmente en suelos que presentan una baja estabilidad de sus agregados. La variación producida después de un flujo continuo de agua se debe a la formación de oclusiones o aperturas que provocan cambios en la continuidad del sistema poroso. Esto significa que, la rigidez de las paredes de los poros y de los agregados de dichos suelos, es baja.
Los suelos sometidos a manejos que conservan la estructura (bosque nativo, pradera artificial) tanto en el Hapludand como en el Palehumult, presentan una alta estabilidad al agua o una baja variación del diámetro medio de sus poros, con lo cual la CHFS no se altera sustancialmente.
Ambos parámetros están directamente correlacionados entre sí. En los sitios con pradera degradada, la cantidad de poros gruesos o el grado de la estructura, es más bajo que en los sitios con cultivos frecuentes. Estos indica que el deterioro de la estructura se debe más que nada a la degradación producida por la acción mecánica del pisoteo animal en la pradera degradada, que a una pérdida eventual de la materia orgánica en el suelo cultivado.
En los suelos del transecto la estabilidad de los agregados al agua disminuye en la misma secuencia que el grado de la agregación inferido a partir de la macroporosidad (Figura 1). En cambio, la variación de la CHES aumenta con la inestabili-dad de los agregados (Figura 2). La variación del diámetro medio de los poros o de la CHFS puede utilizarse para caracterizar la estabilidad de la agregación. Sin embargo, nuevamente los suelos precordilleranos no se diferencian entre sí en forma significativa, es decir, los parámetros de estabilidad estructural no sirven para discriminar entre estos suelos con un mismo origen en ceniza volcánica (Besoaín,1985).
El manejo del suelo modifica laconductividad hidráulica en fase saturada y el monto de la porosidad más gruesa. A partir de los cambios que se producen en la conductividad hidráulica en fase saturada después de un flujo prolongado, se puede inferir la estabilidad de los agregados.
La conductividad hidráulica disminuye a medida que los suelos volcánicos presentan un mayor desarrollo.
La conductividad hidráulica en fase saturada y los parámetros estructurales no difieren entre los suelos precordilleranos.
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