Documento sin título

Carlos Alarcón V.¹, José Dörner F.¹, Dorota Dec B.¹, Oscar Balocchi L.², Ignacio López C.²

¹Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos. Facultad de de Ciencias Agrarias, Universidad Austral de Chile. josedorner@uach.cl.
²Instituto de Producción Animal. Facultad de de Ciencias Agrarias, Universidad Austral de Chile.

Las muestras no disturbadas de suelo, fueron saturadas por medio de ascenso capilar de agua con el objetivo de evitar inclusiones de aire en los poros del suelo. La saturación tomó aproximadamente cuatro días. Posteriormente, las muestras fueron equilibradas a los potenciales mátricos de: -10, -20 y -30 hPa en bandejas de arena, -60, -150, -330, -500 y 15430 hPa por medio de platos cerámicos contenidos en una olla de presión. Una vez que las muestras alcanzaron un equilibrio con el potencial mátrico aplicado, se determinó el contenido gravimétrico de agua por medio de pesaje (Hartge y Horn, 1991). Para determinar la densidad aparente, las muestras se secaron en una estufa a 105°C por 24 horas (Forsythe, 1974). La densidad real se midió de acuerdo al método del pesaje sumergido (Forsythe, 1974). A partir de la curva pF se determinó la distribución de poros del suelo por medio de las diferencias en el contenido volumétrico de agua entre 0-60 hPa (Φ poros > 50 μm), 60-330 hPa (Φ poros 50-10 μm), 330-15430 hPa (Φ poros 10-2 μm) y el contenido volumétrico de agua a 15430 hPa (Φ poros < 2 μm).

Cuadro 2: Propiedades generales del suelo.
Table 2: General properties of the soil.

Efecto de la intensidad de pastoreo sobre la densidad aparente, espacio poroso y distribución de la porosidad.

Tanto la densidad aparente (Da) como la porosidad total del suelo (o espacio poroso, PT) no se vieron afectados significativamente por el incremento en la intensidad de pastoreo (Cuadro 2). La distribución de los poros (obtenida a partir de la curva pF o de retención de agua), no presentó diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos, existiendo sólo leves diferencias numéricas entre los distintos tipos de poros.

Efecto de la intensidad de pastoreo sobre la permeabilidad de aire del suelo e índices de continuidad.

La Figura 1 muestra la permeabilidad de aire (K_a) en función de la fracción de poros saturados con aire (ε_a) para la intensidad de pastoreo de 5 y 8 cm de altura de residuo. La relación entre K_a y ε_a se ajustó de acuerdo a la ecuación propuesta por Ball et al. (1988) cuyos parámetros se presentan en el Cuadro 4. La permeabilidad aumenta a medida que aumenta el volumen de poros que están ocupados por aire. Al realizar el análisis estadístico de comparación de las rectas se aprecia, que no hubo diferencias estadísticamente significativas tanto entre la pendiente de las dos rectas como en el intercepto (p > 0,05).

Figura 1: Permeabilidad de aire en función del volumen de poros llenos con aire para las dos intensidades de pastoreo. Las barras de error indican ± 1 error estándar (n = 3).
Figure 1: Air permeability as function of air-filled porosity for both grazing intensities. Bars indicate ± 1 standard error (n = 3).

Cuadro 3: Efecto de la intensidad de pastoreo sobre la densidad aparente (Da), porosidad total (PT) y su distribución.
Table 3: Effect of grazing intensity on bulk density (Da), total porosity (PT) and its distribution.

PDR: Poros drenaje rápido, PDL: Poros drenaje lento, PAU: Poros de agua útil, PAI: Poros de agua inútil.
Letras distintas indica diferencias significativas entre los tratamientos (p < 0,05). Valores promedio ± 1 error estándar.

Cuadro 4: Índices de continuidad de poros derivados de la relación entre la permeabilidad de aire (K_a) y fracción de poros llenos con aire (ε_a) para las dos intensidades de pastoreo.
Table 4: Pore continuity indexes derived from the relationship between air permeability (K_a) and air-filled porosity (ε_a) for both grazing intensities.

Los valores de cada columna con igual letra son estadísticamente similares (PO,05)

En cuanto a los índices de continuidad de poros ε_b y K₁, se observó que para el caso del volumen de poros bloqueados no se presentaron diferencias estadísticamente significativas como consecuencia del incremento en la intensidad de pastoreo. Algo similar ocurrió para el caso de K₁.

Efecto de la intensidad de pastoreo sobre la conductividad hidráulica en fase saturada.

En la Figura 2 se presenta el efecto de las dos intensidades de pastoreo sobre la conductividad hidráulica en fase saturada (Ks). Del gráfico se desprende que no existieron diferencias estadísticamente significativas entre las dos intensidades de pastoreo durante todo el ensayo.

Figura 2: Conductividad hidráulica en función del tiempo para las dos intensidades de pastoreo. Las barras de error indican ± 1 error estándar (n = 3).
Figure 2: Hydraulic conductivity as function of time for both grazing intensities. Bars indicate ± 1 standard error (n = 3).

DISCUSIÓN

Características generales del suelo

Los valores de pH del suelo al agua (Cuadro 2), son entre 2 y 5 décimas más altos de acuerdo a lo descrito por Rodríguez (1993), quién señala que suelos Trumaos (o Andisoles) de la Región de los Ríos presentan valores promedio de pH al agua (1:2,5) de 5,2 a 5,5. Este aumento se debe a la incorporación de cal y tiene por objetivo favorecer un buen desarrollo de las especies pratenses que componen la pradera, las cuales necesitan de un pH entre 5,4 y 5,8 para las ballicas y para el trébol blanco entre 5,8 y 6,2 (Suárez, 2003).

El contenido de materia orgánica promedio se asemeja a lo descrito por Rodríguez (1993), quién señala que los suelos de la Región de los Ríos presentan contenidos promedio de materia orgánica que fluctúan entre 13,70 y 31,24 (g MOS 100 g-¹ de suelo), algo característico en los Andisoles. Altos niveles de MOS son asociados con buenas propiedades físicas, debido al aumento de la actividad biológica, la cual se encarga de moldear y agregar las partículas que componen el suelo. Esto es corroborado por Chan y Pratley (1998) y Southorn y Cattle (2004), quienes señalan que suelos con altos contenidos de materia orgánica benefician la agregación y estabilidad del suelo. Algunos autores van más allá, indicando que la MOS, contribuye a una reducción de la densidad aparente, mejora la conductividad hidráulica, la infiltración y retención de agua gracias a la fauna presente en el suelo (Alegre et al., 1996). Por otro lado, la materia orgánica también permite que el suelo mantenga su integridad funcional, ya que actúa como un elemento elástico que permite la recuperación del suelo después de un evento de presión como el pisoteo animal (Dörner et al., 2009b).

Efecto de la intensidad de pastoreo sobre la estructura del suelo.

El incremento en la intensidad de pastoreo (de 8 a 5 cm altura residuo) no significó un aumento en la densidad aparente, demostrando que el suelo fue capaz de soportar el tránsito y pisoteo animal sin producir una deformación significativa del volumen del suelo. Según lo mencionado por Drewry et al. (2000), la densidad aparente puede ser insensible a pequeños cambios en la compactación del suelo, lo que podría expresar el por qué no se han presentado cambios en la densidad aparente, considerando además la etapa inicial de este estudio, en donde los animales pastorearon por un periodo aproximado de cuatro meses. Los valores obtenidos de espacio poroso, que no mostraron diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos, son similares a los descrito por Ellies et al. (2000), quién menciona que los suelos de origen volcánico tienen un espacio poroso promedio de 69 %.

Con respecto a la distribución de la porosidad, el volumen de poros de drenaje rápido (PDR) en los tratamientos de 5 y 8 cm de intensidad de pastoreo (Cuadro 3), no superaron el 10%, valores que se pueden considerar bajos para el tipo de suelo. Velásquez (1983) determinó en un Andisol serie Valdivia bajo pastoreo valores promedio para PDR de 15% (0–10 cm de profundidad). Esta diferencia en PDR se puede asociar al manejo y uso constante en el tiempo de éste suelo, el cual durante los últimos 10 años o más, siempre ha sido utilizado para pastoreo directo. Además Nissen et al. (2006) determinaron valores de PDR de 9,3 % en un suelo Trumao (Typic Hapludand) serie Osorno bajo pradera, y de 23,9 % en el mismo suelo bajo bosque. Esto indica, que suelos en condiciones no intervenidas por el hombre, como es el caso del bosque, tienden a presentar una mayor proporción de poros gruesos que suelos utilizados para producción pecuaria y cultivos agrícolas tradicionales. Así la labranza convencional y el manejo intensivo estarían asociados al deterioro de la estructura, al disminuir los poros gruesos (macroporos) y aumentar los poros más finos, y consecuentemente, disminuyendo la velocidad de entrada de agua al perfil del suelo, restringiendo de esta manera la aireación (Baver y Gardner, 1973). La disminución de los PDR no deja de ser importante ya que, autores como Grable (1971), Cannell (1977), Carter (1988) y Greenwood y McNamara (1992), mencionan que una macroporosidad menor al 10% indica limitaciones para las condiciones de salud de las plantas y la aireación del suelo.

Los poros de drenaje lento (PDL) son levemente mayores en comparación a lo determinado por Velásquez (1983), quién para un Andisol de la serie Valdivia sometido a pastoreo, determinó valores de PDL entre un 8% y 12 %. Nissen et al. (2006) determinaron valores de PDL de 10 y 13% en un Typic Hapludand (serie Osorno) bajo pradera y bosque, respectivamente. Al comparar el valor obtenido en bosque por Nissen et al. (2006) con los resultados determinados en este experimento, se aprecia que son valores bastante cercanos y similares lo que indicaría que su proporción no ha sido tan afectada como el caso de los PDR.

El porcentaje de poros de agua útil (PAU) que el suelo presentó es mayor en comparación a lo mencionado por Vyhmeister (1980), quien determinó para un Andisol de la serie Valdivia un valor de 14 % en una pradera de la misma estación experimental del presente experimento. Además, Nissen et al. (2006) determinaron para un Andisol bajo bosque y pradera, valores de PAU de 19,5% y un 14,6%, respectivamente. Dichos valores son menores a los obtenidos en este estudio, lo que fundamenta que un uso agropecuario constante en el tiempo de un mismo sitio específico modificaría la proporción de poros hacía un incremento considerable los PAU. A la misma conclusión llegaron Dörner et al. (2009b) en un Andisol de la serie Pelchuquín pastoreado por 50 años en comparación al mismo suelo pero bajo renoval de bosque nativo.

En cuanto a los poros de agua inútil (PAI), estos son menores a lo descrito por Ellies (1986) y (1988), donde determinó un 29,2% y 28,1% de PAI en un suelo de la serie Valdivia, respectivamente. Esta diferencia se debe al menor contenido de arcilla determinado en este experimento (21%) en comparación con los resultados obtenidos por Ellies (1986) y (1988), donde el contenido de arcilla era de 34%.

Efecto de la intensidad de pastoreo sobre aspectos funcionales del suelo: permeabilidad de aire y conductividad hidráulica.

Para Bear (1972) la permeabilidad está estrechamente relacionada con factores geométricos del sistema poroso del suelo como la porosidad total, la distribución de los poros por tamaño, la forma del sistema poroso, la continuidad y tortuosidad de los poros. Por lo tanto, la permeabilidad de aire permite caracterizar el sistema poroso funcionalmente (Dörner y Dec, 2007).

No se encontraron mayores diferencias de permeabilidad de aire entre los tratamientos. Sin embargo, es esperable que a futuro la Ka fuera el primer indicador en expresar diferencias debido a la intensidad de pastoreo. Autores como Greenwood y McKenzie (2001) señalan que la permeabilidad de aire es una medida de continuidad de poros que es más sensible a los cambios estructurales del suelo en comparación a otras propiedades como densidad aparente, resistencia mecánica del suelo, etc.

Los altos valores del índice de continuidad de poros K₁ (ecuación 2) observados en ambos tratamientos indican que el medio poroso tiene una alta capacidad para transmitir fluidos debido a una gran continuidad entre los poros (Dörner y Dec, 2007). Esto no deja de ser importante ya que la continuidad y tortuosidad de los poros influyen en el sistema de transporte de agua, solutos y gases en el suelo (Moldrup et al., 2001). Por otro lado, la determinación del volumen de poros bloqueados (Cuadro 4) propuesta por Ball et al. (1988), indican que ambos tratamientos presentan igual volumen de poros dispuestos a contribuir en el flujo de aire en el suelo por convección.

Otro aspecto funcional a considerar es la capacidad que tiene el suelo para conducir agua. Es así que determinaciones de conductividad hidráulica saturada (Ks) han sido utilizadas para caracterizar la estructura de los suelos volcánicos, su estabilidad (Ellies et al., 1997) y funcionalidad (Dörner et al., 2009b). Ks depende del monto de poros gruesos y de la forma y continuidad del sistema poroso, que varía fuertemente de un sitio a otro difiriendo además en las distintas orientaciones del suelo ya sea vertical u horizontal (Ellies, 1997; Dörner y Horn, 2006). Ks de la intensidad de 5 cm es numéricamente mayor a la otra intensidad durante todo el experimento, sin embargo, estas diferencias no son estadísticamente significativas (24 horas; Figura 3). Llama la atención la notable variación de un 11% (2,25 log cm día^-1 - 2,00 log cm día-1) que presentó Ks para el tratamiento de mayor intensidad de pastoreo entre la primera y segunda hora de medición. Esto podría explicarse de acuerdo a que inicialmente podrían haber participado bioporos formados por el sistema radical de las especies pratenses y algunas lombrices de tierra. Estos poros tienden a ocluirse por el efecto erosivo del agua que termina cambiando y modificando la estructura, lo que se expresa en una disminución del movimiento de agua en el suelo. Esto es mencionado por Ellies et al. (1997) y Janssen et al. (2004), quienes explican que existe una variación durante el flujo continuo de agua debido a oclusiones o aperturas que provocan cambios en la continuidad del sistema poroso. Ellies (2003) determinó valores de Ks en múltiples investigaciones realizadas en suelos bajo distintos usos como por ejemplo: pradera artificial, Ks de 250 cm d^-1 y pradera degradada, Ks 80 cm d^-1. Los valores determinados en el presente experimento se asemejan a los de una pradera degradada, esto principalmente debido al uso continuo de pradera en el tiempo.

Ante los antecedentes presentados, se desprende que el suelo en la temporada primavera-verano fue capaz de soportar la carga animal, sin que ocurra una alteración estructural significativa con el incremento en la intensidad de pastoreo debido a que la capacidad de soporte aumenta con el menor contenido de humedad del suelo (ver precipitaciones en Cuadro 1) llegando a valores que son superiores (220 kPa, según Ellies, 1988) a la presión (hasta 192 kPa según Taboada, 2007) que generan los animales en pastoreo. Por otro lado, autores como Greenwood et al. (1998), describen que los efectos perjudiciales de la compactación del suelo pueden ser mejorados por la recuperación natural de éste, que incluiría procesos de congelación-deshielo, ciclos de humectación-secado, actividad de la macrofauna (preferentemente por la lombriz de tierra) y la actividad radical.

CONCLUSIONES

Un incremento en la intensidad de pastoreo durante la temporada primavera–verano no implicó un efecto adverso significativo sobre las propiedades del suelo: densidad aparente, porosidad total, distribución de poros, conductividad hidráulica.

Con respecto a los aspectos funcionales del sistema poroso, la permeabilidad de aire a diferentes tensiones, como también los índices de continuidad de poros, no presentaron diferencias estadísticas significativas entre tratamientos.

En todos los casos la mayor capacidad de soporte del suelo, cuando este presentó menor contenido de agua en la temporada primavera-verano, permitió sostener una mayor intensidad de pastoreo sin que la estructura del suelo fuera afectada significativamente.

AGRADECIMIENTOS

Este estudio fue financiado por la Sociedad Productora de Leche S.A., SOPROLE, en convenio con la Universidad Austral de Chile (160306-01/EN), proyecto “Evaluación de la frecuencia e intensidad de pastoreo sobre atributos productivos y de sustentabilidad en producción de leche”. Dorota Dec agradece el financiamiento del proyecto FONDECYT de Postdoctorado 3090038.

NOTA