Sustentibilidad_en_cultivos_anuales.pdf

(1)

UNIVERSIDAD DE CHILE

SERIE CIENCIAS AGRONOMICAS Nº 8/2003

SUSTENTABILIDAD EN

CULTIVOS ANUALES

CERO LABRANZA

MANEJO DE RASTROJOS

Editor

E.Acevedo

Ing. Agr. MS. Ph. D.

Profesor Titular Universidad de Chile

Santiago - Chile, 2003

FONDEF

PROCEEDINGS DEL SEMINARIO

(2)

SUTENTABILIDAD EN CULTIVOS ANUALES: CERO LABRANZA, MANEJO DE RASTROJOS Santiago, Universidad de Chile

Facultad de Ciencias Agronómicas, 2003 Serie Ciencias Agronómicas Nº 8 184 pág.

Financiamiento:

FIA. Proyecto FIA-PR-V-2002-1A-026 FONDEF. Proyecto D99I1081 Sem Ameris

ISBN: 956 – 19 – 0396 – 2

Departamento de Producción Agrícola. Laboratorio de Relación Suelo-Agua-Planta. Facultad de Ciencias Agronómicas

Universidad de Chile

Casilla 1004, Santa Rosa 11315, La Pintana, Santiago e-mail: [email protected]

Edición 200 ejemplares Diseño y Diagramación J&M diseño

(3)

Indice

LISTA DE PARTICIPANTES ... 7

1 Sustentibilidad en Cultivos Anuales

...

9

INTRODUCCIÓN ... 9

LITERATURA CITADA ... 12

2 Sistema de Labranza y Productividad de los Suelos

... 13

RESUMEN ... 13

ABSTRACT ... 13

INTRODUCCIÓN... 14

LABRANZAY EROSIÓN... 15

LABRANZAY PROPIEDADES FÍSICASDEL SUELO... 16

LABRANZAY PROPIEDADES QUÍMICASDEL SUELO... 18

PROPIEDADES BIOLÓGICAS... 19

LABRANZAY BALANCEDE C ENEL SUELO... 21

LABRANZAY CONSUMODE ENERGÍA... 22

CAMBIOSENLA PRODUCTIVIDADDEL SUELO ASOCIADOSALA LABRANZA... 23

CONSIDERACIONES FINALES... 24

AGRADECIMIENTOS... 24

LITERATURA CITADA... 25

3 Manejo Integrado Suelo - Planta y Desarrollo Sustentable de

la Agricultura del Sur de Chile

... 29

RESUMEN ... 29

ABSTRACT ... 30

INTRODUCCIÓN... 30

ANTECEDENTES EXPERIMENTALES... 31

CARACTERÍSTICAS FÍSICASDEL SUELO... 32

Contenido de humedad del suelo ... 32

Infiltración de agua en el perfil del suelo ... 34

Densidad aparente del suelo ... 35

Resistencia a la penetración ... 36

Erosión ... 37

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS-BIOLÓGICASDEL SUELO... 38

(4)

N y C biomásico y relación C/N del suelo ... 39

Manejo de suelo y sistemas enzimáticos ... 40

Biomasa microbiana y nutrientes del suelo ... 41

EFICIENCIA AGRONÓMICO-PRODUCTIVA... 44

RELACIÓN COSTO/BENEFICIODELA PRODUCCIÓN... 47

CONSECUENCIAS AMBIENTALES... 49

4 Manejo de Rastrojos en Cultivos Bajo Cero Labranza

... 57

RESUMEN ... 57

ABSTRACT ... 58

INTRODUCCIÓN... 58

SITIOS EXPERIMENTALESY TRATAMIENTOS... 59

MANEJODE CULTIVOSY CANTIDADDE RASTROJOS... 62

EVALUACIONES... 65

INFORMACIÓNCLIMÁTICADELÁREADEESTUDIO... 66

RASTROJOS... 67

DESCOMPOSICIÓNDELRASTROJO... 68

QUEMADERASTROJOS... 72

MANEJODERESIDUOSYSUEFECTOSOBRELAEMERGENCIA, POBLACIÓN FINALDEPLANTASYRENDIMIENTODETRIGO, AVENAYRAPS... 73

CANTIDADDERESIDUOSYRENDIMIENTODELOSCULTIVOS... 75

5 Efecto Aleopático de los Rastrojos

... 83

RESUMEN ... 83

ABSTRACT ... 83

CERO LABRANZAYLOS RASTROJOSSOBREEL SUELO... 84

ALELOPATÍA... 85

ALELOQUÍMICOSASOCIADOSALRASTROJO... 85

Acidos fenólicos ... 86

Acidos Hidroxámicos (Hx) ... 87

Liberación de aleloquímicos desde los rastrojos ... 88

VARIABILIDADGENÉTICAENELPOTENCIALALELOPÁTICO... 89

VARIABILIDADGENÉTICAENLASENSIBILIDADALAALELOPATÍADELOSRASTROJOS... 90

SOLUCIÓNAGRONÓMICAALAALELOPATÍADELOSRASTROJOS... 91

(5)

6 Simulación de la dinámica de los rastrojos sobre el suelo en

cero labranza

... 99

RESUMEN ... 99

ABSTRACT ... 100

INTRODUCCIÓN... 100

DATOSCLIMÁTICOS... 101

SUELOS... 102

CULTIVOS... 103

MANEJOSIMULADO... 103

VARIABLESANALIZADAS... 104

RESULTADOS... 104

DISCUSIÓN... 108

LITERATURACITADA... 109

7 Mecanización Agrícola en Cero Labranza

... 111

RESUMEN ... 111

ABSTRACT ... 111

SISTEMA MECANIZADOPARA MEDIANOSY GRANDES EMPRESARIOS AGRÍCOLAS... 112

Selección del tractor para la Cero Labranza ... 112

Sembradora ... 114

Pulverizador ... 117

Seguridad del operador ... 118

Manejo de rastrojos ... 120

Alfalfa ... 121

Avena ... 123

Adecuación del suelo ... 124

SISTEMA MECANIZADO PARA PEQUEÑOS AGRICULTORES... 126

Adecuación de suelo ... 128

Manejo de rastrojos ... 129

Control de malezas ... 130

Siembra ... 130

8 Contribución de las Leguminisas de Grano en

Rotación con Cereales: Una Revisión

... 135

RESUMEN ... 135

ABSTRACT ... 136

LAROTACIÓNDECULTIVOS... 137

FIJACIÓNSIMBIÓTICADENITRÓGENO... 139

(6)

CONTAMINACIÓNCON N PERCOLADO... 142

RENDIMIENTOYPROTEÍNADELCEREAL... 143

CEBADA, UNCASOESPECIAL... 145

APORTEDEFÓSFOROYOTROSNUTRIENTES... 146

OPORTUNIDADPARACONTROLARMALEZASGRAMÍNEAS... 147

INTERRUPCIÓNDELCICLODEENFERMEDADES... 147

INTERRUPCIÓNDELDESARROLLODENEMÁTODOS... 148

MEJORAMIENTODELASCONDICIONESFÍSICASDELSUELO... 148

EFECTOSNEGATIVOS... 149

FITOMEJORAMIENTO... 149

BENEFICIOPARALAAGRICULTURAYLAECONOMÍACHILENA... 150

9 Vida después de la muerte: Rastrojos e incidencias de

enfermedades en cultivos anuales

... 157

RESUMEN ... 157

ABSTRACT ... 157

GAEUMANNOMYCESGRAMINISVAR. TRITICI... 159

MYCOSPHAERELLAGRAMINICOLA... 160

TAPESIAYALLUNDAE... 161

PYRENOPHORATRITICIREPENTIS... 161

GIBERELLAZEAE... 161

LEWIAINFECTORIA... 162

10 Aspectos Económicos de la Cero Labranza

... 165

RESUMEN ... 165

ABSTRACT ... 166

SIEMBRA TRADICIONALY CERO LABRANZA... 167

SUSTENTABILIDAD ECONÓMICAY CERO LABRANZA... 168

ECONOMÍADELA CERO LABRANZA... 173

ANÁLISIS ECONÓMICODELA CERO LABRANZA... 173

(7)

7

CABEZAL DE ARTÍCULO

LISTA DE PARTICIPANTES

E.Acevedo. Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Agronómicas, Laboratorio de Relación Suelo-Agua-Planta. Casilla 1004, Santiago,Chile. [email protected]

M. Alvear. Universidad de La Frontera, Facultad de Ingeniería, Departamento de Ciencias Químicas.Casilla 54-D. Temuco, Chile. [email protected]

L. Barrientos. Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias, Centro Regional de Investigaciones Carillanca. Casilla 58-D, Temuco, Chile. [email protected]

F. Borie. Universidad de La Frontera, Facultad de Ingeniería, Departamento de Ciencias Químicas.Casilla 54-D. Temuco, Chile. [email protected]

V.García de Cortazar G. Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Agronómicas, Departamento de Ingeniería y Suelos. Casilla 1004, Santiago, Chile. [email protected]

R.Madariaga. Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Centro Regional de Investigaciones Quilamapu, Departamento de Producción Vegetal, Laboratorio de Fitopatología de Cereales. Casilla 426, Chillan, Chile. [email protected] E.Martinez. Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Agronómicas, Laboratorio de Relación Suelo-Agua-Planta. Casilla 1004, Santiago, Chile. [email protected]

M. Mera. Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias, Centro Regional de Investigaciones Carillanca. Casilla 58-D, Temuco, Chile. [email protected] A. Nario. Comisión Chilena de Energía Nuclear. Unidad de Agricultura. Casilla 188-D. LaReina, Santiago, Chile. [email protected]

A.M. Parada. Comisión Chilena de Energía Nuclear. Unidad de Agricultura. Casilla 188-D. La Reina, Santiago, Chile. [email protected]

I. Pino. Comisión Chilena de Energía Nuclear. Unidad de Agricultura. Casilla 188-D. La Reina, Santiago, Chile. [email protected]

J. Riquelme. Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias, Centro Regional de Investigaciones Raihuén, Departamento de Recursos Naturales y Medio Ambiente. Avenida Esperanza s/n. Estación Villa Alegre. Villa Alegre. VII Región. Chile. [email protected]

(8)

P. Schuller. Universidad Austral de Chile, Facultad de Ciencias, Instituto de Física. Casilla 567.Valdivia, Chile. [email protected]

P.Silva. Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Agronómicas, Laboratorio de Relación Suelo-Agua-Planta. Casilla 1004,Santiago,Chile. [email protected] B. Solar. Centro de Gestión Los Angeles, Departamento Técnico. Casilla 219 Santa Bárbara, Chile. [email protected]

H.Troncoso. Universidad de Concepcion, Departamento de Suelos. Casilla 537, Chillán, Chile. [email protected]

H. Uribe. Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias, Centro Regional de Investigaciones Carillanca, Departamento de Recursos Naturales y Medio Ambiente. Casilla 58-D. Temuco, Chile. [email protected]

(9)

9

SUSTENTABILIDAD EN CULTIVOS ANUALES

1 Sustentabilidad en Cultivos Anuales

E. ACEVEDO.

Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Agronómicas, Laboratorio de Relación Suelo-Agua-Planta. Casilla 1004, Santiago, Chile. [email protected]

INTRODUCCIÓN

La producción de cultivos anuales, entre los que se encuentra la base alimenticia de la humanidad (trigo, arroz, maíz, cebada), aumentó notablemente durante la segunda mitad del siglo XX. La conjunción de dos acontecimientos científico-tecnológico hicieron esto posible: a) la producción de nuevas variedades con alto potencial de rendimiento a través de mejoramiento genético y b) el desarrollo de prácticas agronómicas que permitieron que el potencial genético se expresara. Estudios realizados muestran que el aporte de cada una de estas contribuciones es de aproximadamente 50% (Acevedo et al.,1999). El afán inicial fue producir más alimentos para alimentar a una población mundial creciente. Luego el énfasis ha ido cambiando a producir mejor, de tal manera de minimizar el daño por contaminación, destrucción u otro que se pueda hacer a los recursos naturales que se utilizan en el proceso productivo agrícola (suelo, agua, aire). Los resultados han sido extraordinariamente buenos desde el punto de vista de producción de alimentos, llevando a aumentos en la disponibilidad de alimentos per capita a nivel global por sobre el aumento de la población. La única región del mundo en que persiste un déficit alimentario es el Africa sub Sahara. No se puede decir lo mismo con relación a la sustentabilidad de los sistemas de producción agrícola, área en que aún persisten falencias importantes, particularmente en relación a la erosión y a la mantención de un balance de carbono positivo en el suelo.

(10)

asociada al uso de fertilizantes amoniacales, b) salinidad y sodicidad asociada a regadío con aguas salinas o que dejan carbonato de sodio residual, c) pérdidas de carbono del suelo, d) erosión asociada a malas prácticas de labranza, e) aumento del CO2ambiental como producto de la quema de rastrojos y de inversión de la capa superficial del suelo (aradura) y consecuente oxidación de la materia orgánica del suelo y e) contaminación de suelos y aguas por uso excesivo de fertilizantes y pesticidas. La consecuencia es un deterioro de la calidad de los recursos naturales que ha llegado incluso a expresarse como disminución de productividad de los suelos (Vlek et al., 1981) con el consecuente efecto en la relación costo/beneficio de algunas actividades productivas agrícolas.

Desde un punto de vista científico agronómico, la sustentabilidad de los sistemas agrícolas actuales ha sido cuestionada y la conveniencia de algunas prácticas está siendo seriamente investigada. La labranza y la quema de residuos vegetales están en esta última categoría.

En Chile, en forma tradicional se ha realizado quema de los rastrojos del cultivo anterior, labranza con inversión de suelo y rastrajes incluso en suelos con alta pendiente. Esta práctica de labranza, ha provocado pérdidas de suelo por erosión hídrica y eólica, encontrándose actualmente unas 11,5 millones de hectáreas con grado de erosión grave y muy grave (CONAMA, 1994). El secano de la Cordillera de la Costa de la zona central del país fue el granero de Chile durante el siglo XIX y en la actualidad es una de las zonas más afectadas por la erosión, en particular el tramo comprendido entre la V y VIII Regiones. En este sector, alrededor de un 63 % de la superficie (2 millones de hectáreas) está fuertemente erosionada (CONAMA, 1994). Un simple balance de carbono en el suelo muestra, por otra parte, el importante efecto de las prácticas agrícola tradicionales en el CO2 ambiental (Cuadro 1).

Cuadro Nº1. Balance de carbono del suelo. Producción de 3T/ha de trigo. (Acevedo, E. no publicado)

Arado vertedera Cero labranza (T C / ha)

Ingresos + 1,49 + 1,49

Egresos

Quema - 1,64 0,0

Oxidación M.O. - 2,36 - 0,54

Erosión (10 T/ha) - 0,11 0,0

(11)

11

SUSTENTABILIDAD EN CULTIVOS ANUALES

La ciencia agronómica ha tenido múltiples respuestas a los problemas mencionados, desde la introducción de técnicas de manejo integrado acopladas al uso de químicos más inocuos y específicos, con menor efecto ambiental, al desarrollo de sistemas más eficientes en el uso de insumos para control de malezas, manejo del agua y fertilizantes, incluyendo las técnicas de agricultura de presición.

Una de las respuestas agronómicas a los problemas ambientales originados en la intensificación de la producción agrícola ha sido el desarrollo de la cero labranza. Dos méritos esenciales de la cero labranza hacen que sea el tópico central de discusión de este libro: a) minimiza la erosión y b) reduce substancialmente la emisión de CO2 a la atmósfera junto con reciclar los nutrientes presentes en los residuos de los cultivos. A nivel mundial se ha observado un alto crecimiento de la superficie cultivada con cero labranza. Chile no ha sido la excepción, estimándose que alrededor del 50% de la superficie triguera nacional se cultiva con esta práctica, principalmente en la VIII y IX Regiones (Vidal y Troncoso, 2002). Los agricultores chilenos están adoptando la cero labranza fundamentalmente porque mejoran su oportunidad de siembra y bajan sus costos (Acevedo et al.,1998). Sin embargo, dadas las condiciones climáticas mediterráneas, de baja pluviometría estival, que dificulta la descomposición del rastrojo del cultivo anterior, y la condición de alto rendimiento de los cultivos, en Chile, a diferencia de otras partes del mundo, se acumulan cantidades de rastrojos sobre el suelo por lo que los agricultores realizan cero labranza con quema. Las altas cantidades de rastrojos sobre el suelo generan problemas de mal establecimiento de plantas, cambios e intensificación de los problemas de plagas y enfermedades y dificultad en el control de malezas. Estos problemas bajan el rendimiento de los cultivos, en particular de leguminosas como el lupino y oleaginosas como el raps. Por ello deben ser resueltos agronómica y localmente previo a esperar una adopción masiva de los agricultores en relación a estas prácticas.

Esta publicación presenta los trabajos presentados al Seminario “Sustentabilidad en Cultivos Anuales”, organizado por la Cátedra de Agronomía de Cultivos Anuales y el Laboratorio de Relación Suelo-Agua-Planta de la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Universidad de Chile. El Seminario se realizó en el contexto del 53 Congreso Agronómico y fue auspiciado por la Sociedad Agronómica de Chile (SACH), el Fondo de Innovación Agraria (FIA), la empresa SemAmeris y el Proyecto FONDEF D99I1081. Cabe destacar además, la participación de la empresa Sargent Agrícola, que realizó una valiosa demostración de maquinaria especializada.

(12)

que se espera de esta práctica sobre el recurso suelo y la productividad de los cultivos (Capitulo 2).

Existe la hipótesis que hay un efecto sinérgico entre las prácticas agronómicas de cero labranza, manejo de rastrojos, crecimiento económico, (equidad social) y conservación ambiental ya que al no laborar el suelo y mantener los rastrojos sobre éste se evita la erosión y aumenta la productividad del suelo, dismi-nuyendo al mismo tiempo la tasa de contaminación ambiental, particularmente con CO2(Acevedo y Silva, 2003). En estado de régimen, los sistemas con cero labranza y manejo de rastrojos son económicamente más atractivos que aquellos con labranza tradicional y quema (Acevedo et al., 1998), aspecto que parece corroborarse con antecedentes recientes (Capítulo 10).

LITERATURA CITADA

ACEVEDO, E. y SILVA, P. 2003. Sistema de labranza y sustentabilidad agrícola en cultivos anuales. Simiente (En prensa).

ACEVEDO, E., VIOLIC, A. y SILVA, P.1999. La Agricultura del siglo XX y sus desafíos al comenzar el nuevo milenio: el caso de Chile. Simiente 69 (3-4) : 1-20. ACEVEDO, E., SEPULVEDA, N., CAZANGA, R., Y ARIAS, J. 1998. Evaluación

técnico-económica del uso de cero labranza y manejo de residuos en cultivos tradicionales, en condiciones de secano, para la 8ª Región de Chile: Una solución ambientalmente sustentable en la producción de cultivos anuales. En: III Encuentro de Economistas Agrarios. Santiago de Chile, 29 y 30 de Octubre de 1998.

CONAMA, 1994. Perfil Ambiental de Chile. Comisión Nacional del Medio Ambiente. 569 p.

(13)

13

SISTEMA DE LABRANZA Y PRODUCTIVIDAD DE LOS SUELOS

2 Sistema de Labranza y Productividad de los Suelos

E.ACEVEDO Y E. MARTÍNEZ.

Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Agronómicas, Laboratorio de Relación Suelo-Agua-Planta. Casilla 1004, Santiago, Chile. [email protected]

RESUMEN

En este Capítulo se revisa el efecto de la labranza en las propiedades físi-cas, químicas y biológicas del suelo. La intensificación de la agricultura con prácticas tradicionales de labranza, que incluyen inversión del suelo, tiene como efecto la disminución de la materia orgánica del suelo.La cero labranza, con residuos sobre la superficie del suelo, sube el contenido de materia organica de éste afectando positivamente sus propiedades físicas, químicas y biológicas y por lo tanto, su productividad. La labranza tradi-cional con inversión de la capa superficial del suelo, ayuda al control de malezas y formación de una cama de semillas, sin embargo, expone el suelo a la erosión hídrica y eólica y a la oxidación acelerada (quema) de su materia orgánica. El balance de carbono del suelo en condiciones de la-branza tradicional resulta negativo. La productividad del suelo aumenta o disminuye de acuerdo a su contenido de carbono orgánico.

ABSTRACT

(14)

INTRODUCCIÓN

La labranza es una práctica que facilita labores agrícolas, entre las que destacan control de malezas, formación de camas de semillas que lleven a una buena germinación y establecimiento del cultivo, incorporación de fertilizantes y pesticidas al suelo, incorporación de materia orgánica y residuos del cultivo anterior. La labranza consiste comunmente en la inversión y mullimiento de la capa superficial del suelo (15-30 cm) a través de araduras y rastrajes que, cuando se operan con una humedad adecuada del suelo, resultan en una disgregación y mullimiento mejorando las propiedades mecánicas para su posterior intervención (siembra u otro).

Junto con facilitar las labores de siembra, controlar malezas y generar el mullimiento deseado, la labranza tiene algunos efectos no deseados. Expone el suelo a los principales agentes erosivos ( agua y viento) y facilita el contacto de los organismos del suelo con una alta presión parcial de oxígeno (ca 20 kpa ). El movimiento de los gases en medios porosos como el suelo es por difusión. Es un proceso lento que, en buenas condiciones de aireación, mantiene a una profundidad de 10-20 cm una presión parcial de oxígeno de ca 10-15 kpa. La labranza aumenta la presión parcial de oxígeno estimulando la actividad de los microorganismos del suelo, los que oxidan la materia orgánica al utilizarla como furente de energía. Así, dos grandes procesos destructivos se asocian a la labranza con inversión del suelo: erosión y oxidación (quema) de su materia orgánica. Estos dos procesos disminuyen la capacidad productiva del suelo. El primero de ellos es comunmente apreciado ya que hay ruptura y remoción física del suelo perdiendose parte de la capa superficial y junto con ésta, la materia orgánica y nutrientes. La productividad baja en función a la magnitud de suelo removida por erosión ya que son las capas más superficiales las que tienen la mayor concentración de carbono y de nutrientes.

La disminución del C orgánico del suelo después de que es intervenido por el hombre ha sido documentada ampliamente. La Figura 1 muestra la evolución de este proceso desde una situación climax de bosque a una situación de cultivo intensivo. En un período de 50 años el carbono y nitrógeno del suelo bajan aproximadamente a la mitad.

(15)

15

LABRANZAY EROSIÓN

La erosión hídrica del suelo y el transporte de sedimentos en un campo depende del impacto que causa la gota de lluvia en el desprendimiento de las partículas de suelo y de la energía del flujo superficial que contribuye a desprender y transportar los sedimentos en sentido de la pendiente (Peralta, 1976; Logan, 1990). Este proceso depende tanto de la naturaleza del suelo como de la lluvia y, específicamente, de la cubierta con plantas o residuos vegetales. La agricultura basada en cero labranza reduce la erosión eólica e hídrica mediante el impedimento físico que ejerce la cobertura de residuos de cosecha de las temporadas anteriores depositados en la superficie del suelo.

El arado, usado en los sistemas de labranza tradicionales, aumenta la erosión del suelo en terrenos ondulados y con pendiente (Lal et al., 1990) mediante una acción de tipo mecánica inducida por las herramientas de corte del suelo. Esta erosión es conocida como “erosión por labranza” (Torri y Borselli, 2002), dejando al suelo suceptible a la acción del viento y agua.

La erosión del suelo por labranza es proporcional a la pendiente. Torri y Borselli (2002) distinguieron tres fases que explican el movimiento de traslación del suelo: 1. Arrastre, el suelo es transportado en contacto con la herramienta de corte. 2. Salto, los terrones de suelo son eyectados por la herramienta de corte y viajan en caída libre bajo el efecto de la gravedad y la velocidad inicial al momento de la eyección.

3. Rotación, los terrones rotan – o bien se deslizan – por efecto gravitacional, de resistencia al roce y de velocidad, al término de la fase de salto. Al remover el suelo, mediante la labranza tradicional (LT), ya sea quemando o incorporando los residuos de la cosecha anterior, se destruyen los agregados naturales del suelo quedando particulados y expuestos a los agentes erosivos. En un estudio realizado en un suelo franco arcilloso, haploxeralf típico, de la VIII Región, Chile, se encontró una relación significativa y positiva entre el grado de cobertura del suelo y la estabilidad de los agregados (Gallegos, 1998). Otros estudios muestran que la estabilidad de los agregados, indicada por el diámetro ponderado medio de los agregados, aumenta al realizar cero labranza y dejar los rastrojos sobre el suelo (Figura 2).

Figura 2. Sistema de labranza (CL = cero labranza y LT = labranza

(16)

LABRANZAY PROPIEDADES FÍSICASDEL SUELO

El rol de la materia orgánica en la estructuración de las partículas del suelo es ampliamente reconocido (Follett y Stewart, 1985). A su vez, la estructura del suelo afecta su porosidad y por lo tanto, la retención y disponibilidad de agua del suelo, además de su capacidad de aire. La figura 3 muestra la distribución del espacio poroso con diferentes manejos de suelo. Al agregar materia orgánica al suelo aumentan los poros de mayor diámetro, que retienen el agua con menor energía siendo de mayor accesibilidad a las plantas. La conductividad hidráulica a saturación del suelo, es decir, la capacidad del suelo de transmitir agua cuando está saturado (velocidad de infiltración estabilizada) aumenta notablemente (Cuadro 1) facilitando la infiltración del agua. Reyes et al (2002) informaron un aumento de la humedad aprovechable de 35% en un mollisol de Chile Central sometido a manejo de cero labranza por cuatro años. La porosidad total fue ligeramente inferior en cero labranza en comparación con el suelo labrado en forma tradicional, sugiriendo un desplazamiento de la curva de la figura 3 hacia la izquierda, hacia poros de mayor diámetro. El mayor contenido hídrico del suelo en cero labranza, por otra parte, aumenta su capacidad calórica (cantidad de calor necesaria para subir su temperatura), por lo que los suelos bajo cero labranza generalmente son ligeramente más fríos y pueden demorar la emergencia y crecimiento inicial de plantas cultivadas.

(17)

17

Cuadro 1. Conductividad Hidraulica del suelo bajo diferentes sistemas de manejo, tratamientos de acuerdo a la figura 3, C= control (Pikul y Allamaras, 1986).

Tratamiento Superficie Cubierta de Pie de arado Suelo

descubierta rastrojo

K

SAT mm/s

C 1,08 1,97 0,34 1,74

SM 2,24* 3,61 0,85* 1,80

FB 1,52 3,15 0,29 1,76

+N 2,36* 4,15 0,23 1,89

LSD (0,05) 0,89 0,25

* Significativo al 5%

El espacio poroso del suelo se distribuye entre agua y aire en proporciones que dependen del grado de saturación hídrica. La capacidad de aire de los suelos, o contenido volumétrico de aire cuando el suelo se encuentra a capacidad de campo, generalmente se torna limitante al crecimiento de las plantas cuando disminuye de un 10% en volumen (Figura 4). La cero labranza aumenta la proporción de poros de mayor diámetro aumentando su capacidad de aire.

Figura 4. Efecto de la capacidad de aire del suelo sobre el rendimiento (Baver y Farnsworth, 1940).

(18)

Figura 5. Resistencia a la penetración en función de la densidad aparente y humedad del suelo (Singh y Ghildyal, 1977)

LABRANZAY PROPIEDADES QUÍMICASDEL SUELO

El principal efecto de la cero labranza sobre las propiedades químicas del suelo está vinculado al aumento de la materia orgánica (MOS) de éste. La figura 6 muestra el cambio de MOS después de cuatro años de cero labranza en un mollisol de Chile Central en que se cultiva una rotación trigo-maiz dejando los residuos de cosecha sobre el suelo. La mayor acumulación de materia orgánica ocurrió en los primeros dos centímetros del suelo, pero la diferencia fue significativamente superior hasta los cinco centímetros de profundidad entre los tratamientos de manejo.

Figura 6. Sistema de labranza (CL = cero labranza; LT = labranza tradicional) y acumulación de materia orgánica en un alfisol de Chile central (Reyes et al., 2002).

0

(19)

19

En los sistemas agrícolas tradicionales los balances de carbono en el suelo son generalmente negativos (Reicosky et al., 1995 ) ya que comunmente se queman los rastrojos de la cosecha anterior y se invierte la superficie del suelo para preparar la cama de semilla. Los requerimientos de carbono para compensar el efecto, son del orden de 2 a 2,5 T / ha.

El Cuadro 2 presenta valores estimados para un balance de carbono que son del mismo orden de magnitud que observaciones realizadas en campo por Rasmussen y Collins, 1991 y Rasmussen y Parton, 1994.

Cuadro 2. Estimación de balance de carbono para sistemas de cero labranza y labranza tradicional. Cultivo de trigo que produce 3 T / ha (Acevedo,E. datos no publicados).

Arado vertedera Cero labranza

(T C / ha)

Ingresos + 1,49 + 1,49

Egresos

Quema - 1,64 0,0

Oxidación M.O. - 2,36 - 0,54

Erosión (10 T/ha) - 0,11 0,0

TOTAL - 2,17 + 0,95

La importancia de la materia orgánica en las propiedades químicas del suelo radica en el aporte directo de nutrientes esenciales como N, P y S y micronutrientes presentes en la materia orgánica, además de aportar coloides que aumentan substancialmente la capacidad de intercambio catiónico del suelo. Cabe mencionar que prácticamente la totalidad del nitrógeno aportado por el suelo a un cultivo proviene de la descomposición de la materia orgánica por lo que, en general, a mayor contenido de materia orgánica en el suelo hay mayor disponibilidad de nitrógeno.

PROPIEDADES BIOLÓGICAS

El cultivo de los suelos no perturbados representa una serie de cambios en la estructura y actividad de la comunidad biológica nativa del suelo (Hendrix et al., 1990). Sin considerar la introducción de sustancias químicas tóxicas, como pesticidas, los cambios en la abundancia y actividad biótica del suelo pueden estar relacionados a cambios en los factores reguladores de ella, como temperatura, agua y cantidad y distribución de materia orgánica. En los sistemas arables, las fluctuaciones estacionales de las propiedades microbiológicas pueden ser significativas (Petersen et al., 2002).

(20)

En un estudio realizado al Este de Washington, USA, durante el cultivo de trigo primaveral sobre un suelo franco limoso, Petersen et al. (2002) compararon la actividad biológica del suelo manejado a largo plazo con arado de cincel y CL . El estudio encontró una fuerte asociación entre el N biomásico y las condiciones del suelo, principalmente con la disponibilidad de N. Las condiciones en CL favorecen una mayor relación hongo / bacteria respecto a los sistemas de LT (Hendrix et al ,1990). En estudios realizados en el fundo Chequén, en la VIII Región de Chile, se comparó el efecto de la CL y LT sobre algunas propiedades biológicas del suelo, como se aprecia en los cuadros 3 y 4 (Crovetto, 2002).

Cuadro 3. Recuento microorganismos del suelo en diferentes sistemas de labranza.

Microorganismo Cero Labranza Labranza tradicional

Bacterias aeróbicas viables (±+) (±-)

Bacterias fijadoras de N (+)* (-)

no simbióticas

Bacterias nitritadoras (+) (-)

Bacterias nitratadoras (+) (-)

Hongos viables (±) (±)

Esporas de micorrizas (+) (-)

vesiculo-arbusculares

Levaduras viables (+) (-)*

Algas (±) (±)

Actinomicetes viables (±+) (±-)

(+): mayor, (-): menor, (±): sin diferencias, (±+): tendencia a aumentar, (±-): tendencia a disminuir *: Más estable durante el año.

Crovetto, 2002.

Cuadro 4. Recuento organismos de la mesofauna del suelo en diferentes condiciones de labranza.

Organismo Cero Labranza Labranza tradicional

Mesofauna total (+) (-)

Insectos (+) (-)

Ácaros (±+)* (±-)

Ciempies (±+) (±-)

Nemátodos (+) (-)

Lombrices (+)** (-)

(+): mayor, (-): menor, (±): sin diferencias, (±+): tendencia a aumentar, (±-): tendencia a disminuir *: Mayor durante el mes de diciembre probablemente debido a la excepcional precipitación de 88 mm. **: Mayor durante el período húmedo

(21)

21

Hay informes contrapuestos sobre los efectos de la labranza en las lombrices del suelo (Chan, 2001). Por un lado hay resultados que vinculan la abundancia y diversidad de lombrices con la intensidad de labranza en que la población de lombrices disminuye en suelos manejados tradicionalmente, debido a cambios de las condiciones del suelo que resultan del excesivo laboreo. Por otro lado, se documenta un incremento de algunas poblaciones endógenas de lombrices debido a la mayor disponibilidad alimenticia que se genera al mezclar los residuos que abundan en superficie.

En un suelo aluvial franco arenoso (mollisol) de la zona central de Chile, se midió el número y peso de lombrices en tres situaciones de manejo: LT, CL (3 años), y CL (6 años). Los resultados del cuadro 5 muestran que en LT no se registraron lombrices. Además, la población de lombrices aumentó en forma directa con el tiempo de incorporación del suelo al sistema de conservación de CL. Estos resultados podrían relacionarse con la mayor disponibilidad alimenticia en los sistemas de conservación y con los mayores contenidos de humedad en CL (Reyes et al., 2002).

Cuadro 5. Cantidad de lombrices en distintos sistemas de labranza

Sistema de labranza Número Peso seco

(Lombrices ha-1) (kg ha-1)

Labranza tradicional 0 0

Cero labranza, 3 años. 620.000 28

Cero labranza, 6 años 2.760.000 104

Laboratorio Relación Suelo – Agua – Planta, Universidad de Chile; datos no publicados.

LABRANZAY BALANCEDE C ENEL SUELO

Se estima que la labranza intensiva ha sido responsable de pérdidas entre 30 y 50% de C orgánico del suelo, desde la incorporación de nuevos suelos a sistemas de cultivo tradicionales (Reicosky, 2002). A nivel global se pierden por cultivo del suelo aproximadamente 0,8 GT de C a la atmósfera (Schlesinger, 1990). Las pérdidas de materiales húmicos de los suelos cultivados son superiores a la tasa de formación de húmus de los suelos no perturbados, por lo que el suelo bajo las condiciones actuales de cultivo es una gran fuente de CO

2 atmosférico, contribuyendo al calentamiento global por aumento de gases de efecto invernadero (Kern y Johnson, 1993; Gifford, 1994; Reicosky, 2002).

(22)

suelos representa dos a tres veces la cantidad de C presente en la atmósfera como CO2 por lo que los suelos podrían ser un gran sumidero global de C (Gifford, 1994).

La conversión hacia sistemas de labranza de conservación aumenta el contenido de C del suelo al reducir la erosión y la tasa de oxidación de la materia orgánica (Fortin et al., 1996), reduciendo además las emisiones de CO2 por el menor uso de combustibles fósiles (Kern y Johnson, 1993). Un estudio reciente (West y Post, 2002), indica que en promedio, un cambio de LT a CL podría secuestrar 0,57 ± 0,14 T C ha-1_año.-1_{La captura de C está} estrechamente ligada a prácticas agronómicas, las que pueden contribuir a mitigar los efectos del cambio climático global (Etchevers et al., 2002). La MOS es el principal componente del suelo que se ve influenciado por el sistema de labranza implementado (Alvarez et al, 1995). El contenido de MOS disminuye frecuentemente con la intensidad de labranza incrementando los flujos de CO2 desde el suelo hacia la atmósfera (Reicosky et al, 1997). En un vertisol de Texas , USA, Reicosky (1997) comparó el efecto de diferentes sistemas de labranza (tradicional, cincel y cero labranza) y diferentes cultivos sobre la emisión de CO2, encontrando después de 24 horas los mayores flujos de CO2 en labranza tradicional. Como no encontró relación entre el CO2 acumulado después de labranza y el contenido de N inorgánico, despreció el efecto a corto plazo de la actividad microbiana, señalando que la liberación de CO2 en el corto plazo se encuentra más influenciada por un flujo de masa relacionado con los cambios inducidos en la porosidad después de labrar el suelo. Aún después de tres meses de efectuados los tratamientos de labranza, las pérdidas de CO2 siguieron afectando mayormente a los suelos manejados con sistemas de labranza tradicional (Reicosky, 2002).

Una reducción del contenido de MOS puede generar un efecto perjudicial en el medio ambiente debido a que frecuentemente resulta en una disminución de la fertilidad, aumento de la erosión, disminución del rendimiento, infiltración de agua, y capacidad de retención de agua del suelo (Reicosky et al., 1997). Para minimizar tal impacto ambiental, se debe disminuir el volumen de suelo a disturbar (Reicosky, 2002).

LABRANZAY CONSUMODE ENERGÍA

La labranza, junto con la preparación de la cama de semillas, pueden contribuir fuertemente al consumo de energía de los sistemas de producción de cultivos (Lal et al., 1990). El consumo de combustible diesel para el arado usado en los sistemas de labranza tradicional, varía de 60 a 80 litros por hectárea (Lal et al., 1990). La labranza de conservación presenta ahorros significativos en términos energéticos sin poner en riesgo la productividad (Lal, 1989). Las faenas de labranza y los productos químicos basados en petróleo como fertilizantes y pesticidas son insumos energético - intensivos.

(23)

23

tradicional son los más intensivos en términos energéticos, mientras que los sistemas de cero labranza son los menos intensivos. En USA, la cero labranza gasta cerca de un 45% menos de los requerimientos energéticos (combustible) considerados para en las labores de precosecha que los sistemas de labranza tradicional. En cero labranza se requiere un control químico de malezas más intensivo, con lo cual se incurre en un gasto energético adicional por concepto de herbicidas de un 15% mayor al requerido en labranza tradicional. Aún así los sistemas de cero y mínima labranza son más eficientes en términos energéticos que los sistemas tradicionales. Con menores niveles de energía los sistemas conservacionistas pueden conseguir aproximadamente los mismos rendimientos que los sistemas tradicionales (Kern y Johnson, 1993).

CAMBIOSENLA PRODUCTIVIDADDEL SUELO ASOCIADOSALA LABRANZA

El efecto de la MOS es decisivo en la regulación de los nutrientes de los ecosistemas, lo que se asocia a la producción y descomposición de la biomasa y al secuestro, asimilación y emisión atmosférica del CO2. La cero labranza promueve la acumulación de MOS, principalmente en los primeros centímetros del perfil del suelo (Undurraga, 1990; Salinas 1996; Reyes et al., 2002). El manejo de la MOS, incluyendo el uso de los residuos de cosecha y abonos orgánicos, es considerado un factor fundamental debido a sus beneficiosos efectos en la calidad del suelo, la productividad sustentable del suelo, y su capacidad potencial para secuestrar C (Rasmussen y Parton, 1994; Rosell, 1999). Aunque la relación entre la MOS y la productividad de cultivos es aceptada por diferentes investigadores (Moreno et al, 1999), establecer su interdependencia requiere el análisis de estudios ejecutados bajo condiciones experimentales distintas, con escalas diferentes en tiempo, sitio, clima, y en general, en situaciones ecológicas diversas (Rosell, 1999). Además, pese a la existencia de abundante literatura que documenta los efectos positivos de la MOS sobre las propiedades del suelo que influencian el desarrollo de los cultivos, existe poca información sobre la contribución directa de un aumento de MOS en la productividad del suelo – cultivo. Bauer y Black (1994), estimaron que para un suelo franco de las Grandes Planicies en USA que un aumento de 1 T / ha de MOS en los primeros 30 cm del suelo era equivalente a un aumento en productividad de 15 kg/ha en granos de trigo. La adición de enmiendas orgánicas, sin embargo, aunque puede mejorar la productividad del suelo, no elimina la necesidad de fertilizar, debido a las grandes cantidades de nutrientes que se requieren para obtener un retorno económico.

(24)

asociada, además, a un insuficiente control de malezas – como también menores costos de producción.

Un Análisis del margen bruto de tres sistemas de labranza en la VIII Región de Chile (Cuadro 6), muestra que el mayor costo de inversión requerido para cero labranza, es compensado con un margen bruto 5,6 veces mayor al sistema de labranza convencional (Salinas, 1996).

Cuadro 6. Análisis del margen bruto para siembras de trigo, bajo tres sistemas de labranza. Salinas (1996).

Sistemas Ingreso Costo Margen bruto

(Kg/ha) (kg/ha) (kg/ha)

Convencional 1.500 1.130 370

Mínima labranza 3.000 1.870 1.130

Cero labranza 4.000 1.940 2.060

Salinas (1996), señala que las prácticas de labranza convencionales, que implican uso intensivo de tractores e implementos agrícolas, producen modificaciones generalmente desfavorables desde el punto de vista de la conservación de suelos, que se traducen en: (1) degradación integral del recurso suelo (física, química y biológicamente); (2) incremento de las superficies con problemas de erosión hídrica y (3) paulatina pérdida de productividad de los suelos.

CONSIDERACIONES FINALES

Hay abundante evidencia de carencia de sustentabilidad en los sistemas agrícolas de cultivos anuales en que se realiza labranza con inversión de suelo. El problema se genera por la exposición del suelo a la erosión hídrica y eólica y por la oxidación de la materia orgánica con la consecuente pérdida de carbono del suelo. Los balances de carbono en suelos en que se realiza labranza tradicional son negativos. La cero labranza, manteniendo los rastrojos sobre el suelo, evita la erosión y ayuda a almacenar carbono en el suelo mejorando sus propiedades físicas, químicas y biológicas, aumentando su productividad y haciendo que el suelo cumpla un rol de almacenamiento de carbono desde el punto de vista ambiental.Esta práctica agronómica disminuye, además, las emisiones de CO2 a la atmósfera por menor consumo energético.

AGRADECIMIENTOS

(25)

25

LITERATURA CITADA

ALVAREZ, R., DÍAZ R., BARBERO N., SANTANATOGLIA O., BLOTTA L.. 1995. Soil organic carbon,microbial biomass and CO2 – C production from three tillage systems. Soil & Tillage Research, 33: 17- 28.

BAUER, A. and BLACK, A. L. 1994. Quantification of the effect of soil organic matter content on soil productivity. Soil Sci. Soc. Am. J. 58: 185-193.

BAVER, L.D. and FARNSWORTH, R.B. 1940.Soil structure effects on the growth of sugar beets. Soil Sci.Soc.Am.Proc.5:45-48.

CHANG, K. Y. 2001. An overview of some tillage impacts on earthworm population abundance and diversity – implications for functioning in soils. Soil & Tillage Research, 57: 179-191.

CROVETTO, C. 2002. Cero labranza. Los rastrojos, la nutrición del suelo y su relación con la fertilidad de las plantas. Trama Impresores S. A.. Talcahuano, Chile. 225 p.

ERICKSON,A.E. 1982.Tillage effects on soil aeration. In:P.W Unger, D.M.Van Doren Jr., F.W.Whisler and E.L. Skidmore (eds.) Predicting Tillage Effects on Soil Physical Properties and Processes. ASA Special Publication Number 44. 198 p.

ETCHEVERS, J. D., MONREAL ,C., ACOSTA, M., HIDALGO, C., PADILLA, J., LÓPEZ, R., y JIMÉNEZ, L. 2002.Captura de C en terrenos con alta pendiente. Boletín N° 18. Sociedad Chilena de la Ciencia del Suelo y Universidad de Talca. IX Congreso nacional de la ciencia del suelo, Talca, Chile.

FOLLETT, R.F. and STEWART, B.A. (eds).1985. Soil Erosion and Crop Productivity. American Society of Agronomy .Madison, Wisconsin, USA. 533p.

FORTIN, M.-C., ROCHETTE, P., and PATTEY, E. 1996. Soil carbon dioxide fluxes from conventional and no-tillage small-grain cropping systems. Soil Sci. Soc. Am. J. 60: 1541-1547.

GALLEGOS, A. 1998. Estudio sobre la pérdida de la estabilidad de los agregados del suelo como consecuencia de la erosión hídrica. Universidad de Concepción. Concepción, Chile.

GIFFORD, R. M. 1994. The global carbon cycle: A viewpoint on the missing sink. Aust. J. Plant Physiol. 21: 1-15.

HENDRIX, P. F., CROSSLY, D. A., JR., BLAIR J. M. and COLEMAN, D. C. 1990. Soil biota as components of sustainable agroecosystems. In: C. A. Edwards, R. Lal, P. Madden, R. H. Miller and G. House (Editors), Sustainable Agriculture Systems. Soil and Water Conservation Society, Iowa, USA, pp. 637-654.

KERN, J. S. and JOHNSON, M. G. 1993. Conservation tillage impacts on national soil and atmospheric carbon levels. Soil Sci. Soc. Am J. 57: 200-210.

LAL, R. 1989. Conservation tillage for sustainable agriculture: tropics versus temperate enviroments. Advances in Agronomy 42: 85-197.

LAL, R., ECKERT D. J., FAUSEY, N. R., and EDWARDS, W. M. 1990. Conservation tillage in sustainable agriculture. In: C. A. Edwards, R. Lal, P. Madden, R. H. Miller and G. House (Editors), Sustainable Agriculture Systems. Soil and Water Conservation Society, Iowa, USA, pp. 203-225.

(26)

LUCHSINGER, A.,VILLA, R. y GAETE, M. 1979. Efecto de la labranza mínima y siembra sin labor en el desarrollo y productividad del maiz (Zea mays L.). Investigación Agrícola 5:39-45.

MORENO, I., ORIOLI G., BONADEO, E. y MARZARI, R. 1999. Dinámica de C y N en suelos bajo diferentes dsos. Proceed. XIV Congreso Latinoamericano de la Ciencia del Suelo. (Texto completo en CD Rom.) Pucón, Chile.

PERALTA, M. 1976. Uso, Clasificación y Conservación de suelos. Servicio Agrícola y Ganadero. Santiago, Chile. 337 p.

PETERSEN, S. O., FROHNE, P. S., and KENNEDY, A. C. 2002. Dynamics of a soil microbial community under spring wheat. Soil Sci. Soc. Am J. 66: 826-833. PIKUL, J.L.JR and ALLAMARAS, R.R. 1986.Physical and chemical properties of a

Haploxeroll after fifty years of residue management. Soil Sci.Soc.Am. J. 50: 214-219.

RASMUSSEN, P. E. and PARTON, W. J. 1994. Long term effect of residue management in wheat – fallow: I. Inputs, yield, and soil organic matter. Soil Sci. Soc. Am. l. 58: 523-530.

RASMUSSEN, P.E. and COLLINS, H.P. 1991. Long-term impacts of tillage, fertilizer, and crop residue on soil organic matter in temperate semiarid regions. Advances in Agronomy 45:93-133.

REIKOSKY, D.C.,KEMPER, W.D., LANGDALE, G.W., DOUGLAS, C.L. JR. and RASMUSSEN, P.E. 1995.Soil organic matter changes resulting from tillage and biomass

production.Journal of Soil and Water Conservation. May-June:253-261. REICOSKY, D. C., DUGAS, W.A., and TORBERT, H. A.. 1997. Tillage – induced soil

carbon dioxide loss from different cropping systems. Soil & Tillage Research, 12: 135-148.

REICOSKY, D. C. 2002. Long – Term Effect of Moldboard Plowing on Tillage – Induced CO2 Loss. In: J. M. Kimble, R. Lal and R. F. Follet (Editors), Agricultural Practices

and Polices for Carbon Sequestration in Soil. Lewis Publishers. Papers form symposium held July 1999 at Ohio State University, Columbus, Ohio, pp. 87-96. REYES, J. I., MARTÍNEZ, E., SILVA P. y ACEVEDO, E. 2002. Labranza y propiedades de un suelo aluvial de Chile central. Boletín N° 18. Sociedad Chilena de la Ciencia del Suelo y Universidad de Talca. IX Congreso Nacional de la Ciencia del Suelo, Talca, Chile.

ROSELL, R.A. 1999. Materia orgánica, fertilidad de suelos y productividad de cultivos. Proceed. XIV Congreso Latinoamericano de la Ciencia del Suelo. (Texto completo en CD Rom.) Pucón

SALINAS, J. G. 1996. La productividad del suelo bajo diferentes sistemas de labranza y cobertura vegetal. Documento de campo 12. Proyecto regional GCP/RLA/ 107/JPN FAO. Oficina regional para América Latina y El Caribe. Santiago, Chile. SHLESINGER, W. H. 1990. Evidence from chronosequence studies for a low carbon

storage potential of soils. Nature, 348: 232-234.

SINGH, R. and GHILDYAL, B.P. 1977. Influence of soil edaphic factors and their critical limits on seedling emergence of corn (Zea mays L.). Plant and Soil 47: 125-136.

(27)

27

TORRI, D. and BORSELLI, L. 2002. Clod movement and tillage tool characteristics for modeling tillage erosion. Journal of Soil and Water Conservation. 57 (1): 24-28.

UNDURRAGA, P. E. 1990. Cambios en las curvas de distribución de algunas propiedades del suelo con labranza cero. Un estudio de casos con quema de residuos en Vilcún. Universidad de Concepción. Facultad de Ciencias Agronómicas, Veterinarias y Forestales. Chillán, Chile.

(28)

3 Manejo Integrado Suelo - Planta y Desarrollo

Sustentable de la Agricultura del Sur de Chile

(1)

J. L. ROUANET (2, 5)_{, I. PINO}(3)_{, H. URIBE}(2)_{, A. NARIO} (3)_{, P. SCHULLER}(4), _{F. BORIE}(5)_{, L.}

BARRIENTOS(2)_{, A. M PARADA}(3)_{M ALVEAR}(5)_{y M. MERA}(2,5)_.

(2) Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Departamento de Recursos Naturales y Medio Ambiente.Casilla 58-D. Temuco, Chile. [email protected] (3) Comisión Chilena de Energía Nuclear. Unidad de Agricultura.Casilla 188-D. La Reina, Santiago, Chile. [email protected] (4)Universidad Austral de Chile. Facultad de Ciencias. Instituto de Física. Casilla 567.Valdivia, Chile. [email protected] (5)Universidad de La Frontera, Facultad de Ingeniería, Departamento de Ciencias Químicas.Casilla 54-D. Temuco, Chile [email protected]

RESUMEN

La aplicación por mas de un siglo de sistemas intensivos de producción de alimentos en el Sur de Chile, basados en la dominancia de cultivos anuales, ha provocado erosión y agotamiento de la fertilidad de los suelos y un creciente uso de fertilizantes para mantener altos rendimientos. Esta intensificación ha significado una reducción paulatina en la rentabilidad del sector y una intensificación de los procesos de degradación del suelo, sintomático de una baja sustentabilidad. Se informan resultados de investigación en intensificación sustentable de manejo integrado suelo-planta mediante la aplicación de técnicas conservacionistas en cultivos anuales, en especial de trigo, dominante en el sistema intensivo tradicional de producción (inversión de suelo y quema).

(29)

30 SERIE CIENCIAS AGRONÓMICAS

ABSTRACT

The continuous use of intensive cropping systems in Southern Chile lead to soil degradation, decreased soil fertility, reduced profitability and an increased environmental damage. These are symptoms of low agricultural sustainability. In this chapter the research results of a team working on sustainable agricultural intensification through integrated soil-plant management in annual crops system are presented. It is shown that it is possible to produce food from annual crops, mainly wheat, maintaining high crop productivity,conserving the soil biological equilibrium and its organic carbon status. The use of conservation tillage managing the soil straw cover, the use of legume crops as lupine in the crop rotation and the selection of wheat genotypes with a high nitrogen-fertilizer use efficiency, are the individual factors showing positive effects on the cost/benefit ratio and the environmental quality. These must be jointly adopted in an alternative cropping system in order to promote a sustainable agricultural development in Southern Chile.

INTRODUCCIÓN

La agricultura en las principales regiones agrícolas del Sur de Chile se ha caracterizado por la aplicación continua, por más de un siglo, de un sistema de agricultura intensiva. Esta situación ha provocado erosión y agotamiento de la fertilidad de los suelos, degradación de la vegetación pastoral y como consecuencia, bajos niveles de productividad en el estrato de agricultores pequeños e indígenas, y reducida rentabilidad agrícola en el estrato de agricultores empresariales.

(30)

diaria de la población es imposible un crecimiento económico de la agricultura produciendo alimentos con las prácticas actuales sin dañar “las capacidades de regeneración y de asimilación del ecosistema” (Lal et al., 1998).

En este capítulo se informan resultados de intensificación sustentable de manejo integrado suelo-planta, mediante la aplicación de técnicas conservacionistas en cultivos anuales, en especial de trigo, dominante en el sistema intensivo tradicional de producción (inversión de suelo y quema).

ANTECEDENTES EXPERIMENTALES

Las investigaciones fueron realizadas por un grupo interdisciplinario en diferentes proyectos (FONDECYT, OIEA ,ARCAL, CHI’s y DIUFRO) en el área del Secano Interior de la IX Región de Chile. La región se caracteriza por la dominancia de suelos Ultisol (Typic Hapludult), derivados de rocas volcánicas andesíticas, basálticas y cenizas volcánicas; de textura franco arcillo limosa con alto contenido de arcilla (>50%) en su perfil y Alfisoles derivados de material intrusivo rico en cuarzo, granito o diorita cuarzosa; de textura franco arcillo arenosa (Fajardo, 1976). Esta área agroecológica posee clima mediterráneo con sequía estival y alta concentración de pluviometria en otoño-invierno.

Se usaron suelos de cinco localidades: un suelo transicional, y un Andisol serie Vilcún ambos en General López (Carillanca), un Ultisol (Hapludult) en Pumalal, Nueva Imperial, Ultisol (Palhumult) en Tromén, y un Alfisol serie Cauquenes, en Los Sauces de la IX Región.

En otoño el suelo permanece en barbecho para las siembras invernales con manejo tradicional, esto es, con eliminación de los rastrojos mediante el uso del fuego y posterior inversión. Lluvias de hasta 400 mm entre los meses de abril a junio, sobre suelo desnudo, generan alto nivel de erosión. Los sistemas de manejo de suelo que han sido utilizados en estas investigaciones son cero labranza y quema de residuos (CL+Q), cero labranza sin quema de residuos (CL-Q), y sistema tradicional con inversión del suelo y quema de residuos (TRAD). En cada tratamiento se establecieron 2 rotaciones, lupino-trigo-avena y trigo-lupino-trigo, durante tres temporadas consecutivas 1997/1998, 1998/1999 y 1999/2000 en Nueva Imperial y Los Sauces y las rotaciones lupino-trigo y avena-trigo en el sitio Pumalal. En el sitio Carillanca se ha utilizado una rotación de pradera-pradera-avena-lupino-trigo desde 1995/1996 a 2000/2001 en el que se agregó el manejo mínima labor (ML), una pasada de arado cincel, TRAD con quema de residuos (TRAD+Q) y TRAD sin quema de residuos, incorporados al suelo (TRAD-Q). En general se utilizó una fertilización con N-P-K, de acuerdo a la recomendación del servicio de análisis de suelo de INIA Carillanca.

(31)

trigo se utilizó una dosis de 160 Kg N ha-1_{, en forma de Sulfato de Amonio,} marcado con 15 _{N. 10% at. exc.}

Para el sitio de Tromén se adicionó materia orgánica en forma de compost a un suelo sometido a diferentes grados de intervención agrícola: pradera degradada sin adición de materia orgánica, cultivos anuales de baja tecnología con 10 Mg ha--1_año-1_{de materia orgánica, cultivos anuales dispuestos en terraza con 15} Mg ha-1_año-1_{de materia orgánica y huerto de especies hortícolas anuales con} 30 Mg ha-1_año-1_{de compost.}

La fijación biológica de nitrógeno se determinó mediante el método de Danso et al. (1988), utilizando la relación: %Ndffix= (1- (%Ndfffix/%Ndffnfix)*100); donde %Ndfffix y %Ndffnfix son el porcentaje de nitrógeno derivado del fertilizante del cultivo fijador (lupino) y cultivo no fijador (AvenasativaL).

En muestras de suelo y planta se determinó N Total (digestión Kjeldahl) y 15_N (espectrometría de emisión). Se determinó C y N de la biomasa microbiana a través de la técnica de fumigación y extracción (Amato y Ladd, 1988; Brookes et al.,1985).Se determinó fosfatasa, b-glucosidasa y arilsulfatasa, mediante el p-nitrofenol liberado espectrofotométricamente a 400nm (Tabatabai y Bremner, 1969; Eizavi y Tabatabai, 1988; Tabatai y Bremner, 1970). Las muestras se incubaron en presencia de un buffer adecuado a una temperatura dada por un período de tiempo dado, y luego fueron filtradas. En caso de fosfatasa se tomó 1 g de suelo en buffer MUB pH 5,5 más el p-nitrofenil fosfato. Se incubó a 20ºC por una hora. En el caso de dehidrogenasa se procedió a incubar con un sustrato que como producto genera el rojo de formazán, el cual también fue determinado espectrofotométricamente (Casida et al., 1964).

Se determinó hifas totales (activas e inactivas) de micorrizas por la metodología propuesta por Kabir et al. (1997), Miller y Jastrow (1998) y Newman (1966). El número de esporas se determinó por una modificación del método de tamizado y decantado de Gerdermann y Nicholson (1963). Para la colonización de raíces se usó el método propuesto por Philips y Hayman (1970), modificado por Koske y Gemma (1989).

La materia orgánica se determinó mediante el método redox de Walkley y Black modificado, citado por Ojeda (1996). El fraccionamiento orgánico del fósforo se realizó mediante el método de Stewart y Oades (1979).

En las determinaciones de la densidad aparente, resistencia a la penetración del suelo, y la infiltración del mismo se utilizaron las técnicas del penetrómetro de cono (Jerez, 1994) y del doble cilindro infiltrómetro (Jara et al., 1987), respectivamente.

CARACTERÍSTICASDEL SUELO

Contenido de humedad del suelo

(32)

corresponde al Contenido de Humedad Volumétrico (q_v) promedio de mediciones en estratas de 0-20, 20-40, 40-60, 60-80 y 80-100 cm y equivale a un (qv) de 44,42 % ó a una lámina de agua de 87,57 mm (Uribe y Rouanet, 2002). Los resultados indican que la media de Iqen suelo con cultivo de trigo manejado en cero labranza sin quema de residuos (CL-Q) es significativamente mayor (p≤0.05) que en los otros sistemas de manejo del suelo (Cuadro 1). Se encontró un efecto sobre el Contenido de Humedad Volumétrico (qv) con la profundidad del suelo. La información señala que hasta los 40 cm en el tratamiento CL – Q, el índice Iq fue significativamente mayor (p≤0.05) que en los otros sistemas de manejo. Entre 40 y 80 cm sólo se presentaron diferencias significativas en el almacenamiento de humedad entre CL – Q y TRAD. No fueron diferentes CL – Q y CL + Q, ni CL + Q y TRAD. Bajo los 80 cm todos los tratamientos se comportaron igual en relación con su capacidad para retener humedad.

Cuadro 1. Comparación de medias del índice de humedad entre tratamientos de labranza, para cada profundidad (cm).

Tratamiento Media de I0 por profundidad

0-20 20-40 40-60 60-80 80-100 Total

Cero Labranza 0,910ª 1,000ª 0,964ª 1,084ª 1,116ª 1,015ª

sin Quema

Labranza Tradicional 0,880b _0,974b _0,939b _1,055b _1,104ª _0,990b

Cero Labranza 0,878b _0,962b _0,949ab _1,073ab _1,117a _0,996b

con Quema

Esta diferencia fue más notable en un año con desbalance hídrico temprano y menor pluviometría, como en la temporada 1998 – 1999 con 647 mm de caída pluviométrica y 508 mm acumulados en el período comprendido entre siembra y cosecha. En una temporada “normal” en cuanto a balance hídrico, como la temporada 1999 – 2000 con 1.054 mm de caída pluviométrica y 876,5 mm acumulados entre siembra y cosecha, Iq presentó una diferencia signifi-cativamente (p≤0.05) entre CL – Q y TRAD, pero no entre CL – Q y CL + Q, ni entre CL + Q y TRAD.

(33)

Cuadro 2. Comparación de medias del índice de humedad entre tratamientos de labranza, por período fenológico en el cultivo de trigo.

Tratamiento Media de I0 por período considerado

Siembra- Encañado-

Espigadura-encañado espigadura cosecha

Cero Labranza sin Quema 1,061ª 1,023ª 0,963ª

Labranza Tradicional 1,036b _0,998 b _0,938b

Cero Labranza con Quema 1,046ªb _1,001 b _0,941b

Infiltración de agua en el perfil del suelo

Tras un corto período de aplicación de sistemas de manejo de suelo sin inversión y con manejo de la cobertura vegetal de residuos post-cosecha aumentó la velocidad inicial de infiltración (VI) de los suelos, mejorando su capacidad para absorber agua y disminuyendo el escurrimiento superficial, principal fenómeno que provoca la pérdida de suelo por erosión hídrica.

En pruebas de infiltración realizadas después del período de un año de utilizados los tratamientos coberturas de suelo, y posterior a la cosecha de trigo en un suelo Ultisol, los resultados fueron significativamente diferentes entre parcelas sin cubierta vegetal durante el período de barbecho (enero-mayo), y aquellas con avena y lupino como abono verde y retención de paja de trigo (Figuras 1, 2). La técnica de abono verde consiste en cortar y dejar sobre la superficie del suelo las especies en estado de floración en el mes de noviembre-diciembre, en este caso lupino y avena. La permanencia de esta cubierta sobre el suelo tiene, entre otros, el objetivo de proteger el suelo de la energía de las lluvias de inicio del otoño y su efecto erosivo hasta que el próximo cultivo de la rotación cubra la superficie del suelo. La paja, subproducto de la cosecha de grano permanece sobre el suelo entre enero a mayo y cumple con el mismo objetivo.

(34)

Figura 1. Velocidad de inflitración e infiltración acumulada en suelo Ultisol sin cubierta vegetal. Imperial

Figura 2. Velocidad de infiltración e infiltración acumulada en suelo Ultisol con lupino abono verde. Imperial

Densidad aparente del suelo

(35)

Estos resultados han sido coincidentes con los indicadores de mejor calidad del suelo Ultisol, su mayor potencial del crecimiento de los vegetales, como asimismo el rápido efecto de las cubiertas vegetales, especialmente abonos verdes. Por su parte, la disminución de la Da, como índice del mejoramiento de la estructura del suelo, puede a su vez explicar la mayor velocidad inicial de infiltración que se observó al usar abonos verdes o residuos post-cosecha sobre el suelo.

Cuadro 3. Densidad aparente (g cm-3_{) del suelo (0-20 cm) y su variación}

después de un año de manejo de distintas cubiertas vegetales (1) respecto a la parcela Testigo (2) sin cubierta vegetal.

IMPERIAL (Ultisol) LUMACO (Alfisol)

Da (g cm-3₎ _{% variación (1)} _{Da (g cm}-3₎ _{% variación (1)}

TESTIGO (2) 1,37 1,48

Avena paja 1,28 -18,4 1,34 -9,4

Trigo paja 1,25 -20,3 1,38 -6,7

Lupino paja 1,31 -16,5 1,40 -5,4

Avena ABV 1,24 -21,1 1,30 -12,1

Trigo ABV 1,23 -21,6 1,32 -10,8

Lupino ABV 1,36 -13,3 1,34 -1,4

Resistencia a la penetración

Los cambios en la densidad aparente del suelo y de su resistencia a la penetración, medida esta última con un penetrómetro de cono, como índices del mejoramiento de la estructura del suelo pueden explicar los cambios en la velocidad inicial de infiltración (Lal, 1995b). En la Figura 3 se observa que después de una temporada (un año) de uso de cobertura de suelo permanente durante el período de barbecho, como abonos verdes o pajas sobre el suelo, disminuyó la resistencia a la penetración del suelo en la estrata 0-20 cm en comparación a la presentada por el mismo suelo (testigo) que permaneció sin cobertura en el mismo período.

(36)

Erosión

El uso de cobertura vegetal sobre el suelo, en especial la mantención de residuos post-cosecha, disminuyó las pérdidas de suelo por erosión en suelos Ultisoles con 10% de pendiente, de 16,7 Mg ha-1_año-1_{en condiciones de manejo TRAD a} 2,4 Mg ha-1_año-1_(Gaete_{et al.,}_{1999) obtenida en condiciones de manejo con CL-Q.} Ultimamente, la aplicación de la técnica del 137Cs ha permitido, aparte de entregar la distribución espacial de redistribución de suelo, discriminar entre tasas medias de erosión y sedimentación de acuerdo al tipo de explotación (rotación anual de cultivos o pradera) y manejo (baja o alta tecnología) a que ha sido sometido el suelo (Schuller et al., 2000; Schuller et al., 2002). En el Cuadro 4 se observan los resultados obtenidos por Schuller et al., (2000) y Schuller et al. (2002) utilizando este método en un Palehumult, en cuatro sitios sometidos a explotación y manejo contrastantes: (A) sitio pequeño agricultor, bajo grado tecnológico, con cultivos anuales en rotación (manejo de subsistencia) (B) sitio agricultor empresarial, tecnificado, con cultivos anuales en rotación (manejo tradicional tecnificado) (C) sitio pequeño agricultor con pradera de rotación larga (manejo de subsistencia) y (D) sitio agricultor empresarial, tecnificado, con pradera de rotación larga (manejo tecnificado).

La tasa media de erosión fue mayor en los dos sitios sometidos a rotación anual de cultivos que en las praderas, ya que en éstas, y en especial en las praderas de rotación larga, se mantuvo una cobertura mayor de la superficie del suelo, en comparación a los sitios cultivados anualmente. El barbecho y el manejo de los factores agronómicos (fertilización, rotación, época de siembra, control de enfermedades foliares, etc.), que influyen en el grado de cobertura del suelo durante el crecimiento de los cultivos, determinan a la vez variación en la tasa neta de erosión. Es por lo anterior que en cultivos con manejo tecnificado tanto Cuadro 4. Tasas de redistribución de un suelo Palehumult (Ultisol), IX

Región

Sitio A B C D

Zona erosionada:

Tasa media de erosión (kg m-2_a-1₎ _1,27 _0,93 _0,27 _0,29

Fracción del área (%) 74,1 55,6 51,3 25,0

Zona de sedimentación:

Tasa media de sedimentación (kg m-2_a-1₎ _0,73 _0,87 _0,98 _0,68

Fracción del área (%) 25,9 44,4 48,7 75,0

Área total:

Tasa neta de erosión (kg m-2_a-1₎ _0.75 _0.13

(37)

la tasa media como la neta de erosión fueron menores a las observadas en el sitio con manejo de subsistencia. No se apreció una diferencia entre las tasas medias de erosión en la pradera de manejo de subsistencia con respecto a la de manejo tecnificado. Sin embargo, en esta última el área afectada por erosión fue menor. Ello se debe a que en la pradera de manejo de subsistencia pastan los animales durante todo el año (menor cobertura) y además disturban el suelo por pisoteo, especialmente durante los períodos de mayor precipitación.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS-BIOLÓGICASDEL SUELO

Tamaño de la población microbiana del suelo

El tamaño de la biomasa edáfica (microorganismos del suelo,bacterias, hongos y actinomycetes) se modifica como producto del manejo conservacionista y es esta biomasa la que en definitiva define los flujos en los ciclos de nutrientes y su concentración en la solución de la rizósfera (Carter, 1992; Doran, 1980). En un suelo Ultisol (Imperial) y Alfisol (Lumaco) de la IX región, ubicados en el área de erosión más intensa, se midió la variación del tamaño y composición de la población microbiana del suelo.En cada sitio se mantuvo el suelo con cultivo de avena más residuo como abono verde y suelo desnudo entre abril a mayo del año siguiente. En este corto período fue posible observar un efecto de la cubierta vegetal sobre el suelo, en este caso cubierta de avena creciendo, sobre la dinámica de la biomasa edáfica en ambas localidades.

(38)

Cuadro 5. Variación del tamaño de la biomasa edáfica (N° de microorganismos / g.s.s.), en suelos de Imperial y Lumaco para tratamiento sin cu-bierta vegetal y con cucu-bierta vegetal, avena abono verde.

SUELO SIN CUBIERTA SUELO CUBIERTO

(AVENA)

IMPERIAL N°/g.s.s.

HONGOS 2,8 x 105 _{3,5 x 10}5

BACTERIAS 4,0 x 107 _{1,2 x 10}8

ACTINOMYCETES 3,3 x 107 _{9,5 x 10}7

BIOMASA TOTAL 7,3 x 107 _{2,2 x 10}8

LUMACO N°/g.s.s.

HONGOS 2,6 x 105 _{2,1 x 10}5

BACTERIAS 4,6 x 106 _{7,7 x 10}6

ACTINOMYCETES 1,8 x 106 _{5,9 x 10}6

BIOMASA TOTAL 6,7 x 106 _{1,4 x 10}7

Actividad de la biomasa microbiana del suelo

La actividad biológica de los suelos es fundamental para la solubilización, movilización y disponibilidad de los nutrientes (Borie et al., 1999). La actividad biológica general incluye parámetros bioquímicos como carbono y nitrógeno de la biomasa microbiana y actividad dehidrogenasa. La actividad biológica específica está determinada por enzimas fosfatasa, ß-glucosidasa, arilsulfatasa y ureasa que participan en los ciclos de nutrientes como fósforo, carbono, azufre y nitrógeno respectivamente. Estas enzimas muestran una rápida respuesta frente a los cambios temporales del suelo generados por factores medioamentales y de manejo (Dick et al.,1988; Doran y Parkin,1994; Rivero, 1999). La disminución de la adición de carbono orgánico al suelo puede reducir las actividades específicas (Ajwa et al.,1999).

(39)

Cuadro 6. Variación del contenido de C y N biomásico en primavera, en suelo Ultisol, sometido a diferentes grados de intervención y dosis de MO (compost Mg ha-1_a-1_{), 0-10 cm profundidad.}

Uso de suelo / dosis MO PD-0 CE-10 T-15 H-30

C biomásico (mg C/k s.s)

Primavera (octubre) 142 438 445 829

N biomásico ug N/g s.s.

Primavera (octubre) 12,9 60,1 78,2 88,4

Cuadro 7. Contenido de C y N microbiano (k ha-1_{) de un Ultisol (0-5 cm) bajo}

dos sistemas de rotación de cultivos y tres sistemas de manejo de suelos durante tres años de cultivo (1997,1998 y 1999), en la IX región de Chile.

Sistema 1997 1998 1999 Promedio

De manejo Lupino Trigo Avena

De suelo C N C/N C N C/N C N C/N C N C/N

CL+Q 213 49 4,4 260 27 9,6 290 53 5,4 254 43 5,9

CL-Q 241 43 5,7 218 31 7,2 305 39 7,9 254 37 6,8

TRAD 253 42 5,9 216 26 8,3 302 30 10,1 257 33 7,8

Trigo Lupino Trigo Promedio

CL+Q 210 39 5,4 240 26 9,4 284 54 5,3 244 39 6,2

CL-Q 262 52 5,1 247 43 5,8 309 48 6,4 273 48 5,7

TRAD 240 43 5,6 211 30 7,0 322 29 11,1 258 34 7,6

Manejo de suelo y sistemas enzimáticos. En el suelo Metrenco de la localidad de Nueva Imperial, en un cultivo de trigo antecedido por lupino, hubo un menor contenido tanto de C y N biomásico en los primeros 20 cm de profundidad en TRAD, tanto en invierno (agosto) como en verano (fines de diciembre), respecto a los presentados en cero labranza con quema de residuos o manejándolo sobre el suelo. Paralelamente hubo una disminución de la actividad dehidrogenasa en ambas épocas muestreadas (Rosas, 2001). Esta enzima es un índice de la actividad microbiana total del suelo y presenta variaciones estacionales en todos los sistemas de manejo de suelo debido probablemente a la temperatura del suelo, favoreciendo esta actividad más en verano (García-Alvarez e Ibañez, 1994).