TEORÍA DE LA LABRANZA
OSCAR A. HERRERA G.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE PALMIRA 2008
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PRESENTACIÓN En este documento se consigna una síntesis de los fundamentos teóricos que sustentan el examen, desde la perspectiva agronómica (es decir, desde una perspectiva disciplinaria-científica y no instrumental-utilitarista), del conjunto de prácticas agrícolas conocidas bajo el término labranza del suelo; síntesis que ha sido elaborada con base en los enunciados de los autores consultados y en la experiencia del autor del documento . Su objetivo es el de darle al estudiante de Ingeniería Agronómica elementos para elaborar un diagnóstico del citado conjunto de prácticas, desde el enfoque de la conservación de este recurso natural, en un contexto de sostenibilidad. Inicialmente se presenta una conceptualización básica fundamentada en las disciplinas de la ciencia del suelo y a continuación se estudian los principales indicadores y sus interacciones internas y externas, que permiten la evaluación de dichas prácticas.
EL AUTOR. Palmira, octubre 2008
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LABRANZA DEL SUELO CONCEPTO De acuerdo con Beltramini y Marchesi (S.p.i.), “ el laboreo consiste en las diversas manipulaciones mecánicas del suelo para hacerlo más apto para el crecimiento de las plantas cultivadas”. Desde una perspectiva amplia, la labranza se refiere a cualquier manipulación mecánica del suelo efectuada con el objetivo arriba señalado, sin importar la época de realización o el estado fenológico del cultivo instalado en el suelo en cuestión; bajo tal criterio, la labor de cultivo o cultivada del suelo, por ejemplo, se considera como una práctica de labranza. En un enfoque más reducido, la labranza se refiere a las manipulaciones mecánicas que se efectúan al suelo, previamente a la siembra, con la finalidad de preparar la
cama de semillas. OBJETIVOS DE LA LABRANZA Los promotores de la labranza convencional o completa consignan que ella busca crear en el suelo las condiciones apropiadas para una germinación, emergencia de plántulas, creación de un sistema radical y desarrollo general de los cultivos, tales que se puedan cumplir unos objetivos de producción pre-establecidos 1 (Reyes, 1980 ; Herrera, 1993). Adalides de la labranza mínima como Hayes (1982), por su parte, mencionan que ésta es un sistema de labranza que crea un ambiente propicio al desarrollo de un cultivo y deja una cobertura protectora de residuos sobre y cerca de la superficie del suelo, durante todo el año. Abanderados del manejo ecológico del suelo co mo Primavesi (1984), manifiestan, específicamente en relación con los frágiles suelos tropicales del serrado brasilero, que la labranza a utilizar en ellos debe buscar conservar la bioestructura grumosa de los estratos superficiales y por lo tanto, no aconseja las labranzas que inviertan 2 estas capas porque se destruye dicha bioestructura. Para Amézquita , la labranza tiene como objetivos crear una zona para el desarrollo de raíces y la germinación de semillas, agregando que la labranza puede ser agradativa o degradativa, pero que, obviamente, debe buscar lo primero. Más específicamente, la labranza del suelo busca los objetivos que se discuten a continuación. Baver y otros (1973), consignan que “las técnicas de labranza no han tenido ca mbios significativos desde que las necesidades básicas fueron planteadas por Slipher (1932)” y enumeran las siguientes:
1. 2. 3. 4.
Infiltración rápida y retención satisfactoria del agua lluvia utilizable. Capacidad suficiente de aire y fácil intercambio del aire del suelo con el de la atmósfera. Poca resistencia a la penetración de las raíces. Resistencia a la erosión.
Para Payne (1992), “el objetivo del laboreo en lo relativo a la estructura del suelo debe ser explotar los
efectos de la meteorización y poner el suelo en una condición tal que obtenga el máximo beneficio de la meteorología”.
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León Reyes Leal, q.e.p.d. Profesor Asistente hasta 1985 de la otrora Facultad de Ciencias Agropecuarias de Palmira, de la Universidad Nacional de Co lombia. Notas tomadas en sus conferencias de clase. 2 Edgar Amézquita. Investigador del Centro Internacional de Agricultura Tropical. Conferencia ofrecida en el marco del curso de Conservación de Suelos del Programa de Posgrado en Suelos, UN Palmira; septiembre 1 de 1995.
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Nótese que los autores citados y la mayoría de quienes se ocupan del estudio del tema de la labranza, parten de la suposición de que, siempre, el suelo a ntes de la siembra no posee la condición deseada para el desarrollo de los cultivos; percepción que tiende a mirar este conjunto de prácticas como indispensables en todo tiempo, lugar y condición y a favorecer su rut inización, es decir, a convertirlas en una receta sin la cual no es posible 3 la agricultura . A continuación se aportan otros elementos relevantes en cuanto al efecto de la labranza, discutidos por autores como Beltramini y Marchesi, S.f.; Gavande, 1972; Reyes, 1980; Hayes, 1982; Young, 1982; Herrera, 1993; Amézquita, 1995: La reducción de la densidad aparente y el consecuente incremento de la porosidad promueven un régimen hídrico y de intercambio gaseoso favorable al desarrollo radical y de las plantas en general, especialmente si la labranza logra crear un balance adecuado de poros en donde la micro-porosidad responde por la retención de humedad y la absorción de nutrientes por las raíces vía mecanismo de difusión; la meso-porosidad, por el almacenamiento de agua aprovechable y la absorción de nutrientes por difusión y flujo de masa; y la macroporosidad, por la permeabilidad del suelo al agua, la aireación, el crecimiento de raíces y la absorción de nutrientes vía interceptación de raíces. La temperatura del suelo es un factor edáfico de crucial importancia en el crecimiento de las plantas que sólo en años recientes empieza a adquirir importancia en el estudio de los suelos tropicales. En las zonas templadas, desde siempre se ha sabido que la roturación del suelo, especialmente si se invierte éste, favorece la evaporación del agua acumulada en el invierno y el rápido calentamiento del suelo en la primavera que sigue al invierno, permitiendo las siembras rápidas y oportunas. Como se aprecia, la labranza actúa indirectamente sobre la temperatura del suelo a través de la promoción de los movimientos de agua y aire en él y del incremento de la superficie de exposición directa al sol; en el trópico no selvático, en donde el problema habitualmente no es de acumulación de agua sino de déficit, ciertas labranzas de zona templada pueden agravar dicho déficit y además, propiciar una rápida mineralización de la materia orgánica. La temperatura del suelo y del aire también influyen en el proceso de movimiento del agua en el sistema suelo – planta – atmósfera (fenómeno conocido bajo el término evapo-transpiración); en la actividad biológica y en la dinámica de la materia orgánica. Si la labranza llega a favorecer de manera integral el ambiente físico del perfil del suelo; y una distribución apropiada de los fertilizantes, enmiendas, residuos vegetales y abonos orgánicos, puede propiciar efectivamente el incremento de la fertilidad del suelo . El laboreo adecuado corrige la formación de impedimentos mecánicos (diferentes formas de adensamiento) que restringen el desarrollo radical, la actividad biológica, el movimiento de agua y el intercambio gaseoso y posibilita la eliminación de aquellos que se producen naturalmente, como la dispersión y el movimiento vertical de los coloides del suelo. De manera paradójica, la labranza puede restringir o puede propiciar la acción de los llamados insectos plagas, microorganismos patógenos y especies vegetales malezas, a través de la destrucción de focos, hospederos, guaridas, huevos y larvas o, por el contrario, de la propagación de los mismos . Hoy en día, es éste un tema que despierta sensibilidades en relación con el laboreo del suelo, t anto desde la perspectiva ecologista de la destrucción de la biodiversidad y del recurso natural suelo, como desde el enfoque de la producción sostenible, entendida como la preservación del suelo y los demás factores de producción para que ésta pueda seguir existiendo en el tiempo. En una mirada integral sobre la producción agrícola como sistema, el reto es incorporar prácticas agrícolas, incluida la labranza, que favorezcan tanto la producción como la conservación. En los términos más prosaicos de la práctica agrícola, la labranza o los aperos agrícolas que se emplean para realizarla contribuyen a resolver ciertos problemas “prácticos” co mo: el desmenuzamiento e incorporación de residuos de cosecha que representan un obstáculo para la siembra siguiente; la incorporación y distribución en áreas grandes de agroquímicos y otros materiales; la limpieza de callejones y áreas aledañas a los lotes de 3
Edgar Madero. Profesor Asociado de la U niversidad Nacional de Colombia Sede Palmira. Comunicación personal. 1999.
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siembra; la nivelación de los terrenos y/o darles configuraciones micro – topográficas especiales, según lo requieran los sistemas de siembra y de cultivos; la construcción de pequeñas obras de infraestructura para riego y/o drenaje; etc.
LABRANZA Y CONSISTENCIA DEL SUELO Atterberg estudió el fenómeno de la consistencia del suelo y estableció los llamados límites de plasticidad o constantes de Atterberg, para definir los diferentes estados de consistencia, de acuerdo con el contenido de humedad. Como es claro que la consistencia del suelo se define a diferentes contenidos de humedad y como 4 dicho contenido de humedad modifica drásticamente otras propiedades del suelo , también afecta de manera fundamental la respuesta del suelo al laboreo, obteniéndose resultados muy diferentes en cada estado, como se verá enseguida. Si se trabaja el suelo en estado plástico, se produce su amasado y al secarse se originarán agregados más grandes, fuertemente cementados y se compactará, es decir, nunca volverá a su estado inicial; por esta razón, el suelo debe laborarse en estado friable, condición difícil de hallar en terrenos compactados. Según Madero, “la consistencia en contenidos medios y bajos de humedad es una manifestación de la macroestructura y en contenidos altos, de la microes tructura arcillosa de la que depende fundamentalmente la primera”. 5 (Beltramini y Marchesi, S.f.; Reyes, 1980; Ashburner y Sims, 1984; Girón, 1992; Madero, 1999 ).
EL LABOREO Y LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DEL SUELO En la figura 1 se representa la variación de la resistencia de la masa del suelo y de los terrones a la cizalladura y del esfuerzo de deslizamiento de la interfaz suelo/metal de un suelo ideal, en función de su contenido de humedad, según Ashburner y Sims (1984). Con un contenido de humedad bajo 6 los terrones tienen alta resistencia, dificultando su rotura; las herramientas de labranza sólo alcanzan a reorientar los terrones sin romperlos, por lo que trabajar en estas condiciones de humedad es un desperdicio innecesario de energía. Con un contenido de humedad más alto 7, en estado friable, la masa del suelo tiene mayor resistencia que los terrones, lo cual significa que una herramienta puede romper los terrones con poca fuerza al mismo tiempo que la resistencia al deslizamiento suelo/metal es baja, facilitándose el laboreo.
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Penetrabilidad, densidad aparente, porosidad, permeabilidad, entre otras. Información personal. 6 Inferior al límite de contracción (LC). 7 Pero inferior al límite plástico (LP). 5
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Resistencia de terrones Resistencia masa de suelo Resistencia suelo/metal
Resistencia a cizalla
LP
LC CE MEN TADO
Esfuerzo de deslizamiento suelo/metal
LL
LÍQUIDO
PLÁSTICO FRIABLE
Fricción Y Adhesión
Fricción
Fricción y poca adhesión
Lubricación
CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO FIGURA 1. Resistencia a la cizalladura de los terrones y de la masa del suelo y esfuerzo de deslizamiento suelo/metal, como función de la humedad del suelo, en un suelo ideal. Fuente: ASHBURNER Y SIMS. 1984.
FIGURA 1. Resistencia a la cizalladura de los terrones y de la masa del suelo y esfuerzo de deslizamiento suelo/metal, como función de la humedad, en un suelo ideal. Fuente: ASHBURNER Y SIMS, 1984.
En estado de humedad mayor 8, cuando el suelo se torna plástico ante los esfuerzos, la resistencia de los terrones es menor pero el deslizamiento suelo/metal requiere más fuerza; además, existe una alta probabilidad de que la resistencia al deslizamiento sea superior a la resistencia de la masa del suelo, lo cual significa que la herramienta falla el suelo pero éste se atasca en la superficie metálica. Para agravar esta situación aún más, la tracción en el suelo es baja justo en el momento en que más se la requiere y las ruedas del tractor pueden compactar el suelo, dañando su estructura porosa por efectos del patinaje. De acuerdo con estos autores, la resistencia de los terrones depende de las fuerzas que amarran los microagregados y agregados, lo cual está determinado básicamente por la cohesión molecular; la resistencia de la masa del suelo, en cambio, depende de la resistencia que ofrece el amarre de las partículas, cuya fuerza es debida principalmente a la cohesión superficial (adhesión suelo-agua y suelo-metal) y a la fricción entre ellos. El suelo en estado cementado no tiene la humedad necesaria para desarrollar adhesión y la resistencia al deslizamiento es netamente friccional; en los estados friable y plástico la adhesión aumenta progresivamente por razón de las fuerzas de tensión superficial hasta llegar la resistencia a un máximo llamado punto de atascamiento; la adición de más agua hace pasar el suelo al estado líquido 9 y el exceso de agua tiene el efecto de lubricación, bajando dramáticamente la resistencia al deslizamiento. Del examen de las relaciones de la roturación del suelo con la consistencia y las propiedades mecánicas antes descritas, se concluye que, en aquellos casos de relativa compactación en que el rango de humedad con friabilidad es muy estrecho y se requiere aumentar dicho rango, sólo es posible realizar una buena labranza cuando el suelo se encuentra en estado friable, por las siguientes razones:
En estado friable el riesgo de compactación es menor. En estado friable, las propiedades mecánicas favorecen el laboreo del suelo ya que se desgrana fácilmente al presionarlo debido a la baja resistencia de los terrones, la baja resistencia al deslizamiento suelo/metal y la moderada resistencia de la masa del suelo; requiriéndose por lo tanto menos energía para la roturación, que en otros estados de consistencia. En estado plástico no sólo se incrementan significativamente los riesgos de adensamiento artificial del suelo, sino que crecen los requerimientos de energía en el momento en que su disponibilidad en el tractor es precaria a causa del patinaje de las ruedas. Y en estado cementado, como ya se anotó, la altísima resistencia de los terrones hace impráctica la labranza, por cuanto los terrones no se rompen.
Es necesario aclarar, no obstante, que a pesar de que en estado friable el riesgo de compactación es menor, éste no desaparece por completo y eventualmente puede crecer significativamente con el empleo de equipos muy potentes y pesados, ya que de acuerdo con Chancellor (1976), citado por Torres y Rodríguez (1996), la compactación de las capas más profundas del suelo es función de la carga total soportada por una rueda o una oruga; y también, con el laboreo excesivo y con el tráfico excesivo de equipos sobre el suelo, así éstos no sean tan pesados . En todos estos casos, la compactación ocurre por cuenta de la reorientación y el reempacamiento de los agregados, o porque se promueve el movimiento de materiales muy finos en el perfil.
EVALUACIÓN DE LA LABRANZA DEL SUELO La labranza se puede evaluar a través de sus efectos sobre el suelo y sobre los indicadores de crecimiento y desarrollo de las especies vegetales que lo habitan. Tales efectos pueden apreciarse mediante la observación visual del suelo, del terreno, del paisaje y de las poblaciones vegetales; y también, mediante la medición y el estudio del comportamiento de indicadores de las propiedades del suelo. En el primer caso (la observación), puede ser de mucha utilidad el concepto de perfil cultural del suelo, según Henin, Gras y Monnier, 1972; de acuerdo con los autores, “… cada intervención (del suelo) debe 8 9
Cuando se ha superado el límite plástico Al superar el límite líquido (LL).
(LP).
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tender a perfeccionar y/o a corregir el resultado de las precedentes. Esto implica una vigilancia permanente del estado físico del suelo en cada etapa de la realización del programa (de labranza). El examen del perfil cultural es un método muy adaptado a tal vigilancia e implica un examen crítico de cada operación basado en la comparación del resultado obtenido con el objetivo buscado”. En este orden de ideas, observaciones como las que se enuncian a continuación pueden dar evidencias de la calidad de la labranza: nivelación del terreno; grado de desterronamiento del suelo; encharcamiento después de lluvias intensas; presencia de “conejos”; calidad de inversión o volteo del suelo en las labranzas con inversión del suelo; profundidad de laboreo; calidad de la cama de semillas; presencia de vegetación nativa; encostramiento superficial; movimientos superficiales y en profundidad de partículas de suelo; amasamiento del suelo; presencia de macro, meso y micro-fauna; canales de lombrices; capas adensadas; residuos vegetales; desarrollo radical y de la parte aérea de los cultivos y de las arvenses; etc. En cuanto al segundo aspecto (medición y evaluación de indicadores de las propiedades del suelo), los siguientes indicadores se emplean habitualmente para evaluar los efectos de la labranza ( González y Terreros, 1986; Singh et al, 1992; USDA, 1993; Amézquita, 1995; Carrillo, 1995; Siebe, Jahn y Stahr, 1996; Castaño, 1998; Ruiz, 1998; Rodríguez, 1999).
Densidad aparente. Es una medida indirecta del espacio poroso y del grado de compactación del suelo y por lo tanto, del desarrollo radical potencial, pero no debe examinarse aisladamente, pues es influida por la textura y por el contenido de humedad del suelo; en suelos con arcillas expandibles correlaciona negativamente con la humedad, ya que en ellos el incremento de humedad aumenta el volumen de la masa de suelo. Sus valores críticos son: Suelos francos
Suelos arcillosos
1.6 > 1.8
> 1.6
1.2 – 1.4
1.2 – 1.6
< 1.0
1.0
Alta Mediana Baja
Distribución o balance de poros.
La distribución del tamaño de poros puede verse afectada por la labranza; en un suelo compactado tiende a incrementarse la microporosidad en detrimento de la cantidad de meso y macroporos; un balance ideal considera un 5% de microporos, un 30% de mesoporos y un 15% de macroporos, con lo cual aumenta la capacidad de retención de humedad pero también aumenta su fuerza retentiva, dando pié a interpretaciones erróneas.
Contenido de humedad.
El seguimiento de la evolución en el tiempo de la humedad capilar puede dar indicios de una mayor o menor capacidad de infiltración y retención de humedad por el suelo, pero no debe pasarse por alto que este indicador esta influido por los contenidos de fracciones coloidales como materia orgánica, arcillas e incluso, limos. Valores críticos de este indicador son: 13 – 17 % Baja 17 – 20 % Medianamente baja 20 – 23 % Media 23 – 26 % Alta.
Indice de penetrabilidad. Al igual que la densidad aparente, este indicador es una medida indirecta del grado de adensamiento del suelo y del desarrollo radical potencial y también correlaciona negativamente con la humedad del suelo. Cambios en el índice de penetrabilidad a humedad constante y/o correlaciones positivas
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con la humedad pueden significar algún grado de compactación; igualmente, se ha encontrado correlación del índice con M.O. y con limos, en el sentido de que en donde se encuentra mayor contenido de M.O. y menor contenido de limos, el índice tiende a ser más bajo, significando menor compactación. Los valores críticos de este índice son: < 1.0 MPa Bajo; no hay restricciones en el crecimiento radical 1.0 – 2.0 MPa Medio; algunas restricciones al crecimiento radical > 2.0 MPa Alto; fuertes restricciones al crecimiento radical.
Agregados > 2 mm y < 0.25 mm.
Es una medida de la estabilidad de agregados al agua. Dependiendo del tipo de cama de semillas requerido, el balance de agregados puede mostrar tendencia a un predominio de agregados más finos o más gruesos; sin e mbargo, no debe perderse de vista que el excesivo afinamiento de los agregados puede favorecer los fenómenos degradativos del suelo como el encostramiento superficial, escorrentía, erosión y amasamiento del suelo.
CUA. El coeficiente de uniformidad de agregación es otra forma de apreciar el efecto de la labranza sobre la estabilidad de agregados al agua y sobre el balance de agregados más o menos favorable al crecimiento de las plantas. Sus valores críticos son: 0.75 – 2.00 Restricciones al crecimiento de las plantas 2.0 - 5.00 Medianas restricciones al crecimiento de plantas > 5.00 Condición no limitante al crecimiento de plantas.
Límite plástico.
A pesar de ser un indicador relativamente estable, se han encontrado cambios en este parámetro como resultado del manejo del suelo y más específicamente, como resultado de la labranza; cambios que son indicadores de degradación cuando el límite plástico disminuye su valor, pues significan que aún con bajos contenidos de humedad el suelo ya no es apto para ser roturado. El límite plástico correlaciona positivamente con la humedad capilar y con la materia orgánica; sus valores críticos son: 8 – 13 Bajo; suelo difícilmente roturable 13 – 17 Medio; suelo con algunas dificultades para el laboreo >17 Alto; suelo fácilmente laborable.
Coeficiente de dispersión.
Es un indicador de degradación potencial del suelo en el sentido de que muestra su susceptibilidad a la separación de las partículas elementales de los agregados, cuando es humedecido. Se ha detectado que correlaciona positivamente con el contenido de arcilla y negativamente, con el de arena más limo; significando lo anterior que, en caso de que tales correlaciones ocurran, son ellas las que explican el comportamiento de este indicador y no la labranza. He aquí sus valores críticos: 9 – 13 % Muy bajo 13 – 17 % Bajo 17 – 21 % Medianamente bajo 21 – 25 % Bajo >25 % Alto.
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Compactabilidad. Determina la capacidad residual del suelo de reducir su volumen y, por lo tanto, es una medida indirecta de la porosidad y del grado de compactación. Suelos con valores elevados de compactabilidad son suelos que tienen una “alta capacidad” de ser compactados, es decir, que están poco compactados.
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