Introducción

Las propiedades físicas del suelo determinan la disponibilidad de oxígeno y movimiento de agua en su perfil, estas pueden ser modificadas por la forma de preparación utilizada para la siembra, con importante repercusión en su estructura, calidad bioquímica y en la fertilidad. En los Llanos venezolanos se utiliza la labranza superficial altamente mecanizada para la siembra del algodón en condiciones de humedad no adecuadas, esto ha hecho que se manifiesten graves problemas de degradación física como compactación, erosión y sellado superficial, trayendo como consecuencia un enraizamiento superficial en las plantas del algodón y alta proliferación de raíces en los primeros 15 cm, afectando la productividad del cultivo. Algunos investigadores señalan que en los sistemas donde se perturba al suelo con el sistema tradicional, se consiguen mejores propiedades físicas (mayor macroporosidad y conductividad hidráulica, y menor densidad aparente) en la capa sometida a la labranza que con los sistemas conservacionistas. (Bravo et al., 1997). Pero desde el punto de vista de la sustentabilidad y sostenibilidad y el uso del recurso natural suelo, este no es un sistema racional ya que compromete su uso para las generaciones futuras. En ese sentido, se pretende el uso de un sistema de preparación que genere un suelo que les ofrezca a los cultivos bajos valores de densidad aparente, bien aireados, disponibilidad de agua, con buen drenaje y buena penetración y desarrollo de las raíces.

La forma de preparación genera modificaciones en la densidad aparente, el espacio poroso, y la resistencia a la penetración de las raíces, igualmente condiciona la retención de humedad para los cultivos. En Venezuela, al considerar a la humedad del suelo como consecuencia de la forma de preparación, Hernández et al. (2000), encontraron mayor contenido de humedad con la siembra directa en la época lluviosa que con la labranza convencional; por su lado, Frugulleti y Centeno (2005), detectaron un aumento en la retención de la humedad del suelo al incrementar el número de pases de rastra (labranza convencional.)

En relación a la densidad aparente, en el Chaco, Argentina (Prause y Soler, 2001) observaron que el valor de la misma fue mayor en la siembra directa que en labranza convencional, coincidiendo con lo encontrado por (Changas et al., 1994), quienes atribuyeron ese comportamiento a la forma tradicional de preparación por el reiterado paso de las maquinarias agrícolas cuando el suelo estaba aún demasiado húmedo. En México, Gutiérrez et al., 2001, después de seis años de manejo, detectaron diferencias en la densidad aparente entre labranza cero y labranza convencional, tanto al inicio como al final del ciclo, con valores de 1,05 y 1,30 Mg/m³, para labranza convencional y labranza cero, respectivamente. En un suelo de textura franco arenosa, Bravo y Florentino, 1999, reportaron diferencias en el cambio de la densidad aparente entre la preparación tradicional y a la conservacionista en todas las profundidades estudiadas observadas en el muestreo temprano, mientras que, en un muestreo posterior, se observaron valores más bajos de densidad aparente en labranza mínima que en labranza convencional. Cabrera et al. (1990), encontraron los mayores valores de densidad aparente a las profundidades de 0 y 15 cm, respectivamente, con el sistema de labranza mínima y no observaron cambios en la densidad aparente con diferentes implementos de labranza convencional.

El espacio poroso, se refiere al porcentaje del volumen del suelo no ocupado por sólidos, recordando que el volumen del suelo está constituido por 50 % materiales sólidos (45 % minerales, 5 % materia orgánica) y 50 % de espacio poroso, este último puede ser modificado con la forma de preparación utilizada. En ese sentido, Rivas et al. (1998), observaron que, a menor profundidad estudiada, con el tratamiento labranza mínima se presentó una menor proporción de macroporos que en sistemas convencionales, además que la roturación de los residuos orgánicos incorporados incrementa los poros mayores de 15 micras; además, a una mayor profundidad, la microporosidad fue más alta con la labranza mínima que con la convencional. En otro estudio para comparar formas de labranza (Lugo, 2000), se encontró los siguientes valores de porosidad total: arado con disco 57,4 %, arado de cincel y rastra pesada 55,6 % y 54,7 % con la labranza cero. La presencia de una mayor macroporosidad en las capas superficiales representa una interrupción en el ascenso del agua capilar, por lo que durante las épocas en que se presenten déficits de agua, hay una restricción de aprovechar la humedad en las capas más profundas. Bajo siembra directa ocurriría lo contrario, por lo que durante la época seca las plantas podrían tener una mayor disponibilidad de agua. (Ospina et al., 2011).

La resistencia a la penetración permite evaluar la oposición que presenta el suelo al desarrollo de las raíces de los cultivos, la misma es causada por la presencia de capas compactas y/o a la baja porosidad, lo cual resulta del producto de la suma de la densidad aparente, contenido de humedad y el tamaño de las partículas del suelo, entre otras. Al analizar la resistencia mecánica, Bravo y Florentino (1999), observaron que, indiferentemente del sistema de labranza, los valores de resistencia mecánica aumentan con la profundidad, también encontraron que los valores más bajos de este parámetro en el tratamiento la labranza mínima más subsolado y residuos de crotalaria en todos los momentos de muestreo y las diferentes profundidades estudiadas.

Los autores infieren que la menor resistencia podría deberse al mayor contenido de humedad del suelo al momento del muestreo que a los valores más bajos de densidad aparente generados por dicho tratamiento. En la investigación desarrollada por (Rivas et al., 1998), encontraron que la variable resistencia mecánica mostró diferencias entre tratamientos en los estratos 0-10 y 10-20 cm, al momento de la siembra; además que con la labranza mínima se observan valores mayores que con la labranza convencional, debido a que al disturbar el suelo se reduce la resistencia a la penetración. Asimismo, se observó que a medida que se profundiza se incrementa la resistencia mecánica del suelo.

En otro estudio, evaluando el efecto de los sistemas de labranza sobre algunas propiedades físicas de un suelo Vertisol durante cuatro años de manejo (Gutiérrez et al., 2001) encontraron que la resistencia mecánica mostró diferencias entre tratamientos; así, la labranza cero, al inicio del ciclo y a 10 cm de profundidad presentó valores de 1,5 MPa, mientras que en los tratamientos labranza convencional y labranza mínima más subsolado fue menor que 1,0 MPa, al final del ciclo del cultivo.

Al observar que se puede producir un efecto negativo sobre el suelo con la forma de preparación tradicional para cultivar del algodón (en términos de sustentabilidad y sostenibilidad), se propuso comparar el efecto sobre el suelo que producen la mínima labranza ML y la labranza convencional LC, sobre las variables físicas densidad aparente, contenido de humedad, porosidad y resistencia a la penetración de las raíces, que permita recomendar la de mejor desempeño para el suelo, para el cultivo y para la sociedad. El uso de ML para el cultivo de algodón en los Llanos venezolanos, permitiría hacer un uso más racional del recurso suelo evitando su degradación, también permitirá incrementar el conocimiento de los agricultores sobre la mínima labranza, la cual se pudiera utilizar para cultivar otros rubros como el maíz, girasol, soya y algunos otros que forman parte de la rotación de cultivos más común en esa entidad.

Materiales y métodos

Área de estudio

La investigación se realizó en el Campo Experimental de Turén (INIA), estado Portuguesa, Venezuela; ubicado geográficamente en las coordenadas 9º16'49'' latitud norte y 69º57'14'' longitud oeste, y a una altitud de 215 m s.n.m.; durante el ciclo de siembra del año 2012 (julio 2012-febrero 2013). El clima de la zona corresponde a clima tropical de sabana, según Köppen (Wikipedia, 2017); y está caracterizado por una precipitación promedio anual de 1.432 mm y una temperatura media anual de 27,1ºC (Velásquez et al., 2007). Según este mismo autor, el suelo de esa localidad es un Inceptisol, clasificado como Fluventic Haplustepts (francosa gruesa, mixta, isohipertérmica). El diseño de campo fue el de bloques al azar, con tres repeticiones, teniendo la unidad experimental una superficie de 360 m2, con hileras de 10 m, separadas a 1 m, cosechándose para el estudio 8 m de las 34 hileras centrales. Se evaluaron 2 tratamientos de preparación del suelo para la siembra: (i) labranza convencional (LC), consistente en cuatro pases de rastra a la profundidad de 20 cm, previo a la siembra, y (ii) mínima labranza (ML) o sin laboreo, consistente en plantar el cultivo sin preparación del suelo.

Se sembró la variedad de algodón SN-290 de uso comercial. Previo a la siembra, las parcelas fueron acondicionadas con un pase de rotativa y la aplicación de herbicida sistémico Glyfosato (4 l/ha). Se aplicó una fertilización al momento de la siembra de 300 kg/ha de una fórmula completa 12-24-12, equivalentes a unos 36, 72 y 36 kg/ha de N, P2O5 y K2O, respectivamente. A los treinta días después de la siembra se efectuó un entresaque dejando unas cinco plantas por metro lineal, para una densidad final de 50.000 plantas/ha, en ese momento se realizó un reabono con úrea a razón de 150 kg/ha, colocando el fertilizante en bandas a 4 cm de profundidad. Se realizaron dos muestreos de suelo, uno al momento de la siembra del cultivo y otro, al momento de la cosecha, a tres profundidades de suelo: 0 - 10; 10 - 20 y 20 - 30 cm, para estudiar las variables físicas: humedad, densidad aparente, porosidad y resistencia a la penetración, siendo procesadas según la metodología descrita por Pla (1983).

Las variables: humedad, densidad aparente y macroporosidad se determinaron mediante el método gravimétrico y posteriormente volumétrico, utilizando el cilindro de toma muestra tipo Uhland de 5x5 cm. Se tomaron tres muestras por tratamiento por repetición generando un total de dieciocho muestras, para el análisis de las muestras además se utilizaron la mesa de tensión y plato de porcelana de 0,1 bar (Pla, 1977).

Para la medición de la resistencia a la penetración se utilizó el penetrómetro de impacto con punta cónica Mod. Plana, cuyos valores fueron transformados con la curva de penetrómetro de impacto (Pla, 1983) en Mpa/m³, correspondiendo a 1 unidad MPa a dos golpes dados por el instrumento en cada punto.

Las muestras de suelos recolectadas se analizaron en el Laboratorio de Suelos de INIA Portuguesa, utilizando la metodología de Pla (1977).

Con los valores del peso del suelo obtenido mediante este método, se determinaron la densidad aparente (ecuación 1) y porosidad (macro y micro poros) del suelo (ecuación 2), porosidad total (ecuación 3), también se estimó el volumen de suelo (ecuación 4), y macroporosidad (ecuación 5). (Pla 1983).

Densidad Aparente (Da) = a / v (1+W/100)   (1)

Donde, (a): peso de suelo; W: % de humedad; v = volumen añadido (+- 50cc).

Pt = M + u, a-Da= d/v   (2)

M= macroporosidad y u= microporosidad;

B-Porosidad Total: a-(c+d)/d   (3)

V = % volumen del suelo;

C.- Mp = a – v / v * 100   (4)

a - Da = d/v; Da=densidad aparente,

donde: Mp = Ds-Da/Da;

donde Ds=Densidad real del suelo y Da=Densidad aparente del suelo   (5)

Donde v › 15µ; corresponden a los macroporos

Para realizar los análisis estadísticos fue utilizado el paquete Statistics 8.0 (2017) versión libre.

Resultados y discusión

En la tabla I, se presentan las características físico-químicas del área experimental resultantes del muestreo de suelo en al campo antes de iniciar el experimento y procesados en el Laboratorio de Suelos del INIA-Yaracuy.

Contenido de humedad en el suelo

En el experimento no se detectaron diferencias en contenido de humedad entre los sistemas de labranza al momento de la siembra en las tres profundidades de suelo estudiadas (tabla II), este comportamiento se atribuye a que la precipitación total durante ese año, previo a realización del estudio, fue de 1.574,1 mm, lo cual permitió recargar el perfil del suelo. Solamente se detectaron diferencias estadísticas (p<0,01) entre tratamientos al momento de la cosecha, para los tres estratos de suelo, siendo ese contenido mayor con la forma de preparación ML (tabla III) en las tres profundidades de suelo evaluadas, este comportamiento sugiere que esta forma de preparación de suelos permite almacenar más humedad en el perfil del suelo cuando ya no hay precipitación, lo cual es beneficioso para el algodón que al final de su ciclo dependerá de la humedad almacenada en el suelo, ya que en ese momento no ocurre precipitación. Estos resultados coinciden con lo reportado por (Bravo y Florentino, 1999), quienes señalan que en el tratamiento ML hubo mayor almacenamiento de humedad al final de su experimento, contrariamente (Frugulleti y Centeno, 2005) encontraron mayor retención de humedad con LC al aumentar el número de pases de rastra.

Densidad aparente

En la tabla IV, se nota que solamente se detectaron diferencias significativas (p<0,01), entre ML y LC en los estratos 0-10 y 10-20, tanto al momento de la siembra como en la cosecha (tabla II), y no se encontraron diferencias entre las épocas de muestreo; este resultado sugiere que, al realizar la preparación de suelos hasta la profundidad de 20 cm, se produce una la disminución del valor de la densidad aparente en el tratamiento LC al comparar con ML. Los resultados de este estudio difieren con lo reportado por otros autores Cabrera et al. (1990), Landìnez (1996), Bravo y Florentino (1999), y Gutiérrez et al. (2001), ya que en sus estudios detectaron diferencias entre épocas de muestreo con una disminución del valor de Da al momento de la cosecha en el tratamiento ML; igual razonamiento se deduce con los resultados de Prause y Soler (2001), quienes encontraron mayores valores de Da en el sistema LC al momento de la cosecha, lo cual atribuyeron al paso de maquinaria pesada cuando aún el suelo estaba húmedo.

disminución no fue detectada estadísticamente; sin embargo, esta menor proporción de macroporos en el tratamiento LC coincide con lo señalado por Rivas et al. (1998) y Ospina et al. (2011). En consecuencia, la mayor macroporosidad del tratamiento LC, interrumpiría el ascenso del agua que se encuentra almacenada en las capas profundas del suelo Ospina et al. (2011), la cual no estaría disponible para el algodón, cuando se presente la época seca.

atribuye a la perturbación que se causa en el suelo con el tratamiento LC, lo cual favorece la penetración. Por su lado, para la profundidad de 20-30 (tabla II) se detectaron diferencias tanto al momento de la siembra como al momento de la cosecha, para ambos tratamientos, siendo mayor para LC al momento de la cosecha.

mayores a 3 MPa, no hay penetración de raíces del algodón, además, que con valores RP de 0,7MPa, el algodón solo alcanza un máximo del 50 % de penetración de raíces; si este razonamiento se aplicara a los resultados de este estudio es de esperar que, si las raíces tuvieran que crecer o penetrar en este suelo al momento de la cosecha, la penetración de las raíces sería nula.

Conclusiones y recomendaciones

Como resultado del experimento se detectó que las variables estudiadas se comportan diferentes de acuerdo a la forma de preparación de suelos. La forma de preparación ML permite almacenar la humedad hasta la cosecha, favoreciendo al algodón hasta el final de su ciclo (promedio de 120 días), lo cual permite mejorar su rendimiento, que desde el punto económico y de la sociedad sería positivo, como también lo sería desde el punto de vista de la sustentabilidad y sostenibilidad del suelo al no disturbar el mismo.

El menor valor de Da y el mayor valor de los macroporos al momento de la siembra del tratamiento LC favorece el desarrollo inicial de las raíces más que con ML, pero en el caso de este último tratamiento, este efecto puede ser compensado por el mayor contenido inicial de humedad y a los menores valores de RP en ese momento, que facilitan el crecimiento de las raíces.

En relación con lo antes expuesto, se puede recomendar el uso de la ML para el cultivo de algodón en los Llanos venezolanos, ya que favorece al cultivo, al recurso suelo y a la sociedad.

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