Date post: | 27-Jan-2016 |
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Ing Agr. M Sc. Carina R. ÁlvarezCátedra de Fertilidad y Fertilizantes
Facultad de Agronomía Universidad de Buenos Aires
“Calidad física del suelo”
Ambiente favorable para el desarrollo de raíces y la biota edáfica
Suministrar agua- amortiguar déficit hídricos
Resistente a la degradación
Funciones básicas del suelo Evaluación Ambiente favorable, profundidad efectiva y capacidad de enraizamiento
Profundidad al Bt o toscaDensidad aparenteCompactación relativaResistencia a la
penetraciónPerfil cultural
Aireación MacroporosidadEncostramiento superficial Rasgos redoximórficos
Suministro de agua y amortiguación de deficiencias hídricas
Cobertura (viva o muerta)Humedad del sueloLámina de agua útilInfiltración
Estabilidad o resistencia a la degradación Cobertura (viva o muerta)Estabilidad estructuralPendiente
Espesor horizonte A
Densidad aparente
Densidad aparente relativa
Resistencia a la penetración
Porosidad y macroporosidad
Infiltración
Cobertura
Estabilidad estructural
Materia orgánica total y partículada
Ambiente favorableSuministro de aguaAmortiguar déficit hídricos
Resistir la degradación
Características de las determinaciones físicas
• Requiere personal entrenado • Requieren tiempo, gran parte a campo• Instrumental de muestreo• No es un servicio difundido • Falta estandarización• Humedad dependiente• “Lo esencial es visible a los ojos”
Propiedad Características Umbrales
Densidad aparente
(método del cilindro)
Sencillo
Bajo costo
Depende de la textura
Depende carbono orgánico
Franco arenoso >1.6 t m-3
Franco; franco-limoso >1.4 t m-3
Arcilloso; franco-arcilloso >1.3 t m-3
Dapcrítica (tm-3)= 1.52-0.0065 * arc (%) (Pillatti, de Orellana 2000)
Porosidad total Se calcula a partir de la densidad aparente según:
PT (%)= 100*(1-DAP/DPART)
DPART= 2.6 t m-3
< 50 %
Macroporosidad
Porosidad de aireación
Hvolsat-Hvolcc < 10 %
Propiedad Características Umbrales
Densidad aparente relativa
(ASTM, 1982)
DAP REL %= (DAP/DAP MAX)*100
Independiente textura y C orgánico
Test de Proctor (no rutinaria)
Sino;DMAX (t m-3)= 1.44 – 0.033 MOS (%) +0.00297 ARENA (%) + 0.039 MANEJO;
n= 62 y R2= 0.78 (Micucci et al, 2006)
Optimo: 75-88 %
Resistencia mecánica
Penetrómetros-Instrumental específico
Medida puntual- Alta variabilidad
Depende de la humedad
Distintos ángulos
Punta de 30º >2-3 MPa
Punta de 60º >6 MPa
(Pilatti, de Orellana 2000)
Corregir por humedad
Interesa su valor durante el desarrollo radical
Infiltración
Metodología rápida USDA (1999)
Rápida; Variable;
Relacionada con la orientación de poros superficiales,
Puede tener problemas por derrame lateral
Aplicación con fines comparativos
Resistencia a la penetración Penetrómetro
Propiedad Características UmbralesCobertura superficial
(porcentaje y masa)
Cuerda con marcas a intervalos regulares. Cuadrantes de rastrojo.
Sencillo, sin costo
< 60 % (control de erosión), mayor valor crítico para control de evaporación
Diversos métodos
No es un análisis de rutina
Alta relación con el carbono orgánico
Relacionado limo
Comparativo,
O con umbrales
Según
metodología
Carbono orgánico
Carbono particulado
>53µm
Densidad aparente
Inestabilidad estructural
Densidad aparente máxima
CO determinación de rutina (baja sensibilidad)
Carbono partículado no rutinario (alta sensibilidad)
<1.7 a 2 % de C orgánico
Relacionado con los valores críticos de la IE, DAPMAX.
De trabajos de la región de Gomez et al 2001; Álvarez et al. 2006; Micucci et al. 2006; Pilatti, Orellana 2000
Dependiendo del contenido de limo
In/Estabilidad estructural
Distintos objetivos: distintas referencias
Situación/es manejo A
Situación/es manejo actual
Situación/es manejo actual
Situación/es establecimiento A
VS.
Situación/es manejo B
Situación/es prístino
Valores suelo ideal o límites críticos
Situación media, mín, máx grupo
Situación/es actual Situación/es futuroVS.
Comparación temporal (filmando una película)
Comparación puntual (tomando una fotografía)
Calidad de suelos: Un estudio a escala regional
Caracterizar a escala regional el estado de la calidad de los
suelos bajo distintos sistemas de labranza, utilizando
situaciones cuasi-prístinas como referencia.
Seleccionar un conjunto mínimo de variables que resulten
sensibles a los distintos manejos para monitorear cambios
en la salud del suelo.
Objetivos
Materiales y métodos
Ubicación
Capítulo 1
Materiales y métodos
Factores evaluados
Momento de muestreo: barbecho invernal
Manejo
Clase textural
Referencia n=6
LC n=18
SD= 21
Franco n= 20
Franco limosos/franco arcillo limoso n= 25
Capítulo 1
Materiales y métodos
Determinaciones
► Textura; ►Espesor del horizonte A; ► Estructura superficial
► Carbono orgánico total, C particulado (>53µm) y C resistente (<53 µm)
► Inestabilidad estructural (cambio del diámetro medio ponderado)
► Densidad aparente
► Compactación relativa (Densidad aparente/D máxima Proctor)
► Resistencia a la penetración; ► Número de lombrices; ► Infiltración
► Humedad edáfica
Análisis estadístico
► ANOVA; DMS
► Regresiones simples o múltiples (Stepwise)
Table 2: Thickness of A horizon and main measured soil properties in the top 0-15 cm depth.
A
thickness TOC POC ROC CS SI BD MAXBD RC PR
cm ——————— g kg-1 ——————— Mg ha-1 mm _______ Mg m-3 ____ % MPa Soil management
Non-cropped Mean 30.3 27.47 a 9.5 a 17.97 44.78a 0.317 a 1.10 a 1.41 77.5 a 2.61 n= 6 SE 1.4 0.86 1.56 1.21 1.79 0.090 0.03 0.006 2.4 0.47
Min 26.0 24.60 5.37 12.75 38.35 0.080 0.95 1.39 66.0 1.58 Max 35.5 30.40 15.08 21.69 50.63 0.687 1.15 1.44 81.8 4.35
CT Mean 26.8 20.16 b 4.66 b 15.50 35.76b 0.723 b 1.19 b 1.41 83.7 b 2.13 n= 18 SE 1.1 0.60 0.44 0.52 1.24 0.087 0.06 0.010 1.09 0.16
Min 17.8 15.49 2.12 10.81 28.65 0.102 1.06 1.34 78.4 1.35 Max 39.2 24.29 8.42 19.96 42.97 1.400 1.33 1.50 96.4 3.91
NT Mean 26.0 19.62 b 4.65 b 14.97 34.32b 0.573 ab 1.19 b 1.42 83.6 b 2.65 n= 21 SE 0.8 0.70 0.30 0.64 0.95 0.049 0.02 0.010 1.2 0.13
Min 18.7 14.86 1.93 10.82 28.91 0.174 1.03 1.34 73.7 1.83 Max 33.5 27.82 7.71 21.77 44.21 0.970 1.33 1.52 96.7 4.54
p value 0.09 <0.001 <0.001 0.07 <0.001 0.030 0.02 0.839 0.03 0.08 Textural group
Loam Mean 26.8 21.65 6.34 15.30 37.16 0.498 1.17 1.45 80.0 2.46 n= 20 SE 0.8 0.86 0.55 0.68 1.13 0.063 0.02 0.006 0.9 0.16
Min 18.7 15.98 2.71 10.81 29.84 0.080 0.95 1.41 66.0 1.52 Max 33.5 28.08 15.08 21.77 46.38 0.973 1.25 1.52 85.2 4.54
Silty Loam / Mean 27.0 20.28 4.47 15.81 35.6 00.680 1.18 1.39 85.1 2.41 Silty Clay Loam SE 1.0 0.75 0.48 0.52 1.33 0.064 0.01 0.004 1.09 0.15
n= 25 Min 17.8 14.86 1.93 10.82 28.56 0.183 1.03 1.34 74.4 1.35 Max 39.2 30.43 12.93 19.96 50.63 1.400 1.33 1.42 96.7 4.35
p value 0.49 0.45 0.03 0.46 0.98 0.170 0.26 <0.001 0.004 0.90 Soil management x Textural group Interaction
p value 0.25 0.67 0.46 0.76 0.21 0.27 0.65 0.08 0.92 0.83 Thickness of A horizon (A thickness), total organic carbon (TOC), particulate organic carbon (POC), resistant organic carbon (ROC), carbon stock (CS), structural instability (SI), bulk density (BD), maximum bulk density by Proctor test (MAXBD), relative compaction (RC), penetration resistance (PR). NT: no-till soils and CT: conventionally tilled soils; Non-cropped: quasi-pristine situations.Different letters within each
Correlación
Coeficiente de correlación entre pares de indicadores de calidad de suelo (p<0.01)
Carbono orgánico total (COT), carbono orgánico particulado (COP), carbono orgánico resistente (COR), inestabilidad estructural (IE), densidad aparente (DAP), compactación relativa (CR) y resistencia a la penetración (RP).
Espesor A Arcilla Limo TOC COP COR IE DAP CR PR Arcilla 1 Limo 0.66 1 COT 0.40 1 COP -0.47 -0.31 0.68 1 COR 0.74 1
IE 0.45 -0.53 -0.45 1 DAP -0.61 -0.49 -0.38 1 CR 0.42 -0.61 -0.55 0.89 1 RP 1
EstratificaciónEstratificación
0
1
2
3
4
5
CO > 53 µm RESPMIC CO < 53 µm COT
Re
lac
ión
0-5
cm
/5-1
5 c
mCuasi pristino
Siembra Directa
Laboreados
•Relación entre el contenido de la fracción orgánica de 0 a 5 cm respecto de 5 a 15 cm.
•SD y Cuasi prístino: Enriquecimiento superficial fracciones más activas del CO.
•Incrementaría estabilidad estructural superficial, atenuando procesos erosivos.
Índice de estratificaciónÍndice de estratificación
y = 4.43 e-0.104 x
r2 = 0.36
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 5 10 15 20 25 30 35
TOC (g kg-1)
SI
(mm
)
y = 1.09 e-0.145 x
r2 = 0.32
0 5 10 15 20 25 30 35
POC (g kg-1)
0 5 10 15 20 25 30 35
ROC (g kg-1)
NTCTUncropped
Relación negativa entre la inestabilidad estructural con el COT y CO>53µm
El modelo de regresión linear múltiple que obtuvo mejor ajuste fue:
∆DMP= 0.547 + 0.0015*limo – 0.0418*CO>53µm – 0.0338*CO< 53µm;
R2= 0.41; las variables independientes están expresadas en g kg-1 de suelo.
31 %41 %
20 %
Componentes del carbono e inestabilidad estructuralComponentes del carbono e inestabilidad estructural
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
10 15 20 25 30 35 40
COT (g kg-1)
DE
NS
IDA
D A
PA
RE
NT
E (
Mg
m-3
) 0-5 cm
5-15 cm
DAP (Mg m-3)= 1.2666 - 0.00846*TOC (g kg-1)+ 0.1299*Prof R2= 0.59; P<0.001
DAP (Mg m-3)= 1.29-0.01457 * CO> 53µm (g kg-1) - 0.000523 ARC (g kg-1)+ 0.12136*Prof
•La densidad aparente
estuvo relacionada con COT
y la profundidad.
•Sin embargo COT puede
reemplazarse por CO>53
µm sin perder ajuste.
•PROF: variable dummy;
valor 0 para 0-5 cm y 1 para
5-15 cm.
Componentes del carbono y la densidad aparenteComponentes del carbono y la densidad aparente
Resistencia a la penetración
RP (MPa) = 3.56-0.0737 humedad (%)+ 0.77 SL
R2 = 0.53; P< 0.001
0
1
2
3
4
5
6
10 15 20 25 30 35 40
Contenido de humedad (%)
Re
sis
ten
cia
a la
pe
ne
tra
ció
n (
MP
a)
SD LC
•Relación inversa con humedad.
•De 0-5 cm SD > resistencia LC
•≠ ordenada al origen; = pendiente
•SD: ↑resistenia no asociado a ↑DAP
•Endurecimiento no densificación
•Combinación + tránsito
+ ausencia de remoción
+ consolidación
Capítulo 1
Resultados y discusión
0
50
100
150
200
250
300
350
Franco Franco limoso/arcillolimoso
Infi
ltra
ció
n (
mm
h-1
) SD LC
10 5 11 11• Suelos francos SD laboreados, aunque SD tendencia > infiltración
• Suelos franco-limosos y franco arcillo limosos SD << Laboreados
• En SD presencia de estructura superficial laminar
• Dominio de poros horizontales
Agregación laminar en los primeros cm.
•Interacción labranza x textura
PR
Athickne
BD
TOC
RC
POC
ROC
SI
Soil man
Axis 1A
xis
2
42 %
15 %
Cuasi pristinos
Agrícolas
Shaded squares are no-till soils (NT), open triangles are
conventionally tilled soils (CT);
and solid circles are uncropped or quasi-pristine
situations.
PR
Athickne
BD
TOC
RC
POC
ROC
SI
Soil man
Axis 1A
xis
2
42 %
15 %
Cuasi pristinos
Laboreados
Siembra directa
Shaded squares are no-till soils (NT), open triangles are
conventionally tilled soils (CT);
and solid circles are uncropped or quasi-pristine
situations.
Conclusión
0
0.5
1
1.5
2
2.5
RP
DAP
COT
CRCOP
COR
IE
REFERENCIA
0
0.5
1
1.5
2
2.5
RP
DAP
COT
CRCOP
COR
IE
REFERENCIASDLC
Deterioro físico y disminución del componente orgánico y sus fracciones por el uso agrícola.
SD muesta cierta recuperación de la estabilidad estructural, pero se registran aumentos en la resistencia a la penetración y un comportamiento diferencial de la velocidad de infiltración según la textura del suelo.
CO>53µm resultó un indicador sensible a las distintas prácticas de manejo.
Permite explicar la variación favorables de la estabilidad estructural y la densidad aparente independientemente del manejo.
Resulta de interés para monitorear cambios introducidos por el manejo en el corto plazo; a la infiltración y resistencia a la penetración.
Conclusión
- 35 experimentos
- Todo igual excepto el sistema de labranza
- Distintos sistemas de labranzas: PT; RT y NT
- NT Y RT se agruparon como limited tillage (LT) para gráficos
- Distintos años.
Materiales y métodos
Densidad aparenteResistencia a la penetraciónInfiltraciónHumedad de suelo en momento críticoContenido de nitratosRendimiento Alguno fert otros no
Densidad aparenteDensidad aparente
Comparación entre el valor de PT con LT; puntos llenos NT; puntos vacíos RT
- LT 4% más que PT; NT > RT sig no da %; hasta densidad 1.3 g ml-1
Resistencia a la penetraciónResistencia a la penetración
Comparación entre el valor de PT con LT; puntos llenos NT; puntos vacíos RT
-LT mayor que PT; NT > RT sig. Alta sensibilidad, diferencia muy marcada. Los tres sistemas se diferencian: NT>RT>PT.
Inestabilidad estructuralInestabilidad estructural
Comparación entre el valor de PT con LT; puntos llenos NT; puntos vacíos RT
-LT menor que PT; PT 70> LT; Alta sensibilidad, diferencia muy marcada. Los tres sistemas se diferencian: NT<RT<NT
Comparación entre el valor de PT con LT; puntos llenos NT; puntos vacíos RT
-LT mayor que PT; NT > RT. Mayor diferencia a mayores tasas
InfiltraciónInfiltración
Comparación entre el valor de PT con LT; puntos llenos NT; puntos vacíos RT
-PT = RT; NT > RT y PT. 16 mm más. Mayor diferencia en arenosos (18 mm) menor en finos (9 mm)
Humedad Humedad
ConclusionesConclusiones
• En SD mejora estabilidad (resistencia a la degradación).
• Endurecimiento y densificación.
• SD mejora infiltración contradicción con trabajo regional. Evaluar este factor con particular atención.
Buenas prácticas agronómicas relacionadas con las propiedades físicas
Sostener buenos niveles de carbono orgánico especialmente particulado
DMAX (t m-3)= 1.44 – 0.033 MOS (%) + 0.00297 ARENA (%) + 0.039 MANEJO; n= 62 y R2= 0.78; MANEJO: 0 pastura y monte, 1 siembra directa y 2 suelos laboreados (Micucci et al, 2006)
y = 4.426 e-0.1041x
R2 = 0.36
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0
COT (g kg-1)
D d
iám
etr
o m
ed
io p
on
de
rad
o
y = 1.086 e-0.1451x
R2 = 0.319
0.0 4.0 8.0 12.0 16.0
CO > 53 mm (g kg-1)
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0
CO < 53mm (g kg-1)
Siembra DirectaLaboreadosCuasi Pristino
INESTABILIDAD ESTRUCTRAL
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
10 15 20 25 30 35 40
DAP (Mg m-3)= 1.2666 - 0.00846*TOC (g kg-1)+ 0.1299*Prof R2= 0.59; P<0.001
DAP (Mg m-3)= 1.29-0.01457 * CO> 53µm (g kg-1) - 0.000523 ARC (g kg-1)+ 0.12136*Prof
Controlar el transito
Resistencia a la penetración e infiltración
CHC (%)= 21.61 + 1.859 MOS (%) – 0.101 Arena (%); R2= 0.64; P<0.001
Transito controlado en el lote
No transitar con contenido cercanos al contenido hídrico critico
CHC: Contenido de humedad del suelo donde se produce se alcanza la DMAXTest Proctor
Variables Unidad Media Mínimo Máximo
MOS % 3.95 0.986 10.5
Arena % 36.25 7.3 77.3
Arcilla % 22.8 6.1 40.7
DMAX t m-3 1.46 1.1 1.76
CHC % 25.23 15 43.1 (Micucci et al, 2006)