Dinámica del agua en suelos bajo siembra sometidos a descompactación mecánica en la región centro de la Provincia de Buenos Aires
La compactación de suelos agrícolas es uno de los procesos degradativos que más afecta la producción de cultivos debido a que incide en el desarrollo de las raíces y en la dinámica del agua en el suelo. Es una problemática compleja con efectos negativos en la producción agrícola que no pueden ser ev...
Autor principal: | |
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Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía
2023
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Acceso en línea: | Grosso, J. (2023). Dinámica del agua en suelos bajo siembra sometidos a descompactación mecánica en la región centro de la Provincia de Buenos Aires. [Tesis de doctorado]. Universidad Nacional del Centro de la Porvincia de Buenos Aires, Argentina. |
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La compactación de suelos agrícolas es uno de los procesos degradativos que más afecta la producción de cultivos debido a que incide en el desarrollo de las raíces y en la dinámica del agua en el suelo. Es una problemática compleja con efectos negativos en la producción agrícola que no pueden ser evaluados satisfactoriamente con el uso de parámetros simples como la densidad aparente y la resistencia a la penetración. La descompactación mecánica es una labor de remoción de suelo costosa energéticamente, pero recomendada en lotes agrícolas que presentan capas compactadas. Sin embargo, numerosos trabajos muestran que los resultados de la descompactación por remoción mecánica no siempre se traducen en mayores rendimientos de los cultivos. Esta variabilidad en la respuesta de los rendimientos se convierte en un obstáculo a la hora de decidir la realización de la práctica. Para entender la respuesta de los cultivos a esta práctica es necesario comprender el movimiento del agua en el suelo en lotes donde se haya implementado esta labor; motivo por el cual se desarrolló el estudio que se presenta en esta tesis. La investigación se realizó durante 3 años en un lote ubicado en la región centro de la provincia de Buenos Aires que presentaba signos de compactación a los 200 mm de profundidad. Los objetivos de este trabajo de tesis se centraron en el estudio del movimiento del agua en un suelo con siembra directa con distintos niveles de compactación y con una secuencia de cultivos integrada por trigo, maíz y trigo. Se definieron dos tratamientos: i) sin remoción (SR) y ii) con remoción (CR). Se empleó un diseño estadístico en bloques completos al azar con cuatro repeticiones, la dimensión de las parcelas fue de 16 m de ancho y 240 m de longitud. Se determinó la densidad aparente y la resistencia a la penetración en toda el área de estudio y se registraron precipitaciones y escorrentía superficial. El resto de las determinaciones se realizaron en un área menor que incluye ambos tratamientos y está comprendida por una transecta de 16,5 m de longitud. En esta área se determinó el drenaje interno por medio de lisímetros, la humedad del suelo por sondas de registro continuo y la tensión matricial del suelo por tensiómetros de succión. Se realizó una serie de tomografías de resistividad eléctrica en diferentes estadios del cultivo de maíz y de trigo. Se construyeron curvas de ajuste de resistividad-humedad para estudiar los cambios de humedad en el suelo a partir de variaciones en la resistividad eléctrica. Finalmente, durante el ciclo de los cultivos se midió la intercepción de radiación, el contenido de clorofila, la producción de biomasa, el rendimiento en grano y además, se determinaron parámetros de calidad de grano y se calculó la eficiencia en el uso del agua. Los datos obtenidos fueron analizados mediante el programa estadístico Infostat. La labor de remoción generó una reducción significativa (p<0,1), en el estado de compactación del suelo en el estrato 100-200 mm hasta los 35 meses después de realizada la labor. Posteriormente, las diferencias de resistencia a la penetración entre tratamientos dejaron de ser significativas (p> 0,1). Respecto a la densidad aparente en el estrato 100- 200 mm, luego de 2 años de realizada la labor, fue en el tratamiento CR un 7,3 % menor respecto al tratamiento SR (p<0,1). En todos los períodos evaluados se registró un drenaje interno mayor en el tratamiento CR (p<0,1). El rendimiento se incrementó por la remoción en el del cultivo de maíz (p<0,1) (CR 586 kg/ha > SR), y no así en los cultivos de trigo (p>0,1). La EUA en granos fue superior (p<0,1) para los tres cultivos en el tratamiento CR, mientras que la EUA en biomasa fue superior (p<0,1) solo en los cultivos de trigo. Tanto estos resultados, como los obtenidos de las mediciones de SPAD e intercepción de radicación, indican un mayor aprovechamiento de los recursos (agua y nutrientes) por parte del cultivo bajo el tratamiento CR. Las ecuaciones obtenidas de las curvas de resistividad-humedad presentaron ajustes aceptables para los tratamientos CR y SR a distintas profundidades: 200 mm (R2 0,94 y 0,96), 400 mm (R2 0,74 y 0,86) y 600 mm (R2 0,76 y 0,75). En 800 mm el R2 fue de 0,86, ajustándose los datos en una sola curva. La tomografía de resistividad eléctrica permitió detectar un mayor movimiento del agua en el suelo removido asociado a la formación de flujos preferenciales y un perfil de humedad más uniforme en el suelo SR, relacionado con la continuidad y conectividad de la red de macroporos. La tomografía resultó ser una herramienta interesante para estudiar la dinámica del agua en el suelo. Los cambios físicos producidos por la remoción modificaron la dinámica del agua, pero no generaron mejoras sustanciales en el contenido hídrico del suelo. |
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Sin embargo, numerosos trabajos muestran que los resultados de la descompactación por remoción mecánica no siempre se traducen en mayores rendimientos de los cultivos. Esta variabilidad en la respuesta de los rendimientos se convierte en un obstáculo a la hora de decidir la realización de la práctica. Para entender la respuesta de los cultivos a esta práctica es necesario comprender el movimiento del agua en el suelo en lotes donde se haya implementado esta labor; motivo por el cual se desarrolló el estudio que se presenta en esta tesis. La investigación se realizó durante 3 años en un lote ubicado en la región centro de la provincia de Buenos Aires que presentaba signos de compactación a los 200 mm de profundidad. Los objetivos de este trabajo de tesis se centraron en el estudio del movimiento del agua en un suelo con siembra directa con distintos niveles de compactación y con una secuencia de cultivos integrada por trigo, maíz y trigo. Se definieron dos tratamientos: i) sin remoción (SR) y ii) con remoción (CR). Se empleó un diseño estadístico en bloques completos al azar con cuatro repeticiones, la dimensión de las parcelas fue de 16 m de ancho y 240 m de longitud. Se determinó la densidad aparente y la resistencia a la penetración en toda el área de estudio y se registraron precipitaciones y escorrentía superficial. El resto de las determinaciones se realizaron en un área menor que incluye ambos tratamientos y está comprendida por una transecta de 16,5 m de longitud. En esta área se determinó el drenaje interno por medio de lisímetros, la humedad del suelo por sondas de registro continuo y la tensión matricial del suelo por tensiómetros de succión. Se realizó una serie de tomografías de resistividad eléctrica en diferentes estadios del cultivo de maíz y de trigo. Se construyeron curvas de ajuste de resistividad-humedad para estudiar los cambios de humedad en el suelo a partir de variaciones en la resistividad eléctrica. Finalmente, durante el ciclo de los cultivos se midió la intercepción de radiación, el contenido de clorofila, la producción de biomasa, el rendimiento en grano y además, se determinaron parámetros de calidad de grano y se calculó la eficiencia en el uso del agua. Los datos obtenidos fueron analizados mediante el programa estadístico Infostat. La labor de remoción generó una reducción significativa (p<0,1), en el estado de compactación del suelo en el estrato 100-200 mm hasta los 35 meses después de realizada la labor. Posteriormente, las diferencias de resistencia a la penetración entre tratamientos dejaron de ser significativas (p> 0,1). Respecto a la densidad aparente en el estrato 100- 200 mm, luego de 2 años de realizada la labor, fue en el tratamiento CR un 7,3 % menor respecto al tratamiento SR (p<0,1). En todos los períodos evaluados se registró un drenaje interno mayor en el tratamiento CR (p<0,1). El rendimiento se incrementó por la remoción en el del cultivo de maíz (p<0,1) (CR 586 kg/ha > SR), y no así en los cultivos de trigo (p>0,1). La EUA en granos fue superior (p<0,1) para los tres cultivos en el tratamiento CR, mientras que la EUA en biomasa fue superior (p<0,1) solo en los cultivos de trigo. Tanto estos resultados, como los obtenidos de las mediciones de SPAD e intercepción de radicación, indican un mayor aprovechamiento de los recursos (agua y nutrientes) por parte del cultivo bajo el tratamiento CR. Las ecuaciones obtenidas de las curvas de resistividad-humedad presentaron ajustes aceptables para los tratamientos CR y SR a distintas profundidades: 200 mm (R2 0,94 y 0,96), 400 mm (R2 0,74 y 0,86) y 600 mm (R2 0,76 y 0,75). En 800 mm el R2 fue de 0,86, ajustándose los datos en una sola curva. La tomografía de resistividad eléctrica permitió detectar un mayor movimiento del agua en el suelo removido asociado a la formación de flujos preferenciales y un perfil de humedad más uniforme en el suelo SR, relacionado con la continuidad y conectividad de la red de macroporos. La tomografía resultó ser una herramienta interesante para estudiar la dinámica del agua en el suelo. Los cambios físicos producidos por la remoción modificaron la dinámica del agua, pero no generaron mejoras sustanciales en el contenido hídrico del suelo. Soil compaction in agricultural soils is one of the degradative processes that most adversely affect crop production because it impacts root development and water dynamics in the soil. It is a complex issue with adverse effects on agricultural production that cannot be adequately assessed using simple parameters such as bulk density and penetration resistance. Mechanical decompaction is an energetically costly soil removal practice but is recommended in agricultural fields that exhibit compacted layers. However, numerous studies show that the results of mechanical decompaction only sometimes translate into higher crop yields. This variability in yield response becomes an obstacle when deciding to carry out the practice. Understanding the response of crops to this practice requires analyzing the movement of water in the soil in plots where this work has been implemented, which is why the study presented in this thesis was developed. The research was conducted over three years in a field located in the central region of the Buenos Aires province, which showed signs of compaction at a depth of 200 mm. The objectives of this thesis work focused on studying water movement in a soil cultivated with no-tillage with different levels of compaction and a sequence of crops composed of wheat, corn, and wheat. Two treatments were defined: i) no-till with no soil disturbance (NT) and ii) soil loosening (SL). A randomized complete block design with four replications was used, and the plot dimensions were 16 m wide and 240 m long. Bulk density and penetration resistance were determined throughout the study area, and precipitation and surface runoff were recorded. The rest of the measurements were conducted in a smaller area that included both treatments and was defined by a 16,5 m transect. In this area, internal drainage was determined using lysimeters, soil moisture with continuous recording probes, and soil matric tension with suction tensiometers. Electrical resistivity tomography scans were conducted at different corn and wheat growth stages. Curve fitting of resistivity-moisture was performed to study changes in soil moisture based on electrical resistivity variations. Finally, radiation interception, chlorophyll content, biomass production, grain yield, grain quality parameters, and water use efficiency were measured during the crop growing cycles. Data obtained were analyzed using the Infostat statistical program. The removal generated a significant reduction (p<0,1) in soil compaction in the 100-200 mm stratum up to 35 months after the practice. Subsequently, the differences in resistance to penetration between treatments were no longer significant (p>0,1). Regarding the apparent density in the 100-200 mm stratum, after two years of the execution of the practice, it was 7,3% lower in the SL treatment than in the NT treatment (p<0.1). The SL treatment registered higher internal drainage in all evaluated periods (p<0.1). Yield increased by removal in the corn crop (p<0,1) (SL 586 kg/ha > NT), but not in the wheat crops (p>0,1). The WUE in grains was higher (p<0,1) for the three crops in the SL treatment, while the WUE in biomass was higher (p<0,1) only in the wheat crops. Both these results and those obtained from the SPAD and radiation interception measurements indicate higher use of resources (water and nutrients) by the crop under the SL treatment. The equations obtained from the resistivity-humidity curves presented acceptable fits for the SL and NT treatments at different depths: 200 mm (R2 0,94 and 0,96), 400 mm (R2 0,74 and 0,86), and 600 mm (R2 0,76 and 0,75). At 800 mm, the R2 was 0,86, fitting the data into a single curve. Electrical resistivity tomography allowed the detection of higher water movement in the removed soil associated with forming preferential flows and a more uniform moisture profile in the NT soil, related to the continuity and connectivity of the macropore network. Tomography proved to be an interesting tool for studying soil water dynamics. The physical changes produced by the removal modified the water dynamics but did not generate substantial improvements in the water content of the soil. Fil: Grosso, Javier Alejandro. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires, Facultad de Agronomía. Argentina. Fil: Weinzettel, Pablo Ariel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires, Facultad de Agronomía. Argentina. 2023-10 2025-04-07T15:51:43Z 2025-04-07T15:51:43Z info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:eu-repo/semantics/acceptedVersion Grosso, J. (2023). Dinámica del agua en suelos bajo siembra sometidos a descompactación mecánica en la región centro de la Provincia de Buenos Aires. [Tesis de doctorado]. 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