“Calidad física del suelo”
Ing Agr. M Sc. Carina R. Álvarez
Cátedra de Fertilidad y Fertilizantes
Facultad de Agronomía
Universidad de Buenos Aires
Ambiente favorable para el desarrollo de raíces y la biota edáfica
Suministrar agua- amortiguar déficit hídricos
 Resistente a la degradación
Funciones básicas del suelo
Ambiente favorable, profundidad
capacidad de enraizamiento
efectiva
Aireación
Evaluación
y 




 Macroporosidad
 Encostramiento superficial
 Rasgos redoximórficos
Suministro de agua y amortiguación de deficiencias 

hídricas


Estabilidad o resistencia a la degradación
Profundidad al Bt o tosca
Densidad aparente
Compactación relativa
Resistencia a la penetración
Perfil cultural
Cobertura (viva o muerta)
Humedad del suelo
Lámina de agua útil
Infiltración
 Cobertura (viva o muerta)
 Estabilidad estructural
 Pendiente
Espesor horizonte A
Densidad aparente
Densidad aparente relativa
Resistencia a la penetración
Ambiente favorable
Suministro de agua
Amortiguar déficit hídricos
Porosidad y macroporosidad
Infiltración
Cobertura
Estabilidad estructural
Materia orgánica total y partículada
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
Densidad aparente
(método del cilindro)
Características
Sencillo
Bajo costo
Depende de la textura
Depende carbono orgánico
Umbrales
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
Densidad aparente
relativa
(ASTM, 1982)
Características
DAP REL %= (DAP/DAP MAX)*100
Independiente textura y C orgánico
Test de Proctor (no rutinaria)
Sino;
Umbrales
Optimo: 75-88 %
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)
Resistencia Penetrómetros-Instrumental específico
mecánica Medida puntual- Alta variabilidad
Depende de la humedad
Distintos ángulos
Infiltración
Metodología rápida
USDA (1999)
Rápida; Variable;
Relacionada con la orientación de
poros superficiales,
Puede tener problemas por derrame
lateral
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
Aplicación con fines
comparativos
Resistencia a la penetración
Penetrómetro
Propiedad
Características
Cobertura superficial Cuerda con marcas a intervalos
regulares. Cuadrantes de rastrojo.
(porcentaje y masa)
Sencillo, sin costo
In/Estabilidad
estructural
Carbono orgánico
Carbono particulado
>53µm
Umbrales
< 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,
Densidad aparente
Inestabilidad estructural
Densidad aparente máxima
<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
CO determinación de rutina (baja
sensibilidad)
Carbono partículado no rutinario
(alta sensibilidad)
O con umbrales
Según
metodología
Distintos objetivos: distintas referencias
Comparación puntual (tomando una fotografía)
Situación/es manejo A
Situación/es manejo actual
Situación/es manejo B
VS.
Situación/es prístino
Situación/es manejo actual
Valores suelo ideal o límites críticos
Situación/es establecimiento A
Situación media, mín, máx grupo
Comparación temporal (filmando una película)
Situación/es actual
VS.
Situación/es futuro
Objetivos
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.
Materiales y métodos
Ubicación
Capítulo 1
Materiales y métodos
Factores evaluados
Referencia n=6
Manejo
LC n=18
SD= 21
Clase
textural
Franco n= 20
Franco limosos/franco arcillo limoso
Momento de muestreo: barbecho invernal
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
TOC
POC
ROC
CS
thickness
cm
——————— g kg-1 ——————— Mg ha-1
Soil management
Non-cropped
Mean
30.3
27.47 a
9.5 a
17.97
44.78a
SE
n= 6
1.4
0.86
1.56
1.21
1.79
Min
26.0
24.60
5.37
12.75
38.35
Max
35.5
30.40
15.08
21.69
50.63
SI
mm
BD
_______
MAXBD
RC
PR
Mg m-3 ____
%
MPa
0.317 a
0.090
0.080
0.687
1.10 a
0.03
0.95
1.15
1.41
0.006
1.39
1.44
77.5 a
2.4
66.0
81.8
2.61
0.47
1.58
4.35
CT
n= 18
Mean
SE
Min
Max
26.8
1.1
17.8
39.2
20.16 b
0.60
15.49
24.29
4.66 b
0.44
2.12
8.42
15.50
0.52
10.81
19.96
35.76b
1.24
28.65
42.97
0.723 b
0.087
0.102
1.400
1.19 b
0.06
1.06
1.33
1.41
0.010
1.34
1.50
83.7 b
1.09
78.4
96.4
2.13
0.16
1.35
3.91
NT
n= 21
Mean
SE
Min
Max
26.0
0.8
18.7
33.5
19.62 b
0.70
14.86
27.82
4.65 b
0.30
1.93
7.71
14.97
0.64
10.82
21.77
34.32b
0.95
28.91
44.21
0.573 ab
0.049
0.174
0.970
1.19 b
0.02
1.03
1.33
1.42
0.010
1.34
1.52
83.6 b
1.2
73.7
96.7
2.65
0.13
1.83
4.54
0.09
<0.001
<0.001
0.07
<0.001
0.030
0.02
0.839
0.03
0.08
Mean
SE
Min
Max
26.8
0.8
18.7
33.5
21.65
0.86
15.98
28.08
6.34
0.55
2.71
15.08
15.30
0.68
10.81
21.77
37.16
1.13
29.84
46.38
0.498
0.063
0.080
0.973
1.17
0.02
0.95
1.25
1.45
0.006
1.41
1.52
80.0
0.9
66.0
85.2
2.46
0.16
1.52
4.54
Mean
SE
Min
Max
27.0
1.0
17.8
39.2
20.28
0.75
14.86
30.43
4.47
0.48
1.93
12.93
15.81
0.52
10.82
19.96
35.6
1.33
28.56
50.63
00.680
0.064
0.183
1.400
1.18
0.01
1.03
1.33
1.39
0.004
1.34
1.42
85.1
1.09
74.4
96.7
2.41
0.15
1.35
4.35
p value
Textural group
Loam
n= 20
Silty Loam /
Silty Clay Loam
n= 25
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)
Espesor A
Arcilla
Limo
COT
COP
COR
IE
DAP
CR
RP
Arcilla
1
0.66
Limo
COP
COR
IE
DAP
CR
1
0.89
1
PR
1
0.40
-0.47
TOC
-0.31
0.45
0.42
1
0.68
0.74
-0.53
-0.61
-0.61
1
1
-0.45
-0.49
-0.55
1
-0.38
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).
1
Estratificación
Índice de estratificación
Relación 0-5 cm/5-15 cm
5
Cuasi pristino
Siembra Directa
Laboreados
4
3
2
1
0
CO > 53 µm
RESPMIC
CO < 53 µm
COT
•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.
Componentes del carbono e inestabilidad estructural
1.6
y = 4.43 e-0.104 x
r2 = 0.36
1.4
y = 1.09 e-0.145 x
r2 = 0.32
NT
CT
Uncropped
SI (mm)
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
5
10
15
20
25
30
35
0
5
10
15
20
25
30
0
5
10
15
20
25
30
35
ROC (g kg )
POC (g kg )
TOC (g kg )
35
-1
-1
-1
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;
20 %
31 %
41 %
R2= 0.41; las variables independientes están expresadas en g kg-1 de suelo.
Componentes del carbono y la densidad aparente
•La densidad aparente
0-5 cm
-3
DENSIDAD APARENTE (Mg m )
1.5
1.4
estuvo relacionada con COT
5-15 cm
1.3
y la profundidad.
1.2
•Sin embargo COT puede
1.1
reemplazarse por CO>53 µm
sin perder ajuste.
1
0.9
•PROF: variable dummy;
0.8
valor 0 para 0-5 cm y 1 para
0.7
10
15
20
25
30
35
40
5-15 cm.
COT (g kg-1)
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
Resistencia a la penetración
Resistencia a la penetración (MPa)
6
RP (MPa) = 3.56-0.0737 humedad (%)+ 0.77 SL
5
2
R = 0.53; P< 0.001
•Relación inversa con humedad.
•De 0-5 cm SD > resistencia LC
•≠ ordenada al origen; = pendiente
4
•SD: ↑resistenia no asociado a ↑DAP
3
•Endurecimiento no densificación
•Combinación + tránsito
2
+ ausencia de remoción
1
+ consolidación
0
10
15
20
25
30
Contenido de humedad (%)
SD
LC
35
40
Capítulo 1
Resultados y discusión
•Interacción labranza x textura
-1
Infiltración (mm h )
350
300
SD
LC
250
200
Agregación laminar en
los primeros cm.
150
100
50
0
Franco
Franco limoso/arcillo
limoso
•
11
10
5  laboreados,
11
Suelos francos
SD
aunque
SD tendencia > infiltración
•
Suelos franco-limosos y franco arcillo limosos SD << Laboreados
•
En SD presencia de estructura superficial laminar
•
Dominio de poros horizontales
Agrícolas
Axis 2
PR
15 %
Soil man
Cuasi pristinos
POC
BD
RC
Axis 1
42 %
TOC
SI
Athickne
ROC
Shaded squares are no-till soils
(NT), open triangles are
conventionally tilled soils (CT);
and solid circles are uncropped
or quasi-pristine situations.
Axis 2
PR
15 %
Soil man
Siembra directa
Cuasi pristinos
POC
BD
RC
Axis 1
42 %
TOC
SI
Athickne
ROC
Laboreados
Shaded squares are no-till soils
(NT), open triangles are
conventionally tilled soils (CT);
and solid circles are uncropped
or quasi-pristine situations.
Conclusión
RP
2.5
2
IE
DAP
1.5
1
0.5
0
COR
COT
COP
CR
REFERENCIA
RP
2.5
2
IE
DAP
1.5
1
0.5
0
COR
COT
COP
CR
REFERENCIA
SD
LC
Conclusión
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.
Materiales y
métodos
- 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.
Densidad aparente
Resistencia a la penetración
Infiltración
Humedad de suelo en momento crítico
Contenido de nitratos
Rendimiento Alguno fert otros no
Densidad 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 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 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
Infiltración
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
Humedad
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)
Conclusiones
• En SD mejora estabilidad (resistencia a la
degradación).
• Endurecimiento y densificación.
• SD mejora infiltración contradicción con
trabajo regional. Evaluar este factor con
particular atención.
DEN
0.8
Buenas prácticas agronómicas relacionadas
con las propiedades físicas
0.7
10
15
20
25
30
35
40
Sostener buenos niveles de carbono orgánico
especialmente particulado
-1
COT (g kg )
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
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)
INESTABILIDAD ESTRUCTRAL
1.6
y = 4.426 e-0.1041x
R2 = 0.36
D diámetro medio ponderado
1.4
Siembra Directa
Laboreados
Cuasi Pristino
-0.1451x
y = 1.086 e
R2 = 0.319
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
10.0
15.0
20.0
25.0
-1
COT (g kg )
30.0
35.0 0.0
4.0
8.0
12.0
CO > 53 mm (g kg )
-1
16.0
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
-1
CO < 53mm (g kg )
25.0
Controlar el transito
Resistencia a la penetración e infiltración
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 DMAX
Test Proctor
CHC (%)= 21.61 + 1.859 MOS (%) – 0.101 Arena (%); R2= 0.64; P<0.001
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
%
25.23
15
43.1
CHC
(Micucci et al, 2006)
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