Foto 1. Finca experimental Tomejll.

García-Tejero, 1., Espejo, A.J.,Martínez, G., Vanderlinden, K.,Durán, V.H., Muriel,

EI agua forma parte de un complejo sis-tema dinámico suelo-planta-atmósfe-ra, donde cada una de sus partes seencuentran físicamente integradas, y

DOSSIER AGRICULTURA DE CONSERVACIÓN

ANÁLISIS DE LAS CURVAS DE RETENCIÓN DE HUMEDAD DE UN SUELO EN SIEMBRA DIRECTA Y LABOREO CONVENCIONAL

Efectos del laboreo en la curvade retención hídrica de un suelobajo diferentes manejosEn este trabajo se estudian los efectos del la-boreo en la capacidad de retención hídrica deun suelo a través de las curvas de retención dehumedad. Para ello se tomaron 36 muestras in-alteradas en diferentes parcelas sometidasdesde 1984 a diferentes sistemas de manejo:

siembra directa y laboreo convencional. Losresultados obtenidos demuestran un efectoacumulado de las labores en la distribución deporos del suelo, y en la capacidad de éste parael almacenamiento de agua y su puesta a dis-posición para el cultivo.

ésta es la responsable de los flujos de materiay energía que ocurren entre cada una de lasfases que lo conforman, siendo el medio decomunicación e interconexión de todos y cadauno de los procesos que intervienen en dichosistema.

Los procesos de infiltración, redistribu-ción, drenaje, evaporación y extracción deagua por parte de los cultivos están íntima-mente relacionados, ocurriendo de forma se-cuencial o simultánea, y determinan final-mente el balance final de agua en el suelo,que depende principalmente de las entradas(precipitación + riego + capilaridad) y las sali-das (evaporación + transpiración + drenajesprofundos). Este balance está fuertementedeterminado por el estado energético delagua en el suelo, y no tanto por la cantidad al-macenada en el medio.

Son un conjunto de propiedades físicasinherentes al suelo las que van a determinar ladisposición del agua por parte del cultivo,principalmente la textura del medio y la es-tructuración de sus partículas elementales, in-fluenciada esta última entre otros factores,por el manejo de suelo que se realice.

La curva característica de retención de hu-medad ofrece la relación existente entre elcontenido de agua y la presión a la cual estásometida en la matriz del suelo, que viene de-terminada fundamentalmente por la distribu-ción del tamaño de poros. Cuando hablamos

13 VidaRURAIL (15/Octubre/2009)

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de la porosidad de un suelo es importante di-ferenciar dos tipos fundamentales:

• Una porosidad textural, debida a la dis-tribución del tamaño de partículas del suelo.

• Una porosidad estructural, en donde seengloban los microporos, grietas, bioporos ymacroporos estructurales.

Mientras que la primera de éstas es dificilde cambiar, puesto que la textura es una pro-piedad física inherente del medio y muy esta-ble en el tiempo, la segunda de ellas se ve muyafectada por el manejo que se haga del mis-mo, fundamentalmente el laboreo, la com-pactación y la propia explotación del terreno(Dexter, 2000).

La curva característica de humedad de unsuelo ofrece una idea de su distribución deporos, que su vez se relaciona con la estructu-ra del suelo, el grado de compactación, la con-ductividad hidráulica y otras propiedades físi-co-químicas relevantes.

Dexter (2004) en su S-Theory estudió larelación entre la pendiente de la recta tangen-te en el punto de inflexión de la curva de reten-ción, aquél donde ésta sufre un cambio en sucurvatura, con algunas de las propiedades fí-sicas más destacables de un suelo. Este pun-to de la curva se alcanza cuando la muestrade suelo en cuestión comienza a perder elagua retenida en los microporos estructura-les. La zona comprendida entre el punto desaturación y el punto de inflexión comprendea los macroporos estructurales, siendo la zonadefinida por debajo del punto de inflexión lacorrespondiente a la porosidad textural (Ri-chard y col. 2001). De esta forma, es la micro-porosidad estructural la última responsabledel valor de dicha pendiente, siendo ademásel rango de porosidad más influenciado porlas variaciones que puedan ocurrir en las pro-piedades físicas del medio. Cualquier factorcapaz de repercutir en la estructura del suelo,

La pendiente de la curvade retención era superioren las muestras de LC conrespecto a la curvacorrespondiente a lasmuestras de SD. Además esimportante destacar quela separación de las curvasse producía justamente enlos puntos de presión dondese localizaron las diferenciasentre tratamientos

como el laboreo, provocará inexorablementeun efecto en la curva de retención de dichosuelo, como reflejo de las perturbaciones pro-ducidas en las propiedades físicas de éste(Dexter, 1988).

El objetivo de este trabajo ha sido estudiarlos efectos del manejo de suelo en su capaci-dad de retención hídrica mediante el análisisde las curvas de retención de humedad, y surelación con la dinámica del agua en el medio.

Material y métodos

Localización del ensayo y descripciónde la zona experimental

El presente trabajo se ha desarrollado en lafinca experimentalTomejil, situada en la campi-ña de Carmona, provincia de Sevilla ( 37 0 24'07" N y5° 35'10'0) a una altitud de 79 msnm(foto 1), perteneciente al IFAPA (Instituto Anda-luz de Investigación y Formación Agraria, Pes-quera, Alimentaria y de la Producción Ecológi-ca), dependiente de la Consejería de Agricultu-ra y Pesca, sobre un experimento de larga dura-

ción, en donde se lleva evaluando desde 1984la influencia del manejo de un suelo sometidoa diferentes sistemas de laboreo (siembra di-recta, SD, y laboreo convencional, LC).

Se trata de un suelo arcilloso pesado, tér-mico, clasificado como Chromic Haploxerert(Soil taxonomy, 1999), uniforme y profundo,con unos contenidos medios de arcilla del65%, la mayor parte expansibles del grupo delas esmectitas, 25% de limo y 10% de arena(Lozano, 2008). Estos suelos destacan por suriqueza productiva, con características pro-pias de las tierras típicas del cultivo de secanoen Andalucía. Son suelos conocidos como tie-rras negras o de bujeo, pertenecientes al or-den vertisol, de marcado carácter xérico (sub-orden xerets), donde se forman grietas que seabren y cierran una vez al año, permanecien-do abiertas durante sesenta o más días (SCS,1975, cap. 17).

La climatología de la zona es típicamentemediterránea, caracterizada por tener invier-nos suaves y veranos extremadamente secosy muy calurosos. Las precipitaciones son es-casas e irregulares en el tiempo, oscilando en-tre los 400 y 600 mm, apareciendo ciclos deaños secos y otros de precipitaciones másabundantes. Las lluvias se concentran en tor-no a los meses de noviembre, diciembre yenero, siendo la primavera más seca que elotoño y de precipitaciones más irregulares.Los valores de evapotranspiración están alre-dedor de los 1.500 mm. Las temperaturasmás altas se registran en los meses de julio yagosto sobrepasando en muchos casos los40°C, los meses más fríos enero y febrero,aunque rara vez bajan de los 0°C.

Toma de muestras y análisisde laboratorio

Se tomaron un total de 36 muestras inal-teradas en la superficie del suelo mediante ci-

Foto 2. Cilindros de muestras Inalteradas equilibrándose en el lecho arenoso.

lindros metálicos de 5 cm de diámetro por5,1 cm de alto (18 por tratamiento). Dichasmuestras fueron tomadas en superficie ytrasladadas al laboratorio, donde se satura-ron completamente de agua mediante in-mersión parcial durante un periodo de 7-10días. Una vez saturadas, se obtuvieron losdiferentes contenidos de humedad paradistintas presiones (1; 2,5; 10; 31,6; 63,1;100; 200; 500; 1.000; 3.000; 5.000;7.000 y 10.000 hPa respectivamente). Losocho primeros puntos de la curva se obtu-vieron mediante la técnica de las cajas desucción, calculándose los restantes a travésdel método de las cámaras de presuriza-ción.

Las cajas de succión (Eijkelcamp Agri-search Equipment), de dimensiones 55 x33,5 x 37,5 (x,y,z), están basadas en elprincipio de capilaridad, donde se aplicandiferentes presiones de succión a través deuna base de arena a una muestra inaltera-da íntimamente en contacto con dicho le-cho arenoso, manteniéndose esta uniónconstante a lo largo del tiempo (foto 2).

Una vez que las muestras alcanzan un equili- tras, se obtiene el contenido de humedadbrio con la succión aplicada, determinado por existente. Este sistema de medida consta deel cese del drenaje de agua desde las mues- dos cajas, la primera de ellas en donde la suc-

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Foto 3. Caja de arena (Izq.) y arena-kaolfn (dcha.) para la obtención de las curvas de humedad.

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4

ción aplicada depende de la altura de una co-lumna de agua, y los valores de succión vandesde O a 100 hPa; y una segunda caja, conun lecho de arena-kaolín, en la que gracias auna bomba de vacío pueden alcanzarse suc-ciones desde 100 hasta 500 hPa (foto 3). Enella, de igual forma, las muestras se equilibrancon una succión aplicada, calculándose pos-teriormente la humedad gravimétrica paracada punto de succión.

En las cámaras de presurización, lasmuestras de suelo son colocadas sobre pla-cas cerámicas, sometiéndose a distintos nive-les de presión, lo que produce un desalojo deagua retenida por las muestras directamenteproporcional a la presión aplicada. El alcancedel equilibrio en este sistema resulta bastantemás complejo que en el método de las cajasde succión, además de verse dicha medidasensiblemente afectada por la propia variabi-lidad del material cerámico.

Se realizó un análisis exploratorio de losdatos obtenidos para cada una de las presio-nes y tratamiento, así como la existencia deposibles diferencias entre tratamientos me-

diante un análisis de la varianza y la aplica-ción de un t-student test para la localizaciónde las diferencias en cada uno de los puntosde presión.

Se calcularon los parámetros definidos enla ecuación de Van genutchen (ecuación 1)para cada una de las curvas independiente-mente. Derivando dicha ecuación y sustitu-yendo el valor de succión en el punto de infle-

xión, se obtuvieron los valores de S (ecuación2) tal y como define Dexter (2004). Este pun-to de inflexión es el más característico de lacurva de retención, separando la microporo-rosidad estructural de la porosidad inherentea la granulometría del suelo, y sus valores es-tán relacionados con numerosas propiedadesfísico-químicas del suelo (Dexter and Bird,2001).

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Ecuación 2.

2n - 1

n - 1[f(05- Or)

donde O r y Os son los valores de humedad residualy en saturación respectivamente; +' es la presiónde succión; y co, n , m, los parámetros de la ecua-ción de Van genutchen.

Resultados

06 0.6Laboreo Convencional Siembra Directa

100mbar

10

0.5

0,4

0.3 o---Macroporos--- .o- Menor verieNlidad especial- Norneuenciada por el laboreo-De(erminada por la ecevidedbit:ropo» y les escasas laboresrearmadas (siembre, eplicecióndo herbicide y recolección).

0.2

...-Zong dierentleadn eßlm[11.1-->

10 100mbar

:e-

1000

Lao SC0 00 elSerntro

<--Microporos eatructurelee--•

0.5

J.-Micsoporos estructureles-->

0.3s---alacroporos--,- Elevada influencia del meneo- Perdida de agua por drena>

Gren variabilidad espacial

0.2

10 100mbar

10000

DOSSIER AGRICULTURA DE CONSERVACIÓN

Ecuación 1.

0=er +095 -ed It+ (a " On

CUADRO 1.

Análisis descriptivo de los datos de humedad correspondientes a las curvas de retenciónde las muestras de las parcelas bajo SD y LC.

pF N Media Desv. Típica C.V (%)

SD LC SD LC SD LC SD LC

1 18 18 0,483 0,494 0,035 0.038 7,2 7,7

2,5 18 18 0,476 0,486 0,035 0,039 7,4 8

10 18 18 0,463 0,479 0,029 0,029 6,3 6,1

31,6 18 18 0,392 0,387 0,021 0,017 5,4 4,4

63,1 18 18 0,37 0,359 0,019 0,015 5,1 4,1

100 18 18 0,3548 0,341 b 0,016 0,012 4,5 3,5

200 18 18 0,3278 0,312 b 0,013 0,01 4 3,2

500 18 18 0,2968 0,285 b 0.013 0,01 4,8 3,5

1.000 18 18 0,2868 0,276 b 0.016 0,011 5,6 4

3.000 18 18 0,269 0,264 0,018 0,014 6,7 5,3

5.000 18 18 0,260 0.257 0,021 0,015 8,1 5,8

7.000 18 18 0,249 0,247 0,022 0,015 8,8 6,1

10.000 18 18 0,239 0,238 0,022 0,015 9,2 6,3El análisis descriptivo de los datos indi-

caba valores de humedad para cada puntode la curva relativamente similares entretratamientos, pudiendo destacarse el he-cho de que en los primeros tres puntos depresión, los valores medios eran superioresen las muestras de LC. Sin embargo, estatendencia se invirtió en el resto de los pun-tos de presión, destacando que para los va-lores de humedad registrados a 100, 200,500 y 1.000 hPa de presión, las diferenciasentre tratamientos fueron significativamen-te distintas, a favor de las muestras toma-das en las parcela bajo siembra directa(SD). Esta circunstancia es destacable porel hecho de que es en estos puntos de pre-sión donde se produce el punto de inflexiónde la curva de retención de humedad, y porlo tanto hace pensar en la posibilidad de

que se detecten diferencias significativas en elvalor de la pendiente de la curva relacionadocon posibles diferencias en las propiedadesfísicas del suelo (cuadro 1).

El laboreo intensivo y deforma continuada provocacambios estructurales en elsuelo, provocando efectosimportantes en su capacidadpara poner a disposición delcultivo el agua almacenada

Se realizaron las representaciones gráficasde las curvas de retención para cada una delas 18 muestras tomadas por tratamiento, asícomo la representación gráfica de los valoresmedios obtenidos en cada parcela (figura 1).

Tal y como se puede observar, la pendien-te de la curva de retención era superior en lasmuestras de LC con respecto a la curva corres-pondiente a las muestras de SD. Además esimportante destacar que la separación de lascurvas se producía justamente en los puntosde presión donde se localizaron las diferen-cias entre tratamientos. Esta diferencia en lapendiente de la curva indica una mayor cali-dad física del suelo bajo siembra directa,

FIGURA 1.

Curvas de retención de humedad para muestras tomadas en parcelas de SD y LC y curvas medias para cada sistema de manejo,siembra directa y laboreo convencional.

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como ya ha sido comprobado en otros trabajos llevados a cabo(Dexter 1988; Dexter y col., 2000, 2004, 2007).

El análisis estadístico de los principales valores de las curvasde retención para cada uno de los tratamientos estudiados evi-denció que las diferencias en el valor de la pendiente de la rectatangente en el punto de inflexión entre tratamientos eran signifi-cativas, no siendo así para los valores de humedad residual y ensaturación.

Conclusiones

El laboreo intensivo y de forma continuada provoca cambiosestructurales en el suelo relacionados con la distribución de po-ros del mismo, provocando efectos importantes en su capacidadpara poner a disposición del cultivo el agua almacenada.

La siembra directa a lo largo del tiempo permite alcanzar unamejora sustancial en las propiedades hidrofísicas del suelo, conlo que ello conlleva en el desarrollo de cultivos extensivos de se-cano, para los cuales el suelo es el principal reservorio de agua

para el cultivo.Estos resultados ponen en evidencia que, diferentes tipos de

manejo del suelo pueden provocar cambios en la distribución deporos, no tanto en la capacidad de éste para almacenar agua,sino en la capacidad del mismo para poner el agua a disposicióndel cultivo. •

Agradecimientos

El autor agradece al INIA la beca concedida sin la cual habría sido im-posible su participación en la redacción del presente trabajo.

BIBLIOGRAFÍA

Dexter, A. R. 1988. Advances in characterization of soil structure. Soil TillageRes. 11, 199-238.

Dexter, A. R., Czyz, E.A. 2000. Soll physical quality and the effects of

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Dexter, A. R. Soil physical quality. 2004. Part I. Theory, effects of soil texture,density, and organic matter on root growth. Geoderma 120: 201-214.

Dexter, A.R. E.A. Czyz, O.P. Gate. 2007.A Method for prediction of soilpenetration resistence. Soil and Tillage Research 93: 412-419

Dexter, A.R. and Bird, N.R.A. 2001. Methods for predicting the optimum andrange of water contents für tillage based on the water retention curve. SoilTillage Res. 57:203-212.

Lozano García, Beatriz. 2008. Estudio del comportamiento hídrico en la zonano saturada de un verlisol del valle medio del Guadalquivir. Tesis Doctoral.Dpto. Química Agrícola y Edafología. Universidad de Córdoba

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