DENSIDAD APARENTE EN UN VERTISOL CON DIFERENTES AGROSISTEMAS

Gabriel Sánchez Vera, José J. Obrador Olan, David J. Palma-López y Sergio Salgado García

Gabriel Sánchez Vera. Ingeniero Agrónomo Fitotecnista. Colegio Superior Agropecuario del Estado de Guerrero. México. Asesor Técnico Privado. Villahermosa, Tabasco, México.

José J. Obrador Olan. Maestría en Ciencias, Instituto de Recursos Naturales del Colegio de Postgraduados, México. Estudiante de Doctorado, Universidad de Salamanca. España.

David J. Palma-López. Doctorado en Ciencias en Génesis y Clasificación de Suelos, Francia. Profesor Investigador Adjunto, Colegio de Postgraduados-Campus Tabasco. Dirección: Per. Carlos A. Molina S/N, 86500 H. Cárdenas, Tabasco, México. e-mail: dapalma@colpos.colpos.mx

Sergio Salgado García. Doctorado en Ciencias en Fertilidad de Suelos. México. Profesor Investigador Asociado, Colegio de Postgraduados-Campus Tabasco, México.

PALABRAS CLAVE / Caña de Azúcar / Pasto / Selva / Vertisol /

Recibido: 03/02/2003. Aceptado: 29/05/2003

Resumen

 El estudio físico del suelo ha recibido atención por su importancia para la producción de caña de azúcar en forma sustentable. Se evaluó la densidad aparente (DAp) en un vertisol en los agrosistemas de caña de azúcar, pastos y selva mediana perennifolia. Para el muestreo de los de caña seleccionaron los entresurcos donde no hubo transito de equipo, donde pasaron camiones y donde paso la alzadora durante la cosecha. Se tomaron al azar 9 repeticiones de cada sitio por ciclo de cultivo. Para los agrosistemas de pasto y selva los muestreos se efectuaron al azar con seis repeticiones. La DAp entre 0-10cm de profundidad se determino con el método del cilindro. Los 11 tratamientos fueron analizados bajo un diseño completamente al azar y contrastes ortogonales. El suelo cultivado con caña sufre mayor compactación durante la cosecha, independientemente del ciclo de cultivo. El camión, por ser pesado produce mayor compactación que la alzadora. La DAp se incrementa según los ciclos de cultivo. Los promedios de DAp en los diferentes ciclos de caña no alcanzaron niveles críticos para las raíces (1,60g-cm³); no obstante, la DAp en el agrosistema de pasto es intermedia de la selva y la caña, lo que indica que estos suelos, por el agrietamiento en el periodo de seca y por su reciente formación, poseen buena capacidad de amortiguamiento y explica que durante 20 años su DAp solo se a modificado en 20% con respecto a la selva.

Introducción

El desarrollo vegetal es afectado por la degradación de la estructura del suelo, que influye en la relación aire-suelo-agua. Esta relación se asocia con el aumento de la densidad aparente y con el cambio en la distribución por tamaño de los poros. La densidad aparente (DAp) se define como el peso secado al horno de un volumen unitario de suelo incluyendo espacios porosos y expresado frecuentemente en g·cm-3 (Cavazos y Rodríguez, 1992). La DAp es más importante que la densidad de partículas para comprender el comportamiento físico de los suelos. En general, los suelos con baja DAp tienen condiciones físicas favorables, mientras que aquellos con DAp elevada poseen malas condiciones físicas, es decir mayor compactación. Una consolidación antropogénica es producida por el tráfico, el pisoteo y el laboreo inoportuno del suelo. La magnitud de esta consolidación depende de la intensidad, oportunidad y frecuencia de carga que soporta el suelo (Sommer, 1979).

Dentro del área del Plan Chontalpa, Tabasco, México, existen 54917ha de suelos vertisoles, cuyos factores limitantes para el uso agrícola son textura fina, permeabilidad lenta, manto freático elevado, mal drenaje superficial e inundación temporal (Palma-López y Cisneros, 2000). Estos suelos se encuentran cultivados con pastos (35%), caña de azúcar (25%), cacao (10%) y otros cultivos (19%), mientras que 11% son selvas y acahuales. El agrosistema de la caña de azúcar es uno de los más tecnificados y las labores, desde la preparación del suelo hasta la cosecha, requieren del uso de maquinaria agrícola que tiende a modificar características físicas del terreno (Salgado et al., 2001).

Las principales prácticas de cultivo que pueden contribuir al incremento de la DAp se pueden agrupar en dos períodos, el primero durante el inicio del cultivo (subsoleo, paso de cultivador de ganchos y fertilización), y el segundo durante el proceso de cosecha. En este último período el suelo sufre la mayor compactación por él transito de la alzadora, camiones o carretas, sin embargo este incremento en la densidad puede ser restablecido parcialmente por el subsoleo, cultivo y fertilización, y por el agrietamiento en la época de sequía en suelos vertisoles. Esta pérdida de la fertilidad física del suelo, debido a su importancia para mantener un cultivo sustentable de la caña de azúcar, ha sido tema de interés de muchos investigadores (Pacheco y Cortés, 1986; Braunack et al., 1993). Meléndez (1997) indica que no en todos los suelos se tiene el mismo nivel de compactación y éste varía con la época de lluvias, la carga animal y la textura del suelo, y se ha observado que el efecto de compactación generalmente se presenta en los primeros 10cm del perfil del suelo (Aina, 1979). Por su parte Howard y Singer (1981) al determinar DAp en varios suelos de selva, encontraron que el rango variaba de 0,51 a 1,49g·cm-3 y reportaron que todos los suelos de selva cambian su densidad aparente con la mecanización. También encontraron que la mayoría de las superficies de los suelos tropicales bajo vegetación natural mantienen densidades aparentes óptimas, relacionando esto con la buena estructura. Con la finalidad de generar mayor información acerca de la compactación del suelo que permita mejorar las practicas de cultivo de la caña de azúcar para obtener altos rendimientos de campo, en el presente trabajo se evalúa la DAp en los agrosistemas de caña de azúcar, pastos y selva mediana perennifolia.

Materiales y Métodos

Área experimental

El trabajo se realizó entre marzo 1998 y enero 1999 en el campo experimental del Campus Tabasco del Colegio de Postgraduados, situado en el km 21 de la carretera circuito del golfo Cárdenas-Coatzacoalcos, Tabasco, México, a 18ºN y 93º33'O, a 11msnm. El clima es caliente y húmedo, Am(i’)g, con temperatura media anual de 26ºC y precipitación media anual de 2163mm.

Características del suelo

Los suelos de los agrosistemas caña de azúcar, pasto y selva pertenecen a la unidad Vertisol serie Limón. Son suelos de reciente formación, de textura migajón arcilloso de color pardo grisáceo oscuro o café, y su manto freático se encuentra a baja profundidad (Palma-López y Cisneros, 2000).

Agrosistemas estudiados

Caña de azúcar. Para el cultivo de caña se seleccionaron los lotes C-8, E-3 y D-7, cultivados con la variedad Méx 69-290 en los ciclos vegetativos de plantilla, soca y resoca, respectivamente. Estos lotes han estado sujetos a las labores de subsoleo, barbecho, rastreo, surcado, cultivadora y fertilización mecánica como preparación del terreno; a las labores culturales barbecho, cultivadora de ganchos y fertilización en el ciclo de soca; y al tránsito de los equipos de cosecha: alzadora, camiones, tractores y carretas (Salgado et al., 2001). Durante la cosecha algunos surcos quedan fuera del tránsito del equipo, ya que en ellos se deposita la caña cortada, mientras que otros están sujetos al paso de camiones durante la carga de caña y otros al paso de la alzadora, la cual recoge la caña para depositarla al camión o carreta. Para el diseño de los tratamientos se utilizó un factorial 3x3 con 3 ciclos de cultivo y 3 sitios de tránsito de equipo de cosecha (sin paso, paso de alzadora y de camión), dando lugar a 9 sitios de muestreo.

Pasto. Se seleccionó el lote C-9 cultivado con pasto estrella de África (Cynodon plectostachyus), el cual ha estado bajo pastoreo desde hace 20 años.

Selva. El lote C-10 se encuentra ocupado con un manchón de selva mediana perennifolia de Canacohite (Bravasia integerrima), es un relicto de la vegetación natural de la región, y fue tomado como punto de referencia por no presentar ningún tipo de perturbación.

Muestreo

Los 11 tratamientos fueron muestreados al azar, a profundidad de 0 a 10cm, utilizando el método del cilindro de volumen conocido (Cavazos y Rodríguez, 1992). El número de repeticiones fue variable, para el cultivo de caña las muestras fueron tomadas en el espacio comprendido en el entresurco, donde habían pasado los equipos agrícolas durante la cosecha de caña, con nueve repeticiones por sitio. Para el caso del pasto y la selva, se tomaron seis repeticiones en zig-zag.

Variable de estudio

El peso seco del suelo se determinó en el laboratorio de análisis químicos de suelos, aguas y plantas (LASPA) del Campus Tabasco-Colegio de Postgraduados. Con la relación de peso de suelo seco y el volumen del cilindro, se obtuvo el valor de la densidad aparente.

Para caracterizar la fertilidad de los suelos de los agrosistemas se tomaron tres muestras compuestas por sitio, de acuerdo a los procedimientos descritos por Salgado et al. (1999). Las muestras fueron secadas a la sombra, molidas y tamizadas (2mm). Las determinaciones se realizaron en el LASPA con los métodos descritos por Jones et al. (1991).

Análisis estadístico

Se utilizó un diseño completamente al azar y contrastes ortogonales para las comparaciones especificas (Martínez, 1988) y los datos fueron analizados con el paquete SAS versión 6.11 para Windows (SAS, 1996).

Resultados y Discusión

Características de los suelos

Los suelos de los agrosistemas bajo estudio (Tabla I) se consideran de mediana fertilidad (Salgado et al., 1999). Los suelos cultivados con caña de azúcar presentaron acumulaciones de P, K y Ca, lo que se atribuyó a la fertilización química y a la quema del cañaveral antes de la cosecha. Por el contrario, los suelos de pasto y selva presentaron altos contenidos de MO y N.

Densidad aparente en los agrosistemas

Caña de azúcar. Los resultados del análisis de varianza (Tabla II) indican diferencias significativas entre los tratamientos. En la Tabla III se presentan los efectos que tiene el paso del equipo agrícola sobre el entresurco de la caña durante la cosecha. En la parte inferior de la Tabla se presentan los contrastes planteados y su significancía. El tratamiento sin equipo representa la DAp del suelo durante el desarrollo de la caña en los diferentes ciclos de cultivo (1,22g·cm-3), la cual se ve incrementada por él tráfico del equipo agrícola durante la cosecha sobre todo en aquellos entresurcos donde pasó el camión (1,37g·cm-3) con capacidad de carga de 8 a 9ton de caña. Lo anterior concuerda con lo señalado por (Salgado et al., 2001) quienes encontraron que en el período de cosecha el suelo sufre la mayor compactación por el tránsito de la alzadora, camiones y carretas; sin embargo este incremento en la densidad puede ser restablecido parcialmente por el subsoleo, cultivo y fertilización mecanizada, así como por el agrietamiento del suelo en la época de sequía al siguiente ciclo de cultivo. En los diferentes ciclos de cultivo se observó una tendencia ha incrementar la DAp independientemente del equipo usado; este incremento fue menor al 9%, en el caso más severo, ya que la alzadora no modificó la DAp (Braunack et al., 1998; Geddes et al., 1998).

Con relación a los ciclos de cosecha, se observó un incremento variable en la DAp, altamente significativo. Sin embargo, no se puede concluir que es acumulativo (Dey et al., 1997) ya que, contrariamente a lo esperado, en el ciclo de soca se presentó una mayor DAp que en el ciclo de resoca, donde este suelo cuenta con un ciclo más de cultivo (Tabla IV). Resultados similares fueron reportados por Pacheco y Cortés (1986) al observar que la DAp se incrementa (1,32g·cm-3) como producto del intenso laboreo agrícola al cual se somete este cultivo. Estos mismos autores detectaron que a los nueve años de cultivo el suelo presentó una reducción de la densidad, lo que indica que cuando la caña se voltea, como producto de la intensa mecanización del suelo (barbecho, rastreo pesado y subsoleo) se restablece nuevamente la densidad (1,18g·cm-3), para posteriormente incrementar a los 13 años.

No obstante que la DAp se incrementó con el tiempo, aun no se acerca al nivel crítico para las raíces señalado por Trouse y Humbert (1961), donde el total de espacio poroso decrece aproximadamente el 50% y el porcentaje de aire por volumen decrece a menos de 10%, en todos los suelos que trabajaron. Para un suelo de textura arcillo limosa lo anterior ocurre cuando la densidad aparente se incrementa de 1,06 a 1,57g·cm-3. Así mismo, Monteith y Banath (1965), Humbert (1974) y Braunack et al. (1998) encontraron que la declinación lineal del rendimiento al aumentar la compactación del suelo se debe al incremento en el número de cosechas mecánicas en condiciones de humedad. McGarry et al. (1997) después de evaluar cinco socas en un suelo Podzolico amarillo de Bundaberg, Australia, concluyeron que el suelo en el surco es menos duro, de menor densidad, y tiene más poros y microporos en comparación con el suelo del entresurco. Estas diferencias han permitido mantener una buena estructura del suelo, que ha permitido el cultivo de la caña de azúcar de manera sustentable. Braunack et al. (1993) reportaron que los equipos de alta flotación producen la máxima densidad aparente de 20 a 30cm de profundidad y el equipo convencional de 7 a 14cm. Así mismo estos autores mencionan que la mayor infiltración ocurrió en los campos donde se utilizó el equipo de alta flotación, con marcadas diferencias entre los sitios evaluados, y las pequeñas diferencias en el rendimiento fueron atribuidas al tipo de suelo, manejo y clima.

Algunas alternativas para mejorar la DAp de los suelos vertisoles son las rotaciones de leguminosas, que además de controlar algunos insectos y malezas produce un efecto benéfico sobre la compactación del suelo y ayuda a incrementar el rendimiento de caña de azúcar (Dey et al., 1997). Debido a la mayor compactación del entresurco por el tráfico de los equipos de cultivo y de cosecha es necesario, al momento de planificar el volteo de la cepa, trazar los nuevos surcos en el espacio comprendido en el entresurco del viejo cultivo de caña; de esta manera se asegura que el suelo tenga un periodo de alternancia que permita una distribución más homogénea en sus propiedades físicas (Salgado et al., 2001).

Pasto

En la Tabla V se presenta la media de la DAp para el agrosistema de pasto (1,22g·cm-3); se observa que la DAp fue similar al cultivo de caña en plantilla y menor que la DAp observada para los ciclos de caña soca y resoca. De ello se deduce que el pisoteo del ganado durante 20 años ha tenido poco impacto sobre la DAp, lo que concuerda con lo observado por Mazurak et al. (1960). Estos autores indicaron que para muchos suelos, 7 ó 8 años de pastos restauran las propiedades físicas hasta casi los niveles que tenía cuando virgen. Al respecto, Meléndez (1997) señaló que en la época de mayor precipitación en suelos muy arcillosos se puede presentar mayor compactación si se usan cargas animales altas; sin embargo, durante la temporada de seca el efecto de la carga puede ser mínimo, a pesar de que tengan cargas altas (Fryrear y McCully, 1972). En suelos de texturas con fuerte contenido de arena es probable que durante todo el año los problemas de compactación sean mínimos o no se presenten; se ha encontrado que el efecto de compactación generalmente se presenta en los primeros 10cm del perfil del suelo. Una manera de aliviar el problema de compactación sería realizando el subsoleo cruzado, junto con la aplicación de dosis altas de N en la época de lluvias para incentivar el crecimiento del pasto (Chandler et al., 1967) y la reducción de la carga animal (Chandler y Silva, 1960).

Selva

En la Tabla V se presenta la media de la DAp para la selva. Tal como se esperaba, este suelo, por estar en un estado clímax de vegetación, presentó la menor DAp (1,02g·cm-3) en comparación del pasto y los diferentes ciclos de cultivo de la caña de azúcar. Resultados similares fueron reportados por Pacheco y Cortés (1986) y McGarry et al. (1997). Por su parte Howard y Singer (1981), al determinar las densidades aparentes de varios suelos de selva, encontraron que el rango varía de 0,51 a 1,49g·cm-3 y además mencionan que todos los suelos de selva cambian su DAp con la mecanización. También concluyen que la mayoría de las superficies de los suelos tropicales bajo vegetación natural mantienen densidades aparentes óptimas, relacionando ésto con la buena estructura, aún cuando sea poco resistente a la fuerza a que son sometidos cuando se mecanizan y cultivan.

Algunas prácticas de manejo del suelo pueden mantener las condiciones de DAp que posee un suelo de selva virgen son la labranza de conservación y el uso de cobertura con residuos de cultivos (Lal, 1976). Las observaciones indican que la mayoría de los suelos tropicales bajo vegetación de selva tienen la habilidad de absorber agua a velocidades rápidas, propiedad que se pierde al dedicar esos suelos a cultivo continuo. Dicha pérdida al parecer es debida a la eliminación de materia orgánica y su consecuente reducción en la actividad biótica, a la exposición directa a las gotas de lluvia con la subsecuente reducción de los agregados, y a el taponamiento de los macro y microporos por la escorrentía que lleva en suspensión materiales finos (Wilkinson, 1975; Aina, 1979).

Conclusiones y Recomendaciones

El suelo cultivado con caña de azúcar sufre mayor compactación durante la cosecha, independientemente del ciclo de cultivo. El camión, por ser el más pesado de los equipos que transitan por el entresurco durante la cosecha de caña, produce mayor compactación en comparación la alzadora. La DAp tiende a incrementarse conforme a los ciclos de cultivo, siendo este incremento variable. Los valores promedio de la DAp en los diferentes ciclos de caña no alcanza los niveles críticos para las raíces. No obstante, la DAp encontrada en el agrosistema de caña superó a la DAp del pasto y la selva. La DAp encontrada para el agrosistema de pasto se considera intermedia entre la selva y la caña, lo que indica que estos suelos por el agrietamiento que sufren en el período de seca y por ser de reciente formación, poseen una buena capacidad de amortiguamiento ya que durante 20 años su DAp se ha modificado apenas en un 20% con respecto a la selva.

Para mejorar las condiciones físicas de los suelos cañeros se recomienda establecer rotaciones de leguminosas. Debido a la mayor compactación del entresurco por el tráfico de los equipos de cultivo y de cosecha, es necesario, al momento de planificar el volteo de la cepa, trazar los nuevos surcos en el espacio comprendido en el entresurco del viejo cultivo de caña, de manera de asegurar que el suelo tenga un periodo de alternancia que permita una distribución más homogénea en sus propiedades físicas. En los pastizales se debe realizar el subsoleo cruzado y aplicar altas dosis de N en la época de lluvias y reducir la carga animal.

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