[article pii="nd" doctopic="oa" language="es" ccode="conicyt" status="1" version="4.0" type="ilus gra tab" order="10" seccode="cds010" sponsor="nd" stitle="Cienc. suelo" volid="34" issueno="2" dateiso="20161200" fpage="279" lpage="292" pagcount="14" issn="1850-2067"]MANEJO Y CONSERVACIÓN DE SUELOS Y AGUAS. RIEGO Y DRENAJE
[front][titlegrp][title language="es"]Valores umbrales de algunos indicadores de calidad de suelos en molisoles de la región semiárida pampeana[/title][/titlegrp]
[authgrp][author role="nd" rid="a01" corresp="n" deceased="n" eqcontr="nd"][fname]ROMINA[/fname] [surname]FERNÁNDEZ[/surname][/author]1*; [author role="nd" rid="a01 a02" corresp="n" deceased="n" eqcontr="nd"][fname]ALBERTO[/fname] [surname]QUIROGA[/surname][/author]1-2; [author role="nd" rid="a01" corresp="n" deceased="n" eqcontr="nd"][fname]CRISTIAN[/fname] [surname]ÁLVAREZ[/surname][/author]1; [author role="nd" rid="a03" corresp="n" deceased="n" eqcontr="nd"][fname]CARLOS[/fname] [surname]LOBARTINI[/surname][/author]3 & [author role="nd" rid="a02" corresp="n" deceased="n" eqcontr="nd"][fname]ELKE[/fname] [surname]NOELLEMEYER[/surname][/author][/authgrp]2
1 [aff
id="a01" orgname="INTA" orgdiv1="EEA Anguil"]EEA
INTA Anguil[/aff]
2 [aff id="a02"
orgname="UNLPam" orgdiv1="Facultad de Agronomía"]Facultad
de Agronomía UNLPam[/aff]
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de Agronomía (UNSur)[/aff]
* Autor de contacto: fernandez.romina@inta.gob.ar
[bibcom][hist]Recibido: [received
dateiso="20160414"]14-04-16[/received]
Recibido con revisiones: [revised
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Aceptado: [accepted
dateiso="20160801"]01-08-16[/accepted][/hist]
RESUMEN
[abstract language="es"]Los objetivos del trabajo fueron evaluar los efectos de variaciones en los contenidos de materia orgánica sobre propiedades edáficas e identificar indicadores simples y de fácil determinación que sirvan para caracterizar el efecto del uso en Molisoles de la Región Semiárida Pampeana. El estudio se desarrolló en Paleustoles petrocálcicos y Haplustoles énticos de la planicie con tosca de la Región Semiárida Pampeana Central. Se seleccionaron sitios en planteos agrícolas (A) y en situaciones de vegetación nativa de Prosopis caldenia (VN). Con el fin de caracterizar los indicadores de calidad de suelo se determinó: arcilla+limo (a+l), distribución de tamaño de agregados, inestabilidad estructural (IIE), peso volumétrico de los agregados (PVA), densidad aparente máxima (DAM), susceptibilidad a la compactación (SC), humedad crítica (HC), materia orgánica total (MO) y sus fracciones, pH, cationes intercambiables y capacidad de intercambio catiónico (CIC). Las relaciones entre MO y sus fracciones con las variables físicas fueron más estrechas en suelos A que en VN. Un umbral cercano a 30 g kg-1 de MO fue determinado, por encima del cual los suelos no serían susceptibles a compactarse. Los suelos A presentaron mayor proporción de macroagregados (> 8 mm), pero también valores más elevados de PVA que en suelos VN. Los indicadores DAM, SC tuvieron estrechas relaciones con MO en suelos A, y fueron indicadores significativos de calidad de uso de los suelos. El PVA que mostró estrecha relación con la MO y a+l se podría proponer como indicador de calidad física debido a su sensibilidad para discriminar suelos bajo distintas prácticas de uso. Es importante destacar que la determinación de este indicador es sencilla, rápida y económica.[/abstract]
Palabras clave: [keygrp scheme="nd"][keyword type="m" language="es"]Región semiárida[/keyword]; [keyword type="m" language="es"]Agregados de suelo[/keyword]; [keyword type="m" language="es"]Densidad aparente máxima[/keyword]; [keyword type="m" language="es"]Materia orgánica[/keyword][/keygrp].
Threshold values of some soil quality indicators in the semiarid pampas
ABSTRACT
[abstract language="en"]The objective of the present study was evaluate the effects of variations in the organic matter contents on soil properties and identify simple y easily determinable indicators that could be useful to monitor soil quality in the semiarid Pampa. The work was carried out in petrocalcic Paleustolls and entic Haplustolls of the Calcic Plain of the semiarid central Pampas. Sites under agricultural use (A) versus native «Caldenal» vegetation (NV) were chosen. In order to characterize soil quality indicators; soil texture (c+l), aggregate size distribution, structural instability (IIE), volumetric aggregate weight (VAW), maximum bulk density (MBD), compaction susceptibility (CS), critical moisture (CM), total organic matter (OM) and its fractions, pH, exchangeable cations, and cation exchange capacity (CEC) were determined. The relationships between OM and its fractions with the physical variables were more significant in soils under A than under NV. A threshold value of approximately 30 g kg-1 OM was determined above which soils were not susceptible to compaction. Agricultural soils had higher proportions of macroaggregates (> 8mm) and higher VAW than soils under NV. Although MBD, CS, and CM showed good relationships with OM in soils under A and were meaningful indicators of soil physical quality, their use is limited since the Proctor test is not a simple method. Instead, VAW could be proposed as a soil physical quality indicator since its determination is simple, economical, fast, sensitive, and its values were highly correlated with differences in OM.[/abstract]
Key words: [keygrp scheme="nd"][keyword type="m" language="en"]Semiarid region[/keyword]; [keyword type="m" language="en"]Soil aggregates[/keyword]; [keyword type="m" language="en"]Maximum bulk density[/keyword]; [keyword type="m" language="en"]Soil organic matter[/keyword][/keygrp][/bibcom].[/front]
[body]INTRODUCCIÓN
La degradación de las tierras es una de las
principales causas de la baja productividad de los sistemas agropecuarios y de
la inseguridad alimentaria a nivel global (Bossio et al., 2010; Lal,
2010; Tendall et al., 2015). Los ecosistemas brindan a la sociedad un
conjunto de servicios, y su capacidad de producirlos depende de complejas
interacciones biológicas, químicas y físicas que, a la vez, se ven afectadas
por actividades humanas (Costanza et al., 1997; Dominati et al.,
2010; Robinson et al., 2012). Los sistemas productivos actuales producen
degradación de funciones ecosistémicas (Nikolaidis, 2011) especialmente en las
zonas semiáridas donde los procesos de degradación de los suelos se darían a
una tasa mayor que en zonas húmedas o subhúmedas. La expansión de la
agricultura que tiene lugar sobre tierras menos aptas (Hillel, 2011), es
acompañada también por una importante intensificación en los planteos ganaderos
que incide negativamente sobre el balance de materia orgánica total (MO).
Elberling et al. (2003); Zach et al. (2006); Quiroga et al.
(2009) y Riestra et al. (2012) reportaron pérdidas de carbono a causa de la
introducción de labranzas y de cultivos del orden del 35 al 56% en diferentes
regiones semiáridas, mientras que en regiones más húmedas éstas fueron de 10 al
55% (Burke et al., 1989; Brown & Lugo, 1990). Esta pérdida de
carbono afecta en mayor medida las fracciones más lábiles (Elliott, 1986; Lal,
2002; Zach et al., 2006; Bono et al., 2008; Eaton & Lawrence,
2009) y ha dado lugar al deterioro de la condición física de los suelos. En
este sentido, la degradación se manifiesta como pérdida de estructura edáfica
(Cambardella & Elliot, 1992; Quiroga et al., 2009) la cual, además
de favorecer los procesos de erosión eólica (Hevia et al., 2007; Colazo
& Buschiazzo, 2010; Aimar et al., 2012) afecta negativamente el
transporte de agua y gases y la actividad biológica (Dexter, 1988; Hakansson
& Reeder, 1994; Dexter, 2004; Pulleman et al., 2012). La gran
preocupación radica en que algunos de estos cambios pueden ser irreversibles o
condicionar de manera importante la resiliencia de los recursos, con
consecuencias ambientales también importantes (Quiroga et al., 2015). La
calidad del suelo no puede ser medida directamente, pero sí puede ser inferida
a través de propiedades que sirvan como indicadores. Diversos autores proponen
la selección de una cantidad mínima de propiedades del suelo para determinar su
calidad (Larson & Pierce, 1994; Govaerts et al., 2006; Cantú et
al., 2007; Ferreras et al., 2007), comprobándose además que no
existe un set universal de indicadores (Brejda et al., 2000; Cantú et
al., 2007) que pueda ser utilizado para evaluar cambios en la calidad de
suelos en distintas condiciones edafoclimáticas.
Al evaluar los efectos del manejo sobre indicadores de calidad de los suelos de
la región semiárida pampeana es de importancia considerar la influencia de
variaciones en la fracción granulométrica fina sobre propiedades edáficas.
Estudios realizados por Quiroga et al. (2005) en Molisoles de la región
semiárida pampeana comprobaron una significativa influencia de la fracción
granulométrica ≤ 50 µm sobre los efectos de distintos sistemas de
labranzas en los contenidos de MO y distribución de agregados. Si bien los
indicadores físicos, químicos y biológicos no determinan independientemente la
calidad del suelo, la mayoría de los estudios coinciden en que la MO es el
principal indicador e indudablemente el que posee una influencia más
significativa sobre la calidad del suelo y su productividad (Galantini &
Rosell, 2006; Dexter et al., 2008; Riestra et al., 2012; Duval et
al., 2013).
Diversos autores han propuesto indicadores de calidad de suelos tales como MO
(Doran & Parkin, 1994; Gregorich et al., 1994) sus fracciones (Cambardella
& Elliott, 1993; Gale et al., 2000; Denef et al., 2007),
estados de agregación y estabilidad estructural, densidad aparente máxima,
humedad crítica y susceptibilidad a la compactación (Díaz-Zorita et al.,
2001; Parra et al., 2011).
Hasta el momento no existe un trabajo sistemático para dilucidar la relación
entre los valores que pueden tener estos indicadores de calidad de suelo y los
contenidos de MO.
Se plantearon como objetivos del trabajo: Evaluar los efectos de variaciones en
los contenidos de materia orgánica sobre propiedades edáficas. Identificar
indicadores simples y de fácil determinación que sirvan para caracterizar el
efecto del uso en Molisoles de la Región Semiárida Pampeana.
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se desarrolló en Paleustoles petrocálcicos y Haplustoles énticos, ubicados en el sur de la planicie con tosca de la región semiárida pampeana (Fig.1). Se seleccionaron sitios por diferencias en las prácticas de producción: planteos agrícolas (A) vs situaciones de vegetación nativa de caldén (VN). En VN predomina ganadería sobre pastizales naturales de bosque de caldén (Prosopis caldenia) con especies forrajeras de gramíneas (Stipa tennuis, Poa ligularis, Bromus brevis Piptochaetium napostaense). En A los cultivos más frecuentes son trigo (Triticum aestivum), girasol (Heliantus annus), maíz (Zea mays), sorgo (Sorghum bicolor), cebada (Hordeum vulgare), establecidos en siembra directa no continua que alterna con labranza de discos.
Figura 1. Mapa de La Pampa, donde se detalla
la zona de estudio
Figura 1. Map of La Pampa, with a detailed map of the study area.
Se eligieron 18 sitios de
suelos A y 11 bajo VN, de cada sitio se extrajeron 4 submuestras compuestas
tomadas a 0-0,2 m de profundidad a las que se les realizó una caracterización
mediante los siguientes parámetros: contenido de arcilla, limo y arena (método
Pipeta de Robinson); materia orgánica total (MO, Walkley & Black 1934), pH
actual en una suspensión suelo-agua de 1:2,5; cationes intercambiables y
capacidad de intercambio catiónica (CIC) por extracción con acetato de amonio a
pH 7 (Hendershot & Lalande, 2006), la cuantificación de los cationes se
realizó mediante titulación con EDTA (Ca y Mg, Suarez, 1996) y fotometría de
llama (Na y K, Helmke & Sparks, 1996). Para determinar la distribución de
tamaño de agregados se tomaron muestras equidistantes en 4 puntos de una
transecta de 40 m en cada sitio. Las mismas se secaron al aire, se desagregaron
manualmente según los planos de fragilidad (Arshad et al., 1996) y luego
fueron tamizadas para lograr las fracciones de ≤ 2, 2-3, 3-4, 4-8 y ≥
8 mm de diámetro. La masa de suelo retenida en cada tamiz fue pesada a fin de
determinar la proporción de cada tamaño de agregados. La estabilidad
estructural en húmedo (De Boodt & De-Leenheer, 1967) fue determinada
mediante tamizado en húmedo de las fracciones de 2 a 3, 3 a 4 y 4 a 8 mm y a
través del cambio en el diámetro peso medio ponderado se determinó el índice de
inestabilidad estructural (IIE). Para cada fracción de agregados utilizados en
la técnica para evaluar estabilidad estructural en húmedo se contabilizó el
peso de 250 agregados, refiriendo los resultados a peso de mil agregados (PMA).
Además se pesaron los agregados contenidos en un volumen de 1000 cm3,
denominando a este indicador peso volumétrico de los agregados (PVA). Se
determinó la densidad aparente máxima (DAM), humedad crítica (HC) y
susceptibilidad a la compactación (SC) a través del Test Proctor de
compactación, según el método AASHO Estándar T-99 (Stengel et al.,
1984). Se realizó el fraccionamiento de suelo de acuerdo a la técnica descripta
por Cambardella y Elliott (1993) modificada por Noellemeyer et al.
(2006), para obtener las fracciones de agregados 100-2000 µm, 50-100 µm, <
50 µm a los cuales posteriormente se les determinaron los contenidos de MO
(Walkley and Black 1934), materia orgánica joven (MOJ), materia orgánica intermedia
(MOI) y materia orgánica vieja (MOV), respectivamente. Con los datos de MO y
contenidos de arcilla y limo se calculó el índice de materia orgánica
total/arcilla-+limo (MO/a+l) propuesto por Quiroga et al. (2006), y el
índice de MO/arcilla (MO/a) propuesto por Ferraris et al., (2002).
Además se calcularon los cocientes de MOJ/MOT y de agregados≥ 2mm/arcilla
(≥ 2mm/a).
Los resultados se analizaron estadísticamente mediante ANOVA, análisis de
regresión y las diferencias entre medias a través del test de Tukey, utilizando
el estadístico InfoStat (Infostat, 2008).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los suelos evaluados representaron un amplio
rango de textura y de MO, con contenidos de a+l desde 273 a 638 g kg-1
y valores de MO entre 11 y 65 g kg-1.
Los contenidos de MO y las fracciones más lábiles fueron influenciados
significativamente por el uso (Tabla 1). Coincidentemente,
distintos autores (Brejda et al., 2000; Kang et al., 2005; Parra et
al., 2011; Duval et al., 2013) señalan que el contenido de materia
orgánica resulta relevante al momento de evaluar la influencia del uso sobre la
sustentabilidad de los sistemas de producción (Reeves, 1997).
Tabla 1. Valores promedios y desvío estándar
(DS) de indicadores de calidad de suelos, en vegetación natural (VN) y agrícola
(A). Materia orgánica total (MO g kg-1), joven (MOJ g kg-1),
intermedia (MOI g kg-1), vieja (MOV g kg-1), arcilla (a),
limo (l).
Table 1. Mean values and standard
deviation (DS) for soil quality indices in soils under natural vegetation (VN)
and agriculture (A).Total Organic matter (MO g kg-1), young organic
matter (MOJ g kg-1), intermediate organic matter (MOI g kg-1),
and old organic matter (MOV g kg-1), clay (a), silt (l).
Letras distintas
indican diferencias significativas entre usos para el mismo indicador.
Los resultados del presente estudio
mostraron que los suelos A presentaron 33% menos de MO, comparados con los
suelos VN. Los contenidos de MOV, en A representó un 65% de la MO, mientras que
en VN la misma representó el 38% (Tabla 1). En relación a
las fracciones más lábiles de la MO, tanto la MOJ, como MOI, fueron mayores en
VN que en A. Esto indicaría procesos de degradación en estos últimos, ya que ha
sido mostrado que son éstas las fracciones más sensibles a los cambios en el
uso y que afectan en mayor medida la condición física del suelo (Cambardella
& Elliott, 1993; Jastrow, 1996; Quiroga et al., 1996; Zach et al.,
2006). La MOJ representó el 47 y 24% de la MO, mientras que la MOI representó
el 14 y 12% de la MO para VN y A, respectivamente. El uso A afectó en mayor
medida los contenidos de MOJ y algo menos a la MOI, mientras que en relación a
la MOV los contenidos fueron mayores en A que en VN. Ha sido ampliamente
demostrado que la degradación asociada al uso agrícola reduce la fracción lábil
de la MO en primera instancia por lo que se observa un predominio de las
fracciones más estables asociadas a la fracción mineral (Casanovas et al.,
1995; Quiroga et al., 1996; Riestra, 2012;). Es por ello que la fracción
joven resulta clave para interpretar cambios en la fertilidad del suelo y potencialmente
puede ser utilizada como un índice de calidad de los mismos (Haynes, 2005;
Bayer et al., 2009; Sequeira et al., 2011; Veum et al.,
2013; Six & Paustian, 2014; Wang et al., 2014).
Algunos factores que aportan a la estructura del suelo y por ende a la
estabilización de la MO son, la presencia de hongos en la población microbiana
(Six et al., 2002), la función del calcio para mantener el sistema
coloidal floculado y la presencia de las arcillas del tipo 2:1 que contribuye a
formar complejos órgano-minerales (Jastrow et al., 2007; O’Brien
& Jastrow, 2013). Resultados de nuestro estudio mostraron que la CIC (Tabla 2) fue mayor en VN (20,4 meq 100g-1) respecto
de A (15,2 meq 100g-1). Esta diferencia correspondió a 5,2 meq 100g-1
suelo y fue altamente significativa. Los cationes calcio (Ca) y magnesio (Mg)
también presentaron mayores valores en VN con diferencias de 2,2 y 0,8 meq 100g-1
respectivamente con respecto a suelos A. Estos resultados que coinciden con los
encontrados por Riestra (2012) hacen suponer que no solo fue significativo el
aporte de las cargas variables originadas a partir de la MO a la CIC total en
VN, sino que la mayor concentración de cationes floculantes como Ca y Mg
podrían darles mayor estabilidad estructural a estos suelos. En cambio, la
degradación de los suelos A implicaría también una menor capacidad de formar
complejos órgano-minerales, floculados por cationes polivalentes, reducción de
su capacidad buffer y por ende mayor susceptibilidad de acidificación.
Tabla 2. Valores promedios y desvío estándar
(DS) de capacidad de intercambio catiónico (CIC, cmol kg-1), calcio
(Ca, cmol kg-1), magnesio (Mg, cmol kg-1), sodio (Na,
cmol kg-1), potasio (K, cmol kg-1), saturación de bases
(SB, %) y pH en suelos bajo uso agrícola (A) y en vegetación natural (VN).
Table 2. Mean values and standard
deviation (DS) of Cation exchange capacity (CIC, cmol kg-1),
exchangeable calcium (Ca, cmol kg-1), magnesium (Mg, cmol kg-1),
sodium (Na, cmol kg-1), potassium (K, cmol kg-1), base
saturation (SB, %), and pH in soils under agriculture (A) and natural
vegetation (VN).
Letras distintas indican
diferencias significativas entre usos para el mismo indicador.
Sin embargo, la saturación de bases (SB) y
el pH presentaron mayores valores en A con diferencias significativas con
respecto a VN. El pH y la SB presentaron correlación positiva y significativa
en los suelos VN (R2: 0,65), pero no ocurrió lo mismo para los
suelos A. En líneas generales los suelos A presentaron un menor rango de va-
riación en SB (71-89,7%) y pH (6-7,7) respecto de los suelos VN (48-93% de SB y
4,5-6,7 de pH). Los valores menores de pH y SB en los suelos en VN estarían
relacionados con la mayor actividad biológica que generaría acidez favoreciendo
la disolución de las calcitas características del material parental loéssico de
estos suelos. En cambio, suelos agrícolas degradados desarrollados sobre estos
materiales parentales, a pesar de tener menores contenidos de Ca y Mg
intercambiables, acumulan calcitas en sus horizontes superficiales debido a
ciclos de secado y humedecimiento más frecuentes (Breecker et al., 2009;
Robins et al., 2015). La cobertura y altos contenidos de MO en suelos VN
atenuarían la variabilidad en los contenidos hídricos en las capas
superficiales del suelo, disminuyendo la formación de calcitas pedogénicas
(Breecker et al., 2009; Laudicina et al., 2013).
Los mayores contenidos de Ca y Mg encontrados en los suelos VN se relacionaron
con mayor estabilidad estructural (Tabla 4) y una
distribución más balanceada de los tamaños de agregados (Fig. 3).
A fin de minimizar los efectos de variaciones en la granulometría sobre
indicadores de calidad de suelos, puede resultar adecuado el uso de índices,
tales como por ejemplo MO/a+l (Pieri, 1995; Mc Lauchlan, 2006; Quiroga et al.,
2006), MO/a (Ferraris et al., 2002) o agregados 2-8 mm/a. Al respecto se
observa en la Tabla 1 que los valores de MO/a, MO/a+l, y
agregados 2-8 mm/a son mayores en VN con respecto al uso A, presentando
diferencias altamente significativas. Estudios realizados por Funaro (2007) en
girasol y Quiroga et al. (2006) en cebada comprobaron que la relación
entre el rendimiento y los contenidos de MO fue significativa, sin embargo el
rendimiento de ambos cultivos presentó una relación más estrecha con el índice
de MO/a+l.
Si bien la clase textural de todos los suelos en estudio fue franco arenoso, se
encontraron rangos de variación en sus contenidos de a+l. Esta variación fue
mayor en los suelos A (entre 270 y 638 g kg-1 de a+l) que en VN
(entre 290 y 570 g kg-1 de a+l) (Fig. 2).
Figura 2. Variación de los contenidos de
materia orgánica total (MO) en función de los contenidos de arcilla+limo (a+l)
en suelo de uso agrícola (A) y vegetación natural (VN).
Figure 2.
Variation
of organic matter contents (MO) in relation to clay + silt contents (a+l) in
soils under agricultural (A) and natural vegetation (VN) use.
De manera preliminar se puede expresar que a un mismo contenido de a+l se puede obtener valores de índices diferentes en ambos usos de suelos. Por ejemplo a la misma granulometría (500 g kg-1 de a+l) en A se encontraron suelos con un índice de MO/a+l que varió entre 3,5 y 5,1, y en VN el rango del índice de MO/a+l fue de 4,6 y 12,1. Elíndice de MO/a+l varió entre 3 a 7,1 en el uso A, mientras que en VN el rango fue mayor (4,4 y 15,4, ). Se ha representado un valor de la relación entre ambas variables de 4,5 considerado como umbral que condiciona la productividad de cebada en Molisoles de la región semiárida pampeana (Quiroga et al., 2006). Estos autores indicaron que índices menores a este umbral afectarían el rendimiento del cultivo. Varios autores han demostrado que la labranza afecta principalmente los agregados más grandes los cuales son considerados los menos estables (Elliott, 1986; Beare et al., 1994; Noellemeyer et al., 2008; Quiroga et al., 2009). En relación a ello se observó que ambos usos de suelo no difirieron en cuanto a la proporción de agregados ≤ 2 mm (Fig. 3). En cambio los suelos VN tuvieron un 3,7, 5,7 y 5,6% más de agregados de 2-3, 3-4 y 4-8 mm respectivamente que suelos A, y un 15,9% menos de agregados ≥ 8 mm. La presencia de mayores proporciones de agregados de tamaño intermedio y menor proporción de agregados de mayor tamaño en suelos bajo VN podría estar explicado por diferencias en el tipo de estructura hallado en el epipedón mólico. La estructura más común en suelos agrícolas de la región son bloques subangulares o angulares, en cambio, en muchos suelos VN se ha observado que los bloques subangulares rompen a estructuras de tipo granular, que reflejaría la mayor actividad biológica y los mayores contenidos de MO en estos suelos (Noellemeyer et al., 2006; Riestra et al., 2012). La presencia de grandes agregados estables en los suelos A podría estar relacionado con los altos contenidos de calcáreo en horizontes superficiales, en los cuales el carbonato de calcio sería el cementante más importante para los agregados (Fernández-Ugalde et al., 2011; O’Brien & Jastrow, 2013; Regelink et al., 2015). Además, existen estudios que han mostrado que la mera existencia de macroagregados en un suelo no tiene ningún efecto sobre la estructura del mismo, y que puede estar asociado a elevados valores de densidad aparente y bajos niveles de capacidad de retención de agua (Boix-Fayos et al., 2001).
Figura 3. Proporción (%) de agregados de
diferentes diámetros (≤ 2, 2 a 3, 3 a 4, 4 a 8 y ≥ 8 mm) en suelos
bajo uso agrícola (A) y vegetación natural (VN). Letras distintas indican
diferencias significativas entre uso para cada tamaño de agregado (p<0,05).
Figure 3.
Proportion
(%) of different diameters of aggregates (≤ 2, 2-3, 3-4, 4-8, and ≥
8 mm) in soils under agricultural (A) and natural vegetation (VN) uses.
Different letters indicate significant differences between use for each
aggregate diameter (p<0.05).
Si bien los suelos A presentaron mayores proporciones de agregados ≥ 8 mm, en general el peso de mil agregados (PMA) y el peso volumétrico de los agregados (PVA) fueron mayores que en suelos VN (Tabla 3). Para los agregados ≥ 8 mm el PMA fue un 21% más en A que en VN, de 4 a 8 mm la diferencia entre A y VN fue de 11% presentando diferencias altamente significativas y para los tamaños de 3 a 4 y 2 a 3 mm el peso de los agregados fue similar y no presentaron diferencias significativas. Si consideramos el PVA (Tabla 3), todos los tamaños de agregados fueron más pesados bajo el uso A que en VN. Esta diferencia de peso correspondió a 11, 14, 15, 25 y 21% para diámetros de agregados ≥ 8 mm, 4 a 8, 3 a 4, 2 a 3 y ≤2 mm, respectivamente.
Tabla 3. Peso (g) de mil agregados (PMA) y
peso volumétrico (g cm-3) de agregados (PVA) de distinto diámetro en
suelos bajo uso agrícola (A) y vegetación natural (VN).
Table 3. Weight (g) of a thousand
aggregates (PMA) and volumetric weight (g cm-3) of aggregates (PVA)
of different diameters in soils under agricultural (A) and natural vegetation
(VN) uses.
Letras distintas
indican diferencias significativas para el mismo tamaño de agregados, entre VN
y A para el mismo indicador.
Estos resultados sugieren que el peso de los agregados sería un indicador práctico, útil ya que sería una medida indirecta de la porosidad de los agregados. En este sentido, sería mejor que utilizar la proporción de los diferentes tamaños de agregados, ya que no siempre la presencia de mayores proporciones de los tamaños más grandes indica mejores cualidades físicas del suelo. En nuestro caso la presencia de agregados > 8 mm en suelos A no fue un indicio de calidad física, ya que todos los agregados tuvieron menor porosidad y presentaron menor estabilidad estructural (Tabla 4). En cambio suelos bajo VN tuvieron mayor proporción de agregados de tamaño intermedio, las cuales se asocian con mejores propiedades biológicas (respiración y MO) e hidráulicas (retención de agua e infiltración) (Noellemeyer et al., 2008; Fernández et al., 2010). Estas propiedades hidráulicas de los agregados del suelo están influenciadas por la estructura de los poros (Horn & Smucker, 2005; Lipiec et al., 2007) y afectan la estabilidad de los agregados (Lipiec et al., 2009). En tal sentido los agregados estables protegen al suelo de la deformación (Pagliai et al., 1995) y forman poros continuos e interconectados (Wiermann & Horn, 2000) aumentado la infiltración de agua de lluvia (Blanco-Canqui & Lal, 2007). Todas estas propiedades están asociadas directamente a la calidad física de los suelos.
Tabla 4. Densidad aparente máxima (DAM, Mg m-3),
susceptibilidad a la compactación (SC), índice de inestabilidad estructural
(IIE) y humedad crítica (HC, %) bajo uso agrícola (A) y vegetación natural
(VN).
Table 4. Maximum bulk density
(DAM, Mg m-3), susceptibility to compaction (SC), structural
instability index (IIE), and critical moisture (HC, %) for soils under
agricultural (A) and natural vegetation (VN) use.
Letras distintas
indican diferencias significativas entre usos para el mismo indicador.
La susceptibilidad del suelo a la
compactación puede expresarse por una serie de parámetros que pueden ser obtenidos
de las curvas de compactación Proctor (Mettauer et al., 1983). Estos
autores señalan que la pendiente de las curvas Proctor (variación de la
densidad aparente respecto a variación de la humedad) reflejaría mejor la
sensibilidad a la compactación. Stengel et al. (1984) concluyeron que el
mejor índice sería el máximo de densidad aparente, que además representaría las
condiciones más desfavorables de porosidad del suelo (Perez Moreira & Díaz
Fierros, 1989; Quiroga, 1994; Naderi-Boldaji & Keller, 2016).
En la Figura 4, se muestran las curvas de compactación Proctor para suelos bajo
ambos usos, y con contenidos diferentes de a+l (330 y 570 g kg-1).
Se evidenciaron importantes diferencias en la DAM, y también en la SC, la cual
está representada por la pendiente de la rama ascendente de cada curva. Para
los suelos A las DAM alcanzadas fueron 1,55 y 1,42 Mg m-3, mientras
que en VN las mismas fueron considerablemente más bajas (1,20 y 1,00 Mg m-3).
Los resultados mostraron que frente a una misma presión, los suelos A con
contenidos de MO de 180 y 220 g kg-1 y contenidos de MOJ de 2,2 y
3,3 g kg-1 (Fig. 4a y b, respectivamente) fueron
más susceptibles a perder porosidad y compactarse (SC: 1,61 y 1,07). En cambio,
los suelos bajo uso VN que presentaron mayores contenidos de MO (18 g kg-1
y 59 g kg-1) y de MOJ (10 y 43 g kg-1 %), resultaron más
resistentes a la presión y tuvieron menor SC (0,25 y 0,21). Estos resultados
coinciden con las diferencias en el peso volumétrico de los agregados discutido
arriba, e indicarían que el tamaño de los agregados no determinaría la
susceptibilidad a compactarse. Aparentemente los agregados cementados en mayor
medida por carbonato de calcio de los suelos A fueron más susceptibles a la
compactación (DAM y SC) y tuvieron menor porosidad. Algunos indicadores que se
relacionaron con la compactación y la estructura de los suelos se presentan en
la Tabla 4. Los suelos VN tuvieron menores valores en
cuanto a DAM, SC e IIE con respecto a los suelos bajo uso A. Estas diferencias
fueron en promedio del 22, 50 y 44% menor para DAM, SC, y IIE, respectivamente.
En cambio, la HC no acusó efecto del uso del suelo. Estas diferencias de
densidad, susceptibilidad a la compactación y estabilidad estructural entre
suelos bajo VN y A estaría explicado por las diferencias en sus respectivos
contenidos de MO. Al respecto Ferreras et al. (2007) concluyeron que la
presencia de MO tiene efecto protector frente a la compactación.
Figura 4. Curvas Proctor correspondientes a
suelos de distinta fracción granulométrica, a) 330 g kg-1, b) 570 g
kg-1 de a+l respectivamente bajo uso agrícola (A) y vegetación natural
(VN).
Figure 4.
Proctor
curves of agricultural (A) and natural vegetation (VN) corresponding to soil
with different textures a) 330 g kg-1, b) 570 g kg-1
clay+silt.
La DAM disminuyó a medida que aumentaron los contenidos de a+l en los suelos A, mientras que se mantuvo constante en suelos VN (Fig. 5). Esta diferencia en el comportamiento indicaría que en suelos no disturbados con altos contenidos de MO, la susceptibilidad a la compactación se haría independiente de la textura, debido al efecto protector de la MO, tal como se comentó anteriormente. En la medida que disminuyen los contenidos de MO, se hace más estrecha la relación entre textura y DAM. De esta manera en los suelos A con menor contenido de MO, la influencia de la fracción granulométrica ≤ 50 µm sobre la DAM resultó mayor.
Figura 5. Variación de la densidad aparente
máxima (DAM) en función de los contenidos de arcilla + limo (a+l) bajo uso
agrícola (A) y vegetación natural (VN).
Figure 5.
Maximum
bulk density (DAM) variation depending on clay + silt (a+l) contents in
agricultural (A) and native vegetation (VN) soils.
En general, para una misma composición
granulométrica, los suelos VN presentaron menor DAM con respecto a los suelos
A. Similares resultados fueron obtenidos por Nhantumbo & Cambule (2006)
quienes utilizando el test Proctor comprobaron que suelos agrícolas tenían
menor DAM a medida que aumentaba los contenidos de a+l y además existía una
estrecha relación entre HC y textura.
Las relaciones de las variables físicas estudiadas con distintos compartimentos
de la MO (MO, MOJ, MOV) y con los índices compuestos considerados (MOJ/MO,
MO/a+l), fueron más estrechas en suelos A con respecto a los suelos VN (Tabla 5). En suelos VN las variables físicas serían menos
condicionadas por los contenidos de MO y la textura, mientras que en suelos A
éstas propiedades tendrían mayor incidencia sobre la fertilidad física de los
suelos. La única explicación razonable para esta observación sería que en
términos generales los suelos VN tendrían niveles de MO superiores a un umbral
teórico por encima del cual las variaciones en el contenido de MO no afectan
significativamente las propiedades físicas. En suelos A las variables físicas
presentaron diferencias en su relación con las propiedades edáficas
mencionadas. Los indicadores relacionados con la compactación (DAM, HC y SC) se
relacionaron con MO, fracciones granulométricas y CIC, aunque la DAM presentó
la relación más estrecha. De la misma manera, el PVA de tamaños 2-3, 3-4, 4-8 y
> 8 también se relacionó con MO, fracciones granulométricas y CIC, pero fue
el PVA de 3-4 mm que presentó la mejor relación. Distintos autores han
relacionado este tamaño de agregados con una mayor actividad biológica,
contenido de nitrógeno y capacidad de retención de agua (Noellemeyer et al.,
2006; Fernández etal., 2010).
Tabla 5. Relaciones entre las variables
arcilla +limo (a+l), materia orgánica total (MO), materia orgánica joven (MOJ),
materia orgánica vieja (MOV), capacidad de intercambio catiónico (CIC) con la
susceptibilidad a la compactación (SC), humedad crítica (HC), densidad aparente
máxima (DAM), índice de inestabilidad estructural (IIE) y peso volumétrico de
agregados (PVA) para los suelos bajo uso agrícola (A) y en vegetación natural
(VN).
Table 5. Relationships between the
variables clay+silt (a+l), total organic matter (MO), young organic matter
(MOJ), old organic matter (MOV), cation exchange capacity (CIC) and
susceptibility to compaction (SC), critical moisture (HC), maximum bulk density
(DAM), structural instability index (IIE), and volumetric aggregate weight (PVA)
for soils under agriculture (A) and natural vegetation (VN).
- no significativo (p≥0,10);
* significativo (p≤0,10); ** altamente significativo (p≤0,05).
Aragón et al. (2000) también obtuvieron relaciones negativas entre DAM y MO, y entre DAM y HC. Lo mismo se pudo observar en nuestro caso solamente para los suelos A ya que al relacionar la DAM, SC, PVA 3-4 mm con los contenidos de MO (Fig. 6) se encontró que a menores contenidos de MO, tal como se observaron en los suelos A, estos indicadores tuvieron mayores valores. En cambio en suelos VN, no se comprobó relación entre estos indicadores con los contenidos de MO.
Figura 6. Relación entre: a) densidad
aparente máxima (DAM), b) susceptibilidad a la compactación (SC) y c) peso
volumétrico de agregados 3-4 mm, con materia orgánica total (MO) bajo uso
agrícola (A) y vegetación natural (VN).
Figure 6. Relationships between:
a) maximum bulk density (DAM), b) susceptibility to compaction (SC) and c)
volumetric 3-4 mm aggregate weight (PVA), with organic matter (MO) contents for
agricultural (A) and natural vegetation (VN) soils.
Con el fin de encontrar una aproximación a
posibles valores umbrales de los indicadores que más se relacionaron con la MO
(Tabla 5) se graficaron las relaciones entre DAM, SC y PVA
3-4 mm y MO para suelos A y VN (Fig. 6). El valor umbral se
consideró cuando la recta de los suelos A cortó a la recta de los suelos VN, lo
cual indicaría el valor a partir del cual incrementos en la MO tendrían menor
efecto sobre el indicador. Coincidentemente se puede observar que los valores
umbrales de la DAM (1,2 Mg m-3), la SC (alrededor de 0,7%) y PVA 3-4
mm (0,70 g cm-3) se correspondieron con contenidos cercanos a 30 g
kg-1 de MO.
Estos valores umbrales constituyen una aproximación preliminar que requerirá de
un estudio más específico que tienda a establecer con mayor precisión el valor
de los mismos.
La identificación de indicadores tendientes a evaluar la calidad de los suelos
resulta una tarea difícil debido a los múltiples procesos biológicos, químicos
y físicos que ocurren en el ambiente edáfico. Es por ello que existen numerosos
estudios que han tratado de identificar indicadores qué resulten sensibles,
prácticos y predictivos de cambios en la calidad de los suelos bajo diferentes
prácticas de uso.
Uno de los indicadores ampliamente utilizado es el IIE, que frecuentemente es
influenciado ante cambios en los contenidos de MO (Franzluebbers, 2002;
Tobiašová, 2011; Fultz et al., 2013;) aunque otros estudios no han
comprobado influencia del coloide orgánico (John et al., 2005; Sheehy et
al., 2015).
En nuestro estudio el IIE varió significativamente por efecto de las prácticas
de uso, coincidentemente distintos estudios han expresado la sensibilidad de
este indicador para evaluar cambios en la calidad de los suelos (Quiroga et
al., 1998; Gartzia-Bengoetxea et al., 2009). Sin embargo para el
conjunto de datos de nuestro estudio no se correlacionó con la textura de los
suelos (R2: 0,27 y 0,008 para VN y A respectivamente) y tampoco con
los contenidos de MO (R2: 0,15 y 0,02 para VN y A, respectivamente).
Por otra parte, no hemos encontrado otro trabajo sobre las relaciones entre
este indicador y los contenidos de MO y de a+l que abarquen un rango tan amplio
de suelos como los del presente estudio, ya que por lo general los trabajos
citados comparan diferentes manejos sobre un mismo suelo (Kushwaha et al.,
2001; Barzegar et al., 2003; Holeplass et al., 2004; Martínez et
al., 2008).
Blanco-Canqui et al. (2011) comprobaron que el efecto de las diferencias
en el manejo del suelo, -en su caso siembra directa versus labranza
convencional-, sobre la estabilidad estructural y el contenido de MO disminuye
a menores regímenes de precipitación, y no encontraron una relación entre MO y
el diámetro medio ponderado de los agregados.
Los indicadores DAM y SC presentaron relaciones significativas con la MO y la
textura en suelos A, y fueron sensibles para detectar diferencias entre
distintas prácticas de uso del suelo. Complementariamente el PVA que mostró
estrecha relación con la MO y a+l podría proponerse como indicador de calidad
física debido a su sensibilidad para discriminar suelos bajo distintas
prácticas de uso especialmente en suelos con contenidos de MO menores a 30 g kg-1.
Este indicador podría recomendarse para monitorear suelos bajo diferentes
rotaciones o sistemas de labranza, ya que su determinación es sencilla, rápida
y económica.
CONCLUSIONES
El uso del suelo ha influido significativamente
en los contenidos de MO y sus fracciones, modificando las propiedades físicas.
En suelos A se comprobó que descensos en los niveles de MO, y sus fracciones,
se relacionaron con incrementos en DAM, SC y PVA de los distintos tamaños de
agregados, respecto de VN. En relación con estos indicadores físicos, bajo uso
A fue posible reconocer un nivel umbral a partir de los cuales los mismos
mostraron cambios significativos ante variaciones en la MO. Bajo VN debido a
niveles comparativamente más altos de MO, no se constataron variaciones en los
indicadores físicos.
Finalmente se desprende del presente estudio que el PVA resultaría un indicador
físico sensible y de fácil determinación para indicar cambios en la calidad de
Ustoles en la región semiárida pampeana.[/body]
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