Karl Heinrich Hartge* y Achim Ellies Sch.'*
Institut für Bodenkunde, Herrenháuserstrafie 2, 30419 Hannover, Alemania*
Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos, Casilla 567, Valdivia, Chile**
aellies@uach.cl.

ABSTRACT

Physical soil properties govern the local conditions of one of the most. important factors for plant, growth : Water Regime. Its overwhelming importance directed the selection of soils and plant production in the very earliest period of agriculture. Even in times of sophisticated fertilizer, management still water supply remains a predominant growth factor. In earlier times for this item, there was no other choice than the selection of sites. Nowadays technology and machinery allow a meliorative actions that were beyond reach only a few decades ago, as they involve translocation of soil. Material, building of dikes and road cuts, diverse contaminating and decontaminating processes, reclamations. But at the same time compaction of agricultural sites occurs as before and problems of soil layer depths appear with the relation between water holding capacity, aeration of the rooted zone and trafficability. The consequence of this fast development is the lack of a theoretical background for quite a few of the cases. There is a need to develop and propagate knowledge on the behavior of soil under stress in a wide range of unsaturated water contents. This means the development of a new branch within the classical frame of soil mechanics. Since selection of sites was actually the first physical method, further development would be a second step, which necessarily includes highly sophisticated procedures. In this context, some very specific problems of soil physical methods gain weight. A very important one is that agricultural soil scientists use undisturbed samples at different compaction and moisture states for many investigations. This again tends to create difficulties to obtain sufficient numbers of replicate samples for statistical treatment. To outflank these problems prospecting procedures before sampling might be a way for overcoming this problem. Developing pedotranfer functions is another out. This means efforts to develop correlations of easily available soil parameters with those, which are essential but too tedious, too consuming or too expensive for regular measurement.

RESUMEN

La propiedad física de los suelos que más incide en el crecimiento vegetal es el balance del agua. Desde tiempos remotos este factor prioritario indujo a la selección de los suelos más aptos en la producción vegetal. El aporte de agua con los actuales manejos sofisticados de fertilización aún sigue siendo un factor determinante. En el pasado la alternativa era seleccionen" los sitios más adecuados. Las tecnologías meliorativas que trasladan suelo con la maquinaria vigente, datan solo desde algunas decenas de años, dando lugar a la construcción de diques, cortes de caminos, habilitación de superficies y diversos procedimientos de contaminación y descontaminación. La compactación de los suelos agrícolas se produce a una tasa mayor que antes y surgen los problemas de traficabilidad que producen estratas criticas para la capacidad de retención de agua y aireación de la cama de semilla. La causa de este rápido desarrollo es la falta de una base teórica en muchos casos. Existe una necesidad creciente de desarrollar y propagar el conocimiento de las propiedades del suelo sujeto a tensión, en un estado no saturado para una amplia gama de contenidos de humedad. Esto se logra al desarrollar una nuevo tipo de investigación que incluye ideas de la mecánica clásica de suelos. La selección de los sitios adecuados fue el primer método físico, en el futuro se requiere de un avance que incluye procedimientos más sofisticados. Para ello es necesario la extracción de muestras inalteradas de suelo con distintos estados de compactación y humedad. Los edafólogos deben aceptar que el volumen por unidad de masa no es una constante. Esto crea dificultades en la obtención de un número adecuado de replicas para un procesamiento estadístico. Para salvaguardar estos problemas se deben utilizar procedimientos de prospección antes de la toma definitiva de una muestra. El desarrollo de funciones de transferencia pedológica es otra vía. Esto supone esfuerzos orientados en desarrollar correlaciones de parámetros de suelo, que son fáciles en determinar con otros que son esenciales pero tediosos, por consumir demasiado tiempo o por ser muy costosos para una evaluación rutinaria.

INTRODUCCION

Al analizar la temática rendimiento y fertilidad del suelo, se prioriza el aporte de nutrientes para las plantas, es decir, la fertilización, y el pH. Los éxitos logrados con las técnicas de fertilización son tan obvios, que llevaron al olvido, que cualquier fertilización sólo tiene éxito, cuando el balance hídrico para un cultivo es adecuado. Sin una hidratación adecuada del cuerpo vegetal (tugor) y de agua disponible en la cercanía de las raíces, la planta no es capaz en absorber los nutrientes desde el suelo.

Esto quedo en el olvido debido a que los mayores rendimientos de los cultivos clásicos, se obtienen bajo condiciones climáticas, que naturalmente sostienen una vegetación boscosa, es decir, donde el suministro del agua es adecuado y regular. Estos son los sitios de origen de muchas plantas cultivadas, en especial los cereales.

Los requerimientos primarios para el crecimiento de las plantas verdes son la luz, el calor, el agua y los nutrientes. De estos cuatro elementos, cada uno es indispensable, pero la irregularidad en la disponibilidad de uno de ellos se refleja en diversa forma cuando su aporte es irregular. Además, hay que destacar que el listado de estos requerimientos básicos es incompleto. Debe adicionarse una componente espacial. Las plantas requieren de un sitio donde anclarse, para que sus órganos de asimilación se orienten hacia la fuente de luz, se exponen hacia la atmósfera para que el intercambio gaseoso producido durante la asimilación y la respiración sea óptimo.

PROPIEDADES FISICAS DEL SUELO COMO FACTORES DE CRECIMIENTO PARA LAS PLANTAS

Con la enumeración de los requerimientos para las condiciones de vida de las plantas cultivadas no se desprende en forma directa el efecto de las propiedades físicas del suelo. Sin embargo, el crecimiento óptimo para las plantas se logra cuando las condiciones de calor, luz, aire, agua y nutrientes son aportadas en forma regulada y dosificada. Estas condiciones se presentan sólo en forma excepcional en la naturaleza, en los invernaderos se aproxima a estas cualidades ideales que requiere un cultivo para su desarrollo.

En condiciones naturales en vez del aporte regular, las ofertas son esporádicas o por empellones. Los aportes en luz y calor son relativamente regulares, pero el aporte en agua es mucho mas irregular. La absorción de nutrientes se produce casi exclusivamente por las raíces, su suministro esta acoplado a los aportes de agua. El sitio más favorable para una planta es aquel donde mejor se cubren las necesidades en agua.

EL AGUA EL FACTOR DETERMINANTE EN EL CRECIMIENTO

Al analizar las razones de la estrecha dependencia entre el suministro de agua y el crecimiento vegetal, resalta el desarrollo fitogenético de la vegetación, que en buena medida fue una adaptación al suministro de agua en condiciones desfavorables (Walter, 1950). Esto se apoya también en observaciones, en que es más fácil lograr un crecimiento radical a partir de brotes, que obtener brotes a partir de un pedazo de raíz. Este es el órgano que las plantas desarrollaron en forma más tardía, el que se produjo recién cuando había necesidad de extraer agua desde un suelo semisaturado. Esto explica porque las raíces de las plantas terrestres necesitan para su respiración un contacto directo con el oxígeno de la atmósfera terrestre y mueren en condiciones saturadas.

El desarrollo fitogenético de las raíces como órgano de la absorción de agua sólo esta documentado en forma incompleta. Se inicia con cuerpos vegetales semi sumergidos como ocurre con los Rhynia durante el periodo devónico medio hace más de 400 millones de años, donde las plantas tenían sólo un principio de raíces o rizopoides (Mägdefrau, 1968) (Fig. 1). Estas plantas no requerían estos órganos para la absorción de agua, su función principal era anclarse en el fondo del agua. Incluso el sistema radical de los árboles cien millones de años mas tarde durante el período carbónico se describe como extraordinariamente rudimentario. Los sitios donde crecieron estos árboles eran muy húmedos. Recién durante el período jurásico se describen sitios más secos en los cuales se desarrollan plantas (Mágdefrau, 1968; Retallak, 1990; Taylor y Taylor, 1993). A partir de esta época, se hizo importante la absorción del agua en suelos no saturados, es decir, donde el agua estaba sujeta a tensión.

Las plantas superiores reaccionan igual que los animales terrestres. Ahogarse o sucumbir por sed, produce una muerte más rápida que una falta de alimentos.

La importancia del sitio en el suministro del agua indujo a adaptaciones por parte de la planta, como la concentración del flujo de agua hacia ciertos sectores del sistema radical, como lo demostraron Ellies y Huber (1991) en plantas de maíz. Estas permiten, que pequeños montos de precipitación se concentran en el suelo vía escurrimiento fustal. En los árboles esto también es un rol importante, las hayas (F. Silvatica) concentran el agua por escurrimiento fustal y en algunos tipos de pino (P. Abies) el agua es desviada lejos del fuste (Benecke, 1984).

Figura 1. Raíces de Rhynia durante el devónico medio en Escocia hace 350 millones de años
Roots of Rhynia from the middel devonic 011 Shottland 350 millons years ago

DESARROLLO HISTORICO DE LA PRODUCCION VEGETAL AGRICOLA

En tiempos pretéritos los sitios aptos para un cultivo se eligieron, donde no había riesgos de anegamiento o de secado. Otro criterio de selección fue la facilidad que ofrecía el suelo, para incorporar las semillas. En términos edafológicos se eligieron sitios profundos, libres de clastos, con una alta capacidad de retención de agua útil para las plantas. Estos criterios se basaron en las propiedades físicas del suelo. La importancia de estas cualidades en la selección de los suelos aptos para la agricultura se desprende de observaciones hechas en la antigüedad. En el preámbulo de la historia sobre la guerra del Peleponeso, Thukydidies comprobó, que se luchaba más por aquellas tierras, y por ende cambiaban frecuentemente de posesión, cuando más aptos eran para la agricultura.

Las primeras herramientas de laboreo del suelo solo lo surcaban, pero no lo invertían; posteriormente con el arado si lo hicieron, con la finalidad de incorporar semillas (Schultz y Klinken, 1981). Las propiedades ligadas a la economía del agua no fueron influenciadas con estas técnicas.

Cuando la productividad de un sitio disminuía, se recurría a nuevas superficies. Esto dio lugar al desarrollo de un ciclo de cultivos en áreas cambiantes (shifting cultivation).

Al incrementar la densidad de la población hubo necesidad de incorporar cada vez más a nuevas superficies para los cultivos, las cuales eran menos aptas desde el punto de vista de la selección inicial, basado en las propiedades físicas. Además, hubo necesidad de incrementar la intensidad de uso del suelo, acortándose los períodos desuso. Todo esto llevó a un empobrecimiento creciente del suelo.

Hace no más de 200 años la deficiencia nutritiva se equilibra con la fertilización. Los éxitos extraordinarios logrados con la fertilización dejaron en un segundo plano, que muchas de las superficies utilizadas, fueron elegidos porque presentaban un balance hídrico óptimo (Fig. 2). Solo en raras ocasiones se incrementaron nuevas superficies con las técnicas de fertilización. Para muchos cultivos no se observa en un primer instante la relación existente entre el grado de aprovechamiento de los nutrientes y la estructura del suelo. Es un hecho conocido en que los cultivos en lo cuales los rendimientos se expresan en producción de masa verde, es necesario elegir un substrato adecuado. En cultivos hortícolas el suelo se elige de acuerdo a las necesidades del cultivo. La Figura 2 muestra que el éxito de una fertilización de P y de K en apio, depende en gran medida de una combinación, consistente en los aportes de agua y del monto de la porosidad gruesa (Hartge, 1966).

Figura 2. Efecto de la fertilización sobre el rendimiento de apio en función de la precipitación y el monto de poros
gruesos.
Effects of fertilization on yield of celery with respect to the amount of rain and coarse pores.

Por regla general el incremento de la superficie agrícola útil se alcanzó, cuando se corrigío la economía del agua. En superficies pequeñas esto da lugar al uso del suelo en jardinería, donde el punto central es el aporte de agua por vía manual. En superficies extensas el aporte de agua se logró con la conducción vía gravitacional. En climas húmedos la tecnología utilizada fue el drenaje. Esta tecnología fue tan efectiva, que el termino de melioramiento se hizo idéntico con el de drenaje (Astapov, 1964). La selección de áreas susceptibles al drenaje, se inició hace 200 años con la ayuda de parámetros físicos del suelo. Incluso C. Sprengel considerado como el padre de la agroquímica, describe en forma detallada las propiedades físicas de los suelos, antes de dedicarse a su análisis químico (Sprengel, 1837). Sin embargo, inmediatamente escribe otro libro sobre la habilitación de suelos donde se enumeran técnicas que hoy en día aun están en uso (Sprengel, 1838)

En climas áridos el riego es la principal técnica de melioramiento. Este tipo de tecnología data de más tiempo que el drenaje. Pero las técnicas de aplicación de agua de riego requieren mucho más trabajo, y obligan a estructuras sociales mas rígidas - o favorecieron la formación de estas, en comparación con la habilitación del suelo con el drenaje. Estas últimas debido a que las leyes hidráulicas no se limitan a espacios tan pequeños como las medidas de fertilización. Hay que tener presente que el drenaje produce un continuo empobrecimiento de los nutrientes vegetales en el suelo; con el agua de riego se incorporan sustancias, el mayor peligro aquí es la salinización.

La mecanización que independiza al riego y el drenaje del efecto gravitacional es muy reciente (Withers et al. 1978).

PROBLEMATICAS DE LA FISICA DE SUELOS

La diferencia entre las técnicas de manejo relacionadas con la nutrición vegetal con aquellas de la economía del agua, radica en la cantidad de masa que hay que mover. El volumen de fertilizantes para una hectárea, que necesita un cultivo es inferior a un metro cubico, con una masa menor a una tonelada. La cantidad de agua que se debe adicionar o eliminar se mueve en otras categorías de cifras. Solo 10 mm de agua por hectárea equivalen a 100 m³ ,es decir, 100 t. Los problemas en la economía del agua del suelo siempre son problemas espaciales. En la solución de la sequía o el exceso de agua con drenaje o riego, la capacidad de almacenamiento tiene un papel preponderante, es decir, el volumen del suelo. Mientras más delgado es un suelo mayor debe ser la separación entre las plantas para que estas cubran sus necesidades en superficie, correspondiente a un volumen adecuado. El suelo es un cuerpo sin limites hacia los lados, La diferencia entre las técnicas de manejo relacionadas con la nutrición vegetal con aquellas de la economía del agua, radica en la cantidad de masa que hay que mover. El volumen de fertilizantes para una hectárea, que necesita un cultivo es inferior a un metro cubico, con una masa menor a una tonelada. La cantidad de agua que se debe adicionar o eliminar se mueve en otras categorías de cifras. Solo 10 mm de agua por hectárea equivalen a 100 m³ ,es decir, 100 t. Los problemas en la economía del agua del suelo siempre son problemas espaciales. En la solución de la sequía o el exceso de agua con drenaje o riego, la capacidad de almacenamiento tiene un papel preponderante, es decir, el volumen del suelo. Mientras más delgado es un suelo mayor debe ser la separación entre las plantas para que estas cubran sus necesidades en superficie, correspondiente a un volumen adecuado.

El suelo es un cuerpo sin limites hacia los lados, es decir, en el sentido de la mecánica clásica, es un espacio semifinito, de allí que los cambios volumétricos se producen sólo en el sentido vertical. Esto significa un ascenso o descenso de la superficie del suelo. Esto se produce con la sedimentación o la erosión y con cambios en la densidad aparente.

Figura 3. Distribución de los poros en un perfil de suelo en función del grado de desarrollo sin intervención humana
Pore size distribution in soil profiles as brought by soil development without human influence.

Una disminución de la densidad aparente (aumento de la porosidad) se representa en la Figura 3 para un suelo arenoso desarrollado bajo una vegetación boscosa, no sujeto a alteraciones antropogénicas. No es posible medir bajo condiciones de campo un ascenso o levantamiento de la superficie del suelo. Los ascensos y descensos están relacionados con cambios en la fracción porosa (Figura 4 derecha), estos se expresan con el índice poroso (volumen de vacíos/volumen de sólidos). Al representar el índice poroso de distintos puntos en un perfil en relación con la masa de suelo que se encuentra inmediatamente sobre estos, se obtiene una función que en lo formal representa a una curva de consolidación de la mecánica clásica (Figura 4 izquierda). Como esta representa la densidad de los distintos puntos se denomina curva de la densidad aparente del perfil (Packing criaracteristics). En suelos inalterados estas curvas corresponden a una recta. En la Figura 4 se dan dos posibilidades como se suelta un suelo durante su desarrollo pedogenético (vea Fig. 3). Por una lado la soltura se inicia desde la superficie. El otro caso muestra una soltura que compromete a todo el perfil.

Figura 4. Grado de soltura debido a una peturbación el cual se refleja en el ordenamiento (arriba) y como un
                cambio del nivel del suelo y en las características del espacio poroso (abajo)
                Loosening by pedoturbation shown as ch auges of packing characteristic (above) and as change of height
                of soil surface and distribution of pore sizes (below).

Figura 5. Distribución de poros por tamaño en perfiles de suelo logrado por una soltura mecánica (a->b) y
                 compactación (b -> c)
                Pore size distribution in soil profiles brought about by mechanical loosening (a -> b) and by recompaction
                 (b -> c)

Con la actividad antropológica los suelos están sujetos al riesgo de ser compactados. Esto corresponde a un descenso de la superficie (Figura 5 b- >c). Soltar o compactar se expresa como un ascenso o un descenso de la superficie del suelo. Esto se puede determinar al utilizar al subsuelo como base de referencia. Este corresponde al punto donde se juntan las dos ramas de la curva. En la Figura 6 este punto se presenta con una tensión vertical cercana a 100 hPa. Las tensiones verticales se determinan con material secado en estufa, para poder comparar. La combinación textura, estructura y profundidad del suelo son propiedades físicas, que en lo particular regulan la economía del agua. Es un hecho generalizado que las propiedades que impone la textura sobre la economía del agua en la mayoría de los casos es enmascarada por la estructura, esto es un problema específico de la física de suelos (Horn 1991). Lo cual imposibilita la utilización de muestras aleatorias de un terreno, porque estas destruyen las propiedades estructurales del suelo. Esto obliga q obtener las muestras de suelo inalteradas en su volumen. Estas muestras no se extraen con un bastón o una pala, se necesita más trabajo para su extracción. En algunos casos se producen daños en el terreno cuando se recolectan muéstras.

Figura 6 Cambio en las propiedades del ordenamiento en un suelo soltado vía arado (fig. 5 a^>b) o y otro
                compactado (Fig. 5 b->a).
                Changes of shape of packing characteristics of two tilled soils by loosening (fig 5 a->b) and recompaction
                 (fig. 5 b->a).

A esta problemática, se adiciona el hecho que por principio no es posible extraer una muestra inalterada desde el suelo (Kézdi, 1973), de allí la necesidad en mantener constante el grado de alteración. En obras civiles de la mecánica de suelos las muestras extraídas en cilindros deben mantener una relación altura/ diámetro cercano a 1/5, para reducir el roce que se produce en el borde de las paredes durante su extracción (Balla, 1959). Para el análisis físico de los suelos se utilizan por lo general cilindros >100 cm³ (Birecki et al, 1968), con una relación h/d^a 1. Los cilindros utilizados en la extracción de muestras inalteradas para fines agrícolas no han sido normados, aquí se producen errores por el roce provocado por las paredes. En el Cuadro 1 se presenta el efecto del roce para algunos tipos de cilindros en uso.

De igual importancia como el roce producido por las paredes del cilindro, es la alteración que ocurre al introducir un cilindro en el suelo. La magnitud depende de su sobreconsolidación, que cambia en profundidad y con los manejos culturales. Esto afecta a las mediciones de flujo, es decir, la conductividad del aire y del agua, porque los pasajes del flujo preferencial se abren o bloquean. Esto da lugar para algunos casos a una distribución irregular de los valores, que impide su posterior análisis estadístico, en especial cuando el número de muestras es reducido (Wimmer et al. 1996). Sólo se mencionan aquí, las dificultades adicionales que se producen para una correcta evaluación estadística durante la optención de valores de conductividad hidráulica, al producirse cambios espaciales en la orientación de una muestra (Warrick ef af 1986).

Cuadro 1. Efecto del roce en cilindros con distinto volumen.
Effect of cylinders volume on rubbing.


Volumen (cm³)	Altura (h) (cm)	Diámetro (d) (cm)	h/d	Roce de las paredes

100
100
200
250
300

5,1
1,6
3,1
3,9
4,7

5
9
9
9
9

@
@
@
@
@

alto (retenido firme en el anillo)
muy bajo (suelto en el anillo)
bajo
bajo
mediano

Debido a estas dificultades en la toma de muestras, parece adecuado realizar mediciones directas en el campo o utilizar modelos de laboratorio (Horn 1986). En estos casos, los principales parámetros físicos como densidad aparente y conductividad hidráulica en fase saturada presentan errores específicos.

Como se requiere mucho tiempo y personal especializado en la recolección de muestras, el número de estas es bajo, además, los instrumentos son limitados. Para una determinación representativa y útil de la densidad aparente, se deben extraer cilindros en seis planos hasta una profundidad de 120 cm (Hartge, 1988). La medición de la conductividad del agua con el barreno hueco se dificulta cuando no se conoce la ubicación espacial precisa dentro de un campo de flujo, es decir, la gradiente que se determina no es segura. Muchas veces se obtiene una sumatoria de flujos provenientes de distintas direcciones.

MEDIDAS DE SOLUCION

Las dificultades descritas para la obtención de datos suficientes y confiables para poder efectuar una decisión sobre el tipo de medidas de melioramiento a utilizar en un suelo, obligo a buscar formas indirectas para obtener estos antecedentes. Estas pueden ser ensayos o mediciones previas de tipo prospección, que ayudan a seleccionar el sitio donde realizar las observaciones más detalladas, y en la determinación de parámetros de mas fácil acceso, los cuales correlacionan con los de difícil acceso. Estas correlaciones se denominan funciones de transferencia pedológica.

Prospecciones

La certidumbre se reduce cuando la extracción de cilindros o la instalación "in situ" de equipos se efectúa en pocos lugares sobre una superficie. Esta puede ser mejorada con ensayos de prospección baratos y rápidos. Esto es importante para la relevancia de resultados que provienen de pocos sitios. Como métodos de prospección se pueden realizar inspecciones visuales o mediciones de resistencia a la penetración del suelo mediante sondas o penetrómetros (Hartge et al 1985) o procedimientos electrométricos (Hartge et al1993).

El procedimiento consiste en establecer una malla o reticulado en una superficie sobre la cual se realizan mediciones. Esto puede consistir en mediciones en una sección transversal, como fue el caso utilizado para evaluar la efectividad de una aradura profunda en función del tiempo (Fig. 7). Aquí se evaluaron tres áreas, las cuales en un lapso de cuatro años fueron sucesivamente forestadas. La orientación de la dirección de estas mediciones de prospección fue en un sentido opuesto al del de la aradura profunda. Se determino la resistencia a la penetración con una sonda de golpes, donde se registro el número de golpes y la profundidad de penetración (Hartge y Horn, 1992). Como lo muestra la Figura 7 se efectuaron 18 mediciones cada una de 10 metros de largo, la distancia de separación entre los puntos sobre una sección transversal fue de 0,50 m. Para poder seleccionar el sitio donde extraer muestras, se dispuso de 20 grupos de valores. Con los valores de las secciones transversales se determinaron las isolineas. Para determinar- la ubicación del sitio donde cavar una calicata, es aconsejable realizar un reticulado espacial sobre una superficie, como se muestra en la Figura 8. En una superficie de 100 m _* 50 m se realizaron mediciones penetrométricas sobre una malla de 10 m _*10 m. La representación corresponde a la suma de la resistencia a la penetración por estratas hasta una profundidad de 80 cm en kN/cm². Esto permite seleccionar el sitio más duro, más blando o el más frecuente.

Figura 7. Evaluación de medidas penetrométricas sobre transectos . Representado como una diagrama vertical
                (ordenada = profundidad de 0-1 ni, abscisa = largo del transecto (0-10 m) con isolineas (arriba) y curva
                acumulativa para los transectos de la superficie arada en 1981
                Evaluation from transects of penetration resistance valúes. Vertical diagramm with isolines (vertical =                 soil depth 0-1 m, horizontal = large 0-10 m), and sumcurves of each transect from a surface ploughed
                 1981,

Los parámetros utilizados con el método de prospección no deben ser muy específicos. Esto quiere decir, que los valores de prospección reflejan cambios de varios parámetros. En este caso las diferencias en las mediciones penetrométricas, se pueden atribuir a cambios en la firmeza, densidad aparente, textura, contenido de agua y materia orgánica (Figura 9). AI mantener constante a los otros parámetros, se puede calibrar cada uno de estos parámetros. Como todos estos correlacionan entre sí, es difícil, que un cambio deje de percibirse completamente (Horn et al 1994).

Un principio opuesto se presenta cuando el objetivo es determinar las variaciones en el contenido de agua. En este caso, se parte del supuesto que las diferencias se deban a la topografía, la situación hidráulica, pero también a la textura, contenido de materia orgánica y densidad aparente. Sería ideal disponer de una prospección rápida del contenido de agua en términos volumétricos. En la actualidad no existe un método directo que se caracterice por su simpleza, rapidez y bajo costo. La conductividad eléctrica por la vía electromagnética (Hartge et al 1993) podría ser una solución. Para los cambios estructurales en relación con la firmeza, estados de densidad y efectos de un melioramiento se ofrecen mediciones penetrométricas con sondas de presión o de golpe. El instrumento de más fácil acceso es el bastón agrológico, donde se cuenta la cantidad de golpes para un cierto tramo de profundidad, cuando se quiere inferir la firmeza. En las interrogantes relacionadas con la capacidad de agua, balance gaseoso, flujos no saturado del agua, se adaptan más los métodos eléctricos, sondas g y de neutrones. La utilización de estas dos últimas es limitada debido al peligro durante su transporte y medición.

Figura 8 Distribución espacial de los valores de la resistencia a la penetración y densidad aparente.
Areal distribution of penetration resistance valúes and bulk density.

Figura 9 Factores que permiten una una prospecion. Resistencia a la penetración (___), contenido de agua (_ _ _ )
                 y conductividad eléctrica ( + + +).
                Factors that incide on objetive for a prospection: Pentration resistance (___), water content (_ _ _) and
                electric conductivity (+ + +).

Funciones de transferencia pedológica.

Otra alternativa consiste en reemplazar mediciones dificultosas de ciertos parámetros, por otras de fácil determinación que correlacionan con los primeros. La conductividad hidráulica en fase no saturada, se infiere a partir de los datos primarios de la curva de retención de agua (Van Genuchten y Nielsen, 1985). Esta curva se obtiene con observaciones muy laboriosas en el laboratorio. Para obtener la curva de retención de agua se pueden utilizar valores de accesibilidad más fácil. Mediante un sistema gráfico con las curvas de acumulación de la textura y la densidad aparente se obtienen curvan de retención de agua que no se desvían en más de un 3% (Vol.) de las originales (Bachmann y Hartge, 1992).

En los modelos que estiman el rendimiento vegetal, las propiedades físicas más utilizadas son la conductividad hidráulica, saturada y no saturada y la densidad aparente (Baranowski et al 1997). No han faltado los intentos para estimar las funciones de transferencia pedológicas para la conductividad hidráulica (K) en fase no saturada (Mualem, 1976 y Van Genuchten 1994). Sin embargo, para la obtención de estos datos se deben efectuar mediciones difíciles de realizar. La exactitud de los valores estimados para K- no saturado a partir de K- saturado y otros parámetros adicionales son limitados debido a dificultades en su medición (Hartge, 1997). Para la densidad aparente, no existe un método de transferencia. La exigencia básica para la utilización de funciones de transferencia es que sean representativos y exactos.

PROPUESTA

Para orientar el desarrollo de la física de suelos, como herramienta auxiliar en la producción vegetal y prácticas agrícolas sustentables y como ciencia que forma parte de la edafología, existen dos facetas que se destacaron en los párrafos anteriores.

La primera consiste en la necesidad creciente de comprender el comportamiento del suelo como un cuerpo o un volumen. Las razones se sustentan ante la posibilidad de movilizar grandes cantidades de material. Esto induce a cambios en un cuerpo de tres fases. Los cambios afectan en forma combinada a las propiedades mecánicas e hidráulicas, aquí no se trata sólo de la mecánica clásica del suelo que se preocupa de la presión del agua y el de la atmósfera (Lang y Huder, 1982).

Es necesario ampliar el esquema del pensamiento actual. Como ejemplo deben mencionarse los fenómenos que se producen en el límite de las tres fases, donde la humectación de la superficie sólida y el cambio en la tensión superficial del agua debido a compuestos orgánicos, permiten describir a un sector del suelo (Ellies y Hartge, 1994). Aquí se esperan grandes efectos en la estabilidad de un volumen de suelo contra su deformación, pero también cómo influir en la contaminación y descontamiación. Ambos dependen en gran medida de la estructura, es decir, de la forma y la distribución de las vías de percolación. La relación que existe entre un cambio de la forma debido a problemas en la estabilidad es evidente. Otra vía consiste en la necesidad de mejorar las condiciones para el crecimiento vegetal o al menos conservarlas. Esto implica, aprovechar con mayor intensidad el agua del suelo en áreas con una alta intensidad de producción vegetal, la adopción de nuevas medidas de manejo del suelo (forma de labranza, traficabilidad etc.). En lugares que cuentan sólo con el agua pluvial esto es realizable con cambios en la estructura del suelo. Aquí incrementan los intereses contrapuestos, por ejemplo entre la necesidad de utilizar una maquinaria grande y potente, con las dificultades que estas producen para aprovechar completamente el agua del suelo. Esta relación no es tan evidente en zonas con una adecuada distribución pluviométrica o en suelos con una alta capacidad de almacenamiento (ejemplo suelos limosos en el centro de Europa y medio este de EEUU). Sólo en estas condiciones se manifiestan de pleno las técnicas de la fertilización. En los otros casos se debe lograr primero una optimización en el suministro del agua, porque como ya se indicó sin esta la fertilización no tiene un mayor efecto en la producción vegetal.

En este trabajo se analizaron sólo dos aspectos que se encuentran conectados en muchos puntos. Para ambos se requiere una mayor intensidad de investigación (Horn 1995). Como ya se señaló inicialmente se requiere de un nuevo punto de partida después de la selección de sitios adecuados antes que se iniciara la fertilización (Fig. 10). No se esperan que las relaciones sean simples, esto puede dar lugar a desencantos. Los ejemplos de ello se muestran por los ciclos de moda donde se repite la aradura profunda, la subsolación, enmiendas calcáreas etc. Después de algunos años alguna tecnología de moda pierde el interés, porque los éxitos se hacen cada vez más modestos.

Figura 10. Aumento de los rendimientos debido al desarrollo de la agricultura. Durante la edad de piedra estos
                eran escalonados al adoptar cada un vez un nuevo nivel tecnológico.
                Increase of yield with the evolution of agricultura. The increase in the stone age was stepwise with the
                 adaption of a new level of techiiology.

Es evidente que una falta de conocimiento del sistema trifásico induce a decisiones erróneas, ya con las labores de labranza tradicionales que producen cambios en las tensiones, que producen una deformación irreversible. Es necesario incrementar el estado del conocimiento de la problemática de la mecánica y dinámica del sistema trifásico en los suelos no saturados, complementar las teorías existentes e incrementar el conocimiento de la ciencia.

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EL ROL DE LA FISICA DEL SUELO EN LA PRODUCCION AGRICOLA

ABSTRACT