Redistribución del agua en el perfil del suelo bajo siembra directa : Influencia de las propiedades hidráulicas en flujo no saturado

En los últimos años, bajo el doble impacto del cambio climático y la actividad humana, ha crecido la preocupación por la utilización del agua a nivel mundial. Ya que el suelo es la principal fuente de agua para la absorción de las plantas, la gestión del estado del agua en el mismo es crucial en los sistemas agrícolas, sobre todo en sistemas frágiles donde la disponibilidad del recurso encuentra limitaciones en el tiempo. El análisis del uso de agua para la agricultura debe contemplar cuidadosamente la interacción entre las diversas fuentes poniendo de manifiesto el papel del suelo como depósito de humedad y por lo tanto la interacción suelo-agua. La siembra directa (SD) fue propuesta como un sistema de producción agrícola con menor degradación de suelos y uso más eficiente del agua. Sin embargo, frecuentemente la SD se practica en sistemas agrícolas simplificados, lo que genera efectos negativos sobre la calidad física del suelo. Varios autores han reportado que la disminución de la calidad física puede limitar la profundidad y el volumen del suelo explorado por las raíces para absorber agua y nutrientes. Entre las prácticas sugeridas para preservar la fertilidad física de los suelos bajo SD se encuentran los cultivos de cobertura (CC). Su inclusión implica mayor crecimiento de raíces y actividad biológica, que mejora la estructura del suelo. Un suelo mejor estructurado tiene un sistema poroso más adecuado para el desarrollo de las plantas y mejores propiedades hidráulicas, favoreciendo la entrada de agua al sistema. Sin embargo, el impacto de los CC en las propiedades físicas de los suelos es inconsistente y fenómenos como la anisotropía de las propiedades hidráulicas y el comportamiento histerético de la curva de retención hídrica (CRH) no han sido utilizados para analizar los cambios inducidos en la configuración de los poros del suelo. Esta alteración del sistema poroso afecta directamente la redistribución del agua dentro del perfil del suelo y hacia las raíces de las plantas, que es un proceso complejo y ha sido poco estudiado, particularmente en los suelos de nuestro país. Los principales objetivos de la presente tesis fueron: (i) evaluar el impacto de los CC sobre indicadores estáticos y dinámicos de calidad física en relación con el barbecho desnudo, en suelos característicos de la Región Pampeana bajo SD; (ii) evaluar el impacto de los CC sobre la configuración del sistema poroso del suelo y las propiedades hidráulicas en flujo saturado y no saturado analizando el comportamiento direccional preferencial; (iii) evaluar la histéresis de la CRH y su modificación por la inclusión de CC en suelos bajo SD, en laboratorio y a campo; (iv) cuantificar y analizar el proceso de redistribución de agua en distintos tipos de suelos con y sin CC relacionándolo con el comportamiento histerético que presentan. Para cumplir estos objetivos se evaluó el efecto de los CC, en comparación con un barbecho desnudo, en tres sitios de la Región Pampeana bajo SD (Chascomús (CHA), Argiudol abrúptico; Pergamino (PER), Argiudol típico y Gral. Villegas (VIL), Hapludol típico). Se evaluó el efecto de los CC sobre indicadores estáticos y dinámicos de calidad física de suelos, así como sobre las curvas de retención hídrica y conductividad hidráulica para caracterizar el suelo en flujo no saturado. Se analizó el efecto de la dirección de muestreo sobre la porosidad y la conductividad hidráulica saturada y no saturada. Se indujeron procesos de humedecimiento y secado en muestras de suelo no disturbadas y se analizaron ciclos de humedecimiento y secado mediante el uso de sensores a campo con la finalidad de evaluar el efecto de la configuración del sistema poroso sobre el fenómeno de histéresis en distintos tipos de suelos con y sin CC. Finalmente se analizó el proceso de redistribución de agua relacionándolo con el comportamiento histerético y la direccionalidad de la muestra. El efecto de los CC sobre los indicadores estáticos se evidenció solo en CHA, con incrementos en la porosidad total y la macroporosidad (0,02 m3 m-3 y 0,05 m3 m-3). Al incorporar al análisis indicadores dinámicos se evidenció un efecto del CC en los tres sitios estudiados. En CHA y VIL la incorporación del CC aumentó la conductividad hidráulica saturada, y no tuvo efecto en el rango cercano a saturación (de 0,5 cm h-1 a 1,9 cm h-1 y de 7,1 cm h-1 a 12,7 cm h-1, respectivamente). En PER la incorporación del CC generó una disminución de la conductividad hidráulica saturada y en el rango cercano a saturación (de 6,3 cm h-1 a 3,3 cm h-1). De esta manera se concluye que los CC en sistemas bajo SD tienen mayor impacto en los indicadores dinámicos dependiendo del tipo de suelo y que su influencia en la función de conductividad hidráulica en el rango saturado y cercano a saturación muestra distintos comportamientos según el tipo de suelo. El estudio de la direccionalidad de la muestra sobre la porosidad generó resultados que comprueban que la porosidad es una propiedad escalar. Al analizar indicadores dinámicos se encontró que la incorporación de CC afecta la anisotropía de las propiedades hidráulicas favoreciendo la dirección vertical, con mayor efecto en los suelos de textura gruesa. Al estudiar la configuración del sistema poroso mediante el modelo de bimodalidad se encontró que en suelos de textura gruesa los dominios de porosidad de la matriz y la estructura tienden a estar más cercanos con un menor rango total, respecto a los suelos de textura fina, caracterizándose de esta manera como suelos con una distribución de porosidad tendiente a la unimodalidad. También se evidencia que el efecto de los CC se manifiesta sobre el dominio estructural que se corresponde con los poros existentes entre los agregados del suelo. Al estudiar el fenómeno de histéresis los resultados generales observados indican que el fenómeno de histéresis no es despreciable y debe tenerse en cuenta. La inclusión de CC generó un aumento del fenómeno de histéresis de la CRH del suelo sobre todo en suelos de textura gruesa. Estos resultados indican que el fenómeno de histéresis puede ser afectado por prácticas de manejo que afecten la estructura y funcionalidad del sistema poroso. La incorporación del CC generó un proceso más lento de redistribución y se observó una correlación positiva entre el grado de histéresis y el tiempo de redistribución, es decir que la redistribución del agua es retardada por el efecto de histéresis. Esto puede tener importancia para la absorción de agua por las raíces de las plantas ya que se reducen significativamente las pérdidas en la zona radical.

Doctor de la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales

Universidad Nacional de La Plata

Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales