CIENCIAS DEL AMBIENTE

Suelos Ideales para Agricultura Sostenible¹

 

Pilatti, M.A.² & Orellana, J. De³

² Ing. Agrónomo, MSc. Profesor de Edafología en la FCA, UNL.
³ Eludes Supérieures Agronomiques. Profesor Honorario de la UNL.

Manuscrito recibido el 22 de febrero de 2012
y aceptado para su publicación el 7 de agosto de 2012.

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RESUMEN

Para acceder a sistemas de Agricultura Sostenible, conviene que cada suelo pueda satisfacer las necesidades de las plantas que en él se cultivan, según el clima del lugar. Ese Suelo Ideal debe ser tal que, "además de sostener físicamente a los cultivos, les permita crecer, desarrollarse y cumplir normalmente todas las funciones vitales indispensables para llevar al máximo los niveles de producción a través del tiempo". En este trabajo se describen las funciones que debe cumplir un suelo ideal en la Región Pampeana Norte y qué atributos se asocian a esas funciones; se proponen técnicas para medirlos, con sus límites críticos, evaluando la sensibilidad de algunos de ellos para detectar diferencias y vislumbrar la tendencia de algunos manejos usuales en dicha región respecto de la sostenibilidad.

Palabras claves: Agricultura sostenible; Suelo ideal; Indicadores de degradación de suelos.

SUMMARY

Ideal soils for sustainable agriculture.

To achieve Sustainable Agriculture systems, each soil should satisfy the requirements of the plants according to the climate of the place. That Ideal Soil should be able to sustain physically the crops and, it should also allow them to grovv and to accomplish the indispensable vital functions to attain the máximum production levéis through the time. This paper describes the functions and associated attributes that must fulfill an ideal soil in the North of the Pampean Región (Argentine). Techniques to measure soil attributes with the critical limits are proposed, and the sensibility of some of them to detect differences between systems and the tendency regarding to the sustainability of several management practices are also analyzed.

Keywords: Sustainable agriculture; Ideal soil; Soil degradation indicators.

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INTRODUCCIÓN

"THE IDEAL ARABLE SOII: Thefarmer makes his arable soilfrom a natural soil or oíd arable soil. He develops and maintains a deep rooíing zone, easily penetrated by air, water, and roots. It holds water between rains but allows excess topass through ií. It has a balanceasupply ofnutrients. It neither washes away during rains ñor blows away with high \vinds. The combination of practices to use depends on \vhat is necessary to develop and maintain a soil as nearly as possible to the ideal on a sustained long-time basis. They vary \videly among the many kinds ofsoiL Successfulfarmers choose the practices for their fíelas according to two primary considerations: What practices do ¡ needto come near the ideal? How the costs and returns will fit into my farm budget?" Charles E. Kellogg (1957)⁴.

En los últimos 20 años se han acuñado una serie de expresiones como Suelo Ideal (SI), Calidad del suelo (CS), Uso múltiple de la tierra (UMT) y Agricultura sostenible (AS) entre otros. Reconocemos entre ellas una relación jerárquica que va desde los términos conceptualmente más amplios hasta los más acotados. Se propone la secuencia escalonada UMT - AS- CS y SI, donde el detalle y la especificidad aumenta en el mismo sentido jerárquico propuesto.
EL UMT advierte que la tierra no es sólo para producir sino que es la base de apoyo para múltiples funciones tales como: (1) Producción. (2) Ambiente biótico. (3) Regulación climática. (4) Hidrológica. (5) Almacenamiento. (6) Control de residuos y contaminación. (7) Espacio vital. (8) Archivo o patrimonial y (9) Espacio conectivo (FAO, 1995). En el futuro es probable que esta lista se amplíe, aunque ya contiene varias de las que actualmente se denominan bienes y servicios ecosistémicos.
La AS ya es un caso más concreto, porque su nombre revela el interés por una de las funciones de la tierra, la de producir biomasa vegetal y animal, sólo que en forma sostenida; incorporando exigencias económicas y sociales (no tan explícitas en UMT), llamando la atención también por la preservación de las funciones ecosistémicas. Aquí adoptamos la siguiente noción de AS:
"Un sistema integrado de prácticas de producción vegetal y animal, aplicable a un sitio determinado, y que en el largo plazo debe: satisfacer las necesidades humanas de alimentos y fibras; realzar la calidad del ambiente y del recurso natural básico; tomar eficiente el uso de los recursos no renovables; utilizar cuidadosamente los ciclos biológicos naturales; mejorar la viabilidad económica de los agrosistemas y la calidad de vida de los productores y de la sociedad toda"(lI.S.Congress, 1990).
Asimismo las distintas definiciones de CS (Karlene/íi/., 1997;Lal, 1997; Cárter et al., 1997) hacen referencia a: 1) Características inherentes al suelo; 2) Aptitud para soportar el crecimiento de las plantas; 3) Sostenimiento de la base de los recursos y mejora de las plantas; 4) Utilidad del suelo para funciones específicas en una escala amplia de tiempo. Siguiendo al Soil Quality Institute de USDA, definimos Calidad del suelo como "Cuan bien hace un suelo aquello que se quiere que haga". El "cuan" es valorado mediante la medición de atributos e indicadores; "aquello que se quiere que haga el suelo" implica establecer prioridades en las funciones edáficas. En síntesis; la CS hace referencia a la capacidad o aptitud de un suelo para cumplir con una o varias funciones (Acton & Gregorich, 1991; Larson & Pierce, 1991; Parr et al, 1992).
Definir la CS implica vincular al suelo con algún objetivo predeterminado: Por ejemplo: Un suelo afectado por salinidad: ¿Es de buena o de mala calidad? La respuesta correcta sería "depende de para qué". Si el objetivo del productor fuera la producción cerealera, la respuesta será: "Se trata de un suelo de mala calidad por el exceso de sales". Por el contrario, si lo que se pretende es proteger los distintos ecosistemas, estos suelos serán de buena calidad para un biotopo integrado por plantas halófitas. La escala de valores puede variar. Es este segundo enfoque el que valora la calidad ambiental de un determinado paisaje salino. En cambio si el suelo posee alta concentración de elementos contaminantes será de mala calidad, pues supone riesgos para la salud, para el medio y para la agricultura. Es en este caso donde se impone la intervención remediadora, no necesaria en el caso de los suelos salinos. Por lo tanto hacer referencia a CS es ambiguo en tanto no se especifique la calidad con respecto a qué objetivos y funciones, y los criterios para asignarle mayor o menor aptitud.
Por último el SI es un aspecto de la AS en el que sólo interesa la producción sostenida de los cultivos en el tiempo. La idea de un Suelo Ideal subyace desde antaño en la mente de científicos, técnicos y productores; entre ellos recordamos a los ingenieros agrónomos Antonio Piñeiro y Carlos Miaczynski y al Sr. Telmo Trossero⁵. Papadakis (1954), Donahue et al., (1981), Molina (1986), Sys et al. (1991), Cobertera (1993), Shaxson (1994) y Narro (1994) tuvieron expresiones similares, aunque sin terminar de plasmar el concepto, ni desarrollarlo metodológicamente.
Definir el SI es útil en lo conceptual, al especificar las funciones que debe cumplir un suelo para ser considerado ideal y los atributos que deben evaluarse para calificarlo como tal. Pero también es valioso metodológicamente, ya que al identificar dichos atributos, la forma de cuantificarlos y sus límites críticos, se establecen niveles de referencia que permiten diagnosticar, orientar los tratamientos para el manejo del suelo y su evolución temporal para evaluar las sostenibilidad de tales prácticas.
Si estudiamos un suelo con fines agronómicos, evaluando sus atributos (Observación, Medición) para saber si reúne las propiedades ideales, o es factible aproximarse a ellas, cabe emitir un Diagnóstico para luego recomendar un Tratamiento.
Obviamente, antes de realizar el estudio hay que determinar cuáles serán los atributos que se evaluarán. Es lo que aquí propondremos, con énfasis en suelos del Norte de la Región Pampeana Santafesina (RPS).
Se realiza un diagnóstico cuando:
a) Se identifica la presencia y magnitud de un problema: establecer si hay diferencia entre lo que se pretende y lo que se tiene; en este caso los atributos del SI con los del suelo que se está estudiando.
b) Así quedan identificados y jerarquizados los factores limitantes, que alejan a ese suelo del ideal. Debe distinguirse el "Diagnóstico de la capacidad productiva de un suelo" del "Diagnóstico de la sostenibilidad del manejo" que de él se hace.
(a) Diagnóstico productivo: ¿Permiten, los atributos del suelo estudiado, alcanzar los niveles productivos deseados? Aquí el "patrón" o referencia son las condiciones que requiere el SI para producir,
(b) Diagnóstico de la sostenibilidad es la identificación de la pérdida o merma de la capacidad del suelo para producir través del tiempo y de los atributos afectados. En este caso la referencia para determinar si hay deterioro, mantenimiento o mejoramiento, son los atributos del suelo natural o el nivel que tenía anteriormente el suelo estudiado.
Los objetivos de este trabajo son:
1) Definir las funciones que debe cumplir un SI y los atributos que caracterizan a cada una.
2) Proponer técnicas de medición y límites críticos para cada atributo.
3) Evaluar cuáles son limitantes ya en condiciones naturales de Argiudoles en la región pampeana norte santafesina (RPNS).
4) Identificar cuáles son más sensibles para identificar cambios debido al manejo del suelo.

MATERIALES Y MÉTODO

Hay dos etapas: en la primera se define el SI, se indican las funciones que requiere para considerarse como tal, sus atributos, técnicas de medición y límites críticos, todos a partir de un análisis bibliográfico y del desarrollo conceptual presentado por Pilatti (1990 c); Norero y Pilatti, 2002; en su modelo edafoló-gico en el que relaciona las interrelaciones ente suelo y cultivo.
En la segunda se mide la mayoría de esos atributos en diversos Argiudoles santafesinos como se detalla a continuación.
Suelos: Argiudoles de la RPNS correspondientes a 3 zonas, ubicadas al NE, Centro y Centro-Oeste de Santa Fe: Reconquista (Rec), Hipatia (Hip) y San Jorge (SJo), respectivamente. El Cuadro 1 detalla sus rasgos principales en estado natural. Todos tienen horizontes A franco limosos (18 a 26 % de arcilla, 60 a 70 % de limo, 5 a 12 % de arenas), cuyo estado físico varía de fuertemente estructurado, granular fino a medio (en suelos naturales o muy bien manejados) a masivo o débilmente estructurado en agregados granulares gruesos o bloques subangulares medios a gruesos, en los degradados (Orellanae/fl/., 1997).

Cuadro 1: Suelos estudiados en Santa Fe (Argentina) para evaluar cambios según el manejo y la noción de "suelo ideal". Nat, LConv, SDy R hacen referencia a suelo natural, con labranza convencional, siembra directa y rotación agrícola ganadera en siembra directa (*) Perfil: Horizontes y profundidad del limite (cm)

En cada zona se seleccionaron lotes representativos de cada área productiva y con intensidades de uso contrastantes:
(Nat) Naturales, no cultivados;
(LConv) Labranza convencional: más de 20 años de agricultura continua, con arado de rejas y vertedera;
(R) rotación agricultura / pradera artificial base alfalfa;
(SD) cultivados en siembra directa.
En lotes de 10 a 20 ha se tomaron muestras al azar a 3 profundidades, a fines de primavera de 1994.
De O a 5 cm en Nat y SD, para tener en cuenta el efecto de la acumulación orgánica superficial.
De 5 a 15 cm, para detectar modificaciones subsuperficiales sólo en SD y R.
De 15 a 30 cm, con el mismo propósito, en todos los casos.
En cada lote, las muestras para análisis químico se compusieron de 30 submuestras al azar, y para las determinaciones físicas, de 15 muestras sin perturbar, según Pilatti & Orellana(1994).
Las técnicas analíticas usadas en el procesamiento de las muestras se detallan en el Cuadro 2.

Cuadro 2: Técnicas de análisis físicos y químicos usados para analizar los suelos.

La infiltración del sello consiste en colocar, en un simulador de lluvia, una cama de agregados de 2 cm de espesor; aplicándole una precipitación de 8 cm h^-1. Debido al tamaño de los agregados (entre 2 y 4 mm) la trama porosa es gruesa y permite, durante algún tiempo, el paso de toda la lluvia caída; por eso, en la Figura 1, al principio la tasa de infiltración permanece constante e igual a los 8 cm h^-1. Entretanto, los agregados son destruidos por estallido y por los golpes de las gotas. Las partículas desagregadas obturan gradualmente la trama porosa y forman un sello superficial; la tasa de infiltración disminuye y cuando es menor que 8 cm h-1 la curva de infiltración toma la forma exponencial decreciente típica. Las mediciones registran:

Figura 1: Infiltración a través del sello con protección superficial (trazo superior) y sin ella (trazo inferior); horizonte superficial del Argiudol del noreste de Santa Fe (Reconquista) con labranza convencional. (Icum = lámina acumulada en 60 minutos).

(1) Minutos transcurridos hasta que se observa acumulación de agua en superficie (encharcamiento).
(2) Minutos transcurridos hasta que comienza a escurrir.
(3) La tasa de infiltración a los 20 minutos y
(4) la lámina infiltrada en una hora.

Llamamos (IHO) al tramo del contenido hídrico del suelo dentro del cual: (1) el agua es fácilmente utilizable por el cultivo, (2) la masa sólida del suelo aún es horadable por las raíces, y (3) la aireación no es limitante para la respiración radical. Integra así tres variables: Porosidad de aireación, Agua fácilmente utilizable y Resistencia mecánica a la penetración radical, de modo que durante dicho intervalo las raíces no hallan mayores dificultades para ocupar volúmenes crecientes de suelo ni para absorber agua y disponer de oxígeno suficiente (Pilatti & Orellana, 1993).
Nada dice el IHO sobre la capacidad de la estructura edáfica para conducir fluidos (conductividad hidráulica) y para perdurar (estabilidad); por esto es que además del IHO se midieron complementariamente esas dos propiedades.
La técnica elegida para evaluar estabilidad de los agregados es la propuesta por Hénin et al. (1960) y simplificada por Monnier et al. (1972), debido a tres particularidades:
(a) se basa en el fenómeno de estallido, lo cual le confiere mayor sensibilidad que otras -como las de goteo- que son destructivas; cuando los agregados resisten al estallido indican mucha cohesión y vías, macroporos interconectados, por donde el aire puede escapar.
(b) el pretratamiento con alcohol inhibe el estallido y así evalúa la cohesión de los agregados, lo que permite detectar una de las posibles causas de baja estabilidad: Débil cohesión. A partir de allí se puede indagar sobre los factores que la inhiben o la acentúan.
(c) la abertura de la malla del tamiz usado en esta técnica es de 200 jam, reteniendo agregados capaces de generar poros, entre agregados, de 60 a 70 uin diámetro y mayores. Estos poros son los que garantizan el flujo no capilar interno del suelo, su aireación y la exploración radical. Ese tamaño de agregados y mayores (hasta 2 mm) son los estabilizados por hifas y raíces, cuya existencia está vinculada al manejo del suelo (Primavesi, 1980; Tisdall y Oades, 1982; Pilatti et al., 1987).
Cuando un agregado se moja, puede romperse por estallido, por hinchamiento y dispersión, por dilatación diferencial y por golpeteo: Con esta técnica no se mide el efecto del golpeteo, pero sí -con el pretratamiento en alcohol- la dilatación diferencial, hinchamiento y dispersión; y con agua el efecto del estallido (diferencia entre lo obtenido con alcohol y lo que queda tras el tratamiento con agua).
De otro modo: El % de agregados que se rompe por dilatación diferencial, hinchamiento y dispersión es 100-Eol. La contribución del estallido sólo es Eol-Ea.
Análisis estadístico de los datos: En todos los casos se evaluó la normalidad de la distribución de los datos usando los test: chicuadrado de bondad de ajuste, W de Shapiro- Wilks y Z para curtosis y asimetría. Para normalizar el IHO se usó [n/2 arcsen(lHO)0,5].
Posteriormente se identificaron datos atípleos o extraños usando el test de Grubbs y el de Dixon: ambos asumen normalidad. Cuando hubo datos atípicos se los reemplazó por el valor medio.
Por último se realizó el análisis de varianza y comparación de medias con el test de Tuckey(oc=5%).
Cuando para comparar el estado del horizonte superficial se dispone sólo del valor medido sobre una muestra compuesta por 30 submuestras, se usa la distribución "t" para una probabilidad de 95%, asumiéndose valores típicos del coeficiente de variación (CV) para cada propiedad (Cuadro 3). Se consideran diferencias significativas cuando las diferencias entre los valores de cada muestra compuesta respecto del error típico de la diferencia de medias, supera el valor tabulado para la "t" (Loma, 1980).

Cuadro 3: Coeficientes de variación (%) de propiedades edáficas según distintas fuentes de información.

(*)(Imhqffet al., 2000); (Mulla & McBrafney, 2000) (**) Todos son Molisoles; oíros muéstreos a nivel de grilla en lotes; otros, varios lotes a nivel regional, (Rondíni & Doval, 1975); (Barberis et ai, 1976); (Conti et al, 1978); (Piñeiro et al., 1982); (Vázquez, 1983); (Orellana et ai, 1988); (Imhoff & Pilaíti, 1995); (Pilatti et ai, 2004); (Flores, 2009); (Carrizo et ai, 2011), (Alesso et ai, 2012).

Interpretación: Un atributo será considerado idóneo como indicador de sostenibilidad cuando sea sensible para detectar diferencias entre el límite crítico del SI y los valores obtenidos en los casos estudiados. Para ello se evaluarán cambios, en las variables, realizando las siguientes comparaciones:
a) Entre los distintos suelos, en su estado Natural (Nat), con respecto a los requisitos del SI.
b) Entre el SI y los valores en lotes con intensidades de uso contrastantes. Se admite que, si debido al uso del suelo, los valores de las propiedades críticas medidas se alejan con respecto al estado natural, ello indica un deterioro.
Por el contrario, si se mantienen o acercan indican inocuidad de las prácticas de manejo o recuperación del suelo en cuestión. Además, la comparación de los valores obtenidos, con respecto a los requeridos por el SI, informa sobre la factibilidad de su uso sostenible.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Concepto de Suelo Ideal (Sí)
Llamamos Suelo Ideal al que, "además de sostener físicamente a los cultivos, les permite crecer, desarrollarse y cumplir normalmente todas las funciones vitales indispensables para llevar al máximo los niveles de producción a través del tiempo". Esto conlleva el desafío de mantener -a la vez- un agroecosistema productivo y sostenible. De cumplirse las exigencias del SI, los rendimientos dependerán del clima, del potencial genético de los cultivos y de las prácticas agrícolas, ya que el suelo no será nunca restrictivo. Para simplificar, en nuestro caso, referimos el concepto de SI a las necesidades de los cultivos agrícolas más usuales en la Región Pampeana Norte Santafesina (RPNS): maíz, soja, trigo, sorgo, alfalfa, etc.

Exigencias de los cultivos para con el suelo. Funciones del Suelo Ideal
El Cuadro 4 presenta las cuatro funciones básicas que el suelo debe cumplir para con los cultivos y describe (columna 2) los requisitos que específicamente debe llenar para ser considerado ideal. La 3a columna enumera atributos medibles para detectar en qué grado un suelo se acerca o aleja de la noción de Suelo Ideal, según las técnicas utilizadas para medirlos (columna 4).

Cuadro 4: Funciones y características del Suelo Ideal; mediciones para su contralor y limites críticos.

- El suelo actúa como INTERMEDIARIO entre la oferta meteorológica y la demanda de los cultivos, en especial en lo concerniente al aporte de agua, oxígeno y radiación (temperatura). Aquí se pretende que el suelo no entorpezca un suministro hídrico normal y que amortigüe, si ocurren, los efectos de excesos y deficiencias (Orellana, 1988).
- Debe ser PROVEEDOR de nutrimentos orgánicos y minerales en cantidad y oportunidad acorde con las exigencias del cultivo durante las diversas etapas de su ciclo vital.
- Además debe constituir un HABITAT adecuado para las raíces y los organismos benéficos de la biota edáfica, compatible con los límites de tolerancia ambiental de cada cultivo.
-Debe ser ESTABLE respecto de las propiedades necesarias para cumplir con las anteriores funciones. Este carácter se refiere a la integridad y permanencia del suelo, sin pérdida de material por erosión ni desgaste por el uso. Parr et al. (1992) denominan INTEGRIDAD a esta función.
Dentro de la función de ESTABILIDAD cabe diferenciar dos servicios distintos:
a) Resistir, oponerse al deterioro que pueden provocar elementos exógenos, como:
1) Precipitaciones, que pueden originar erosión, sellado superficial y/o lavado de nutrimentos.
2) Viento, con sus efectos negativos: la erosión cólica y el "vuelco11 de los cultivos.
3) Agroquímicos, cuando acidifican, alcalinizan, salinizan o contaminan, alterando o impidiendo la actividad biológica.
4) Acciones mecánicas ejercidas por la maquinaria agrícola, como amasado, compactación, formación de microrrelieve, pulverización de la estructura, reducción de labiodiversidad.

b) Automejoramiento de propiedades perdidas o disminuidas, denominado resiliencia por Rodríguez (1996) y otros autores, a través de mecanismos como: agregación, mullimiento, bioporosidad, agrietamiento, capacidad amortiguadora o tampón, reciclado de plaguicidas, retención de nutrimentos, migración ascendente, biodiversidad. En los Cuadros 5 a 9 se presentan los valores de los atributos físicos y químicos medidos en esta experiencia
. (1) Comparación entre los suelos en estado natural, y respecto del SI (Nat vs. límites críticos del SI) Aunque los tres suelos estudiados son Argiudoles, muestran algunas diferencias entre ellos debido a la influencia de los factores formadores:
a) El material de origen (loess) es más fino en Rec y en Hip que en SJo.
b) El relieve en general es subnormal.
c) El clima local y el régimen meteorológico, con precipitaciones que aumentan de 80 cm/ año en SJo a 100 cm/afio en Rec, pero con una distribución más regular en SJo, y más intensa en Rec, donde generan excedentes hídricos y mayor eluviación de arcilla; esto hace que en Rec haya más proporción de limo en el horizonte A y más arcilla en el Bt que en SJo. Por eso en Rec no hay horizonte AB de transición y el límite entre A y Bt es abrupto. Su drenaje interno está algo impedido (Régimen ácuico); SJo tiene horizonte AB, menos arcilla en el Bt que Rec y buen drenaje (Régimen údico). Hip tiene propiedades y composición intermedias.
d) El C Org en el horizonte A de Argiudoles naturales es de 1,8 % en Rec y asciende hasta 2,4% en SJo; incrementando desde el norte hacia el sur.
e) El K intercambiable es elevado, siempre superior a 1 cmolc/kg en todos los horizontes; por lo que en general no hay limitaciones por deficiencia de K.
f) La dotación de P en los primeros 5 cm es alta, indicando enriquecimiento superficial de origen biológico. Más abajo los contenidos son menores y muy diversos; los suelos ubicados en el norte de la Región están debajo del límite crítico y -como en Rec- presentan tenores no compatibles con altos rendimientos, requiriendo su corrección. En otros suelos (caso de SJo) la dotación es alta, necesitando - si se usan con fines agrícolas - prácticas de mantenimiento de la fertilidad si el P baja hasta el límite crítico. Esas diferencias de riqueza natural en P fueron atribuidas a apatita en el material de origen, derivado de las sierras pampeanas (Pocoví, 1947) y decrecería de SO a NE. Al N y E del río Salado ejerció influencia el material aportado por el río Paraná, proveniente del Brasil y pobre en P.
El espesor enraizable (Pilatti & Grenón, 1995) de estos suelos se acerca a los 40 cm (Cuadro 2), lo cual es apropiado para muchos cultivos, pero escaso para obtener altos rendimientos cuando el límite crítico exigido por el cultivo es 60 cm o más. Tal limitación coincide con el límite abrupto del techo del Bty su importancia regional motivó ensayos para superarla por medios mecánicos sin éxito (Pilatti & Antille, 1985), biológicos (Pilatti et al., 1987; 1988) con éxito parcial y químicos (Orellana, 1989; Orellana& Pilatti, 1990) con resultados promisorios pero inconclusos. En general, se destaca que, MPo, IHO e Isello presentan valores muy aceptables con respecto al límite crítico (Cuadro 5).

Cuadro 5. Datos físicos de suelos sin cultivar y con intensidades de uso contrastantes en el centro (Hipatia: Hip), centro sur (San Jorge: SJo) y noreste (Reconquista: Rec.) de Santa Fe. Letras distintas indican diferencias significativas a nivel del 5%. Se comparan sólo pares de valores: (I) Límite crítico vs. Natural: letras minúsculas. (2) Natural vs. Distintos manejos: letra mayúscula. (3) Labranza convencional vs. Siembra directa o Rotación: letra cursiva. En Estabilidad de agregados (Ea) se compara ente manejos. MPo = macroporosidad; IHO = Intervalo Hidrico Óptimo; Er = Estabilidad relativa (de agregados) en agua.

Cuadro 6: Estabilidad de agregados (Ea) con pretramientos de Argiudoles naturales en el centro (Hipatia: Hip), centro sur (San Jorge: SJo) y noreste (Reconquista: Rec) de Santa Fe. (Letras distintas significan diferencias significativas al nivel del 5% en las columnas). DD, H y Di =: dilatación diferencial, hinchamientoy dispersión

Densidad del suelo ()y macroporosidad (MPo): La densidad aumenta con la profundidad sin superar el límite crítico, presentando en superficie valores muy bajos que indican mullimiento superficial (0-5 cm) producto de los niveles de materia orgánica, actividad de raíces y biota edáfica. La MPo es inferior al límite crítico después de los primeros centímetros poniendo en evidencia esta problemática en esto suelos aún en su condición natural.
Estabilidad de agregados (Ea): La estabilidad de agregados muestra tendencia a aumentar de noreste a sudoeste. La baja estabilidad en Rec no condice con su tenor orgánico, aquí debe afectar más el hinchamiento que en SJo debido a la presencia de arcillas expansibles (acuértico). Llama la atención el alto valor en Hip y su alta resistencia al estallido. En todos casi la mitad de los agregados (un tercio en SJo) es destruido por el efecto de dilatación diferencial, hinchamiento y dispersión.
Intervalo hídrico óptimo (IHO): El IHO se muestra sensible para detectar diferencias entre estratos y entre suelos, observándose valores de 0,1 cm3. cm-3 hasta 0,19 cm3. cm-3. Todos los casos superan o son muy cercanos al límite crítico de 0,11 cm3. cm-3, sugiriendo que, en estado natural, estos suelos ofrecen buen estado físico para el establecimiento, exploración y actividad radical, con tendencia a disminuir en profundidad (empeoran las condiciones). En superficie (0-5 cm) los valores son altos. Si interpretamos en conjunto el IHO con la Ea obtenemos que el mejor es Hip, luego SJo y por último Rec.
Infiltración del sello (sello, Cuadro 7y 8): Tanto la tasa de infiltración a través del sello a los 20 minutos, como el peligro de encharcamiento en condiciones naturales, están por encima de los límite críticos. Pero si el suelo está descubierto, sin protección del golpe directo de la lluvia, minutos más tarde comienza la destrucción de agregados, mermando paulatinamente la infiltración. Se destaca Rec, donde la lámina infiltrada en 1 hora es de sólo 4,6 cm, poco más de la mitad de lo precipitado (8 cm). Por lo tanto, aún en condiciones naturales, esos suelos son frágiles si quedan sin cubierta vegetal. Esto indica que, para responder a las exigencias del SI, aún en su estado natural, requieren protección superficial para evitar la formación del sello y de la posterior costra.

Cuadro 7. Infiltración del sello en suelos sin cultivar y con intensidades de uso contrastantes en el centro (Hipatia: Hip), centro sur (San Jorge: SJo) y noreste (Reconquista: Rec) de Santa Fe.

Cuadro 8: Importancia relativa de los mecanismos de golpeteo y estallido + hinchamiento + dispersión + dilatación diferencial por agua de lluvia en la disminución de la infiltración de cama de agregados, Argiudoles con intensidades de uso contrastantes en el centro (Hipatia: Hip), centro sur (San Jorge: SJo) y noreste (Reconquista: Rec) de Santa Fe.

Comparando los tres suelos en su estado natural, observamos que Rec es más denso en superficie que los otros, lo cual se corresponde con una menor MPo, pero también con una muy inferior Ea (en agua). Eso concuerda con su bajo tenor de arcilla, que para generar agregación por sí misma debería rondar el 33 %, aproximadamente (Orellana, 1988b) o no menos de 20 % si C Org. supera el 1,74% (Orellana y Pilatti, 1994). En los otros dos suelos se cumple con esos requisitos, ya que la arcilla existente (26 %) es bien complementada por el C. Org. Cabe agregar que los suelos aquí estudiados poseen poca arena (5 %, a lo sumo 10 %) y el resto es limo (60 a 70 %) el cual suele contener alto tenor de fitolitos (Pecorari et al, 1990); esto, agregado a la mineralogía de las arcillas, predominantemente ilítica, justifica los resultados encontrados. También se confirma la influencia negativa de las labranzas convencionales, representada aquí por L. Conv. Aunque no se evidencia con fuerza en el caso del IHO.

Composición química (Cuadro 9) Reacción del suelo (pH): En todos los casos se observa una clara tendencia a la acidificación, de origen natural, más acentuada en Rec. Sólo en SJo el pH superficial se aproxima al límite crítico. En general se aprecia la necesidad de corregir el pH para responder a los requisitos del SI.

Cuadro 9: Datos químicos de Argiudoles naturales y con intensidades de uso contrastantes en el centro (Hipada: Hip), ceñir o sur (San Jorge: SJo) y noreste (Reconquista: Rec) de Santa Fe. Letras distintas indican diferencias significativas al nivel del 5%.Se comparan sólo pares de valores: (1) Límite crítico vs. natural: letras minúsculas. (2) Natural vs. distintos manejos: letra mayúscula. (3) Labranza convencional vs. siembra directa o rotación: letra cursiva. Para comparar O a 5 y 5 a 15 cm de Nat con O a 15 de Lab. Conv. y Rotación; se calculó el valor correspondiente a O a 15 cm Nat (datos no mostrados). Ídem para comparar Lab. Conv con SD.

C orgánico total (C org). La acumulación superficial de C org es, entre O y 5cm, 70 a 90 % mayor que en el espesor subyacente. Orellana & Pilatti (1993; 1994) hallaron coincidencia entre contenidos de C org ? 1,8 % y satisfactoria estabilidad de agregados en horizontes superficiales de los suelos regionales, cuyo tenor en limo (60 a 70 %) es alto y desfavorable para la agregación.
N total (Nt) y relación N activo vs. N total (Nt /Nac): Los suelos Nat, contienen de 5,5 a 6,5 Mg/ha de Nt en los primeros 30 cm, lo cual representa una buena reserva para las plantas; pero bajo cultivo tradicional durante no menos de 30 años se redujo a casi un 40 % (2,1 a 2,8 Mg/ha). Los manejos conservacionistas, más recientes y con menos tiempo, insinúan una recuperación, todavía insuficiente. En general, los suelos Nat guardan una relación Nac/Nt próxima al límite crítico. Esa relación disminuye bajo cultivo (el consumo de N es superior al biodegradado), con tendencia a recuperarse bajo SD (mayor reposición de materia orgánica bruta) y en el caso de rotación estudiado.
Fósforo extraíble (P): La dotación de P en los primeros 5 cm es alta, sugiriendo enriquecimiento superficial de origen biológico. En profundidad los contenidos son menores y variados; los suelos ubicados más al norte muestran estar debajo del límite crítico, con tenores incompatibles con altos rendimientos; requieren prácticas de corrección. En SJo la dotación P es alta por influencia del material de origen proveniente de las sierras pampeanas, rico en apatita en el SO y decreciente hacia el N E (Pocoví, 1947).
Potasio intercambiable (K): En todos los casos el tenor de potasio está muy por encima del límite crítico con valores en el A de 850, 690 y 350 g.Mg-1 para SJo, Hip y Rec respectivamente.
Estos datos confirman los publicados por Stephan et ai (1977) y los del Mapa de suelos de la provincia de Santa Fe (Mosconi et al., 1981, INTA, 1990,1991,1992) donde se observa que en el horizonte A, el K+ oscila entre 320 y 770 ppm. También Cerana & Panigatti (1966) y Orellana et ai (1988) habían señalado que el K no era limitante en Molisoles del centro santafesino.
(2)Variación de las propiedades entre suelos debidas a distintos manejos (Cuadros 5 a 9). Al momento de interpretar los resultados debe tenerse presente que en Hip la SD -a diferencia de los otros que sólo son secuencias de cultivos anuales- es una secuencia de cultivos plurianuales (pastura alfalfa) con anuales. Es también el caso en que más fertilizante fosforado de utilizaba y el único en el que había animales en pastoreo con bosteo en la franja.

Densidad del suelo (5): Rec: LConv muestra compactación por sobre el límite crítico desde la superficie y la SD no mejora esa situación. En ambos manejos hay un deterioro en los primeros 15 cm, con respecto al estado natural. A mayor profundidad hay evidencias de compactación natural, propia de horizontes con alto contenido de limo y secado lento fenómeno ya señalado por Cerana (1978), que no son modificadas por el manejo.
Hip: LConv y R presentan mayor densidad subsuperficial con valores críticos de compactación; SD es mejor que ambos siendo similar al Nat. Por su parte la LConv en los primeros 15 cm tiene valores que varían de 1070 kg m-3 antes de la siembra y por efecto del laboreo mecánico, incrementándose hasta 1290 kg m-3 cuando la cosecha del cultivo estival.
SJo: No hay valores críticos, sólo LConv presenta tendencia a la compactación en la profundidad de 15 a 30 cm, lo que se refleja en una reducción de la macroporosidad más allá del límite crítico.
Macroporosidad: En general se observan valores inferiores al límite crítico indicando una clara tendencia del uso del suelo a agravar los problemas de aireación subsuperficial, especialmente en Hip. En SJo la LConv ha provocado una manifiesta reducción de los macroporos, siendo revertido por la SD.
Intervalo Hídrico Óptimo (1HO): El IHO es un tramo del contenido hídrico edáfico en el cual el agua es fácilmente utilizable por el cultivo; la masa sólida del suelo es horadable por las raíces y la aireación no es limitante para la respiración (Pilatti & orellana,1993).
Rec: En superficie de LConv se ve que el efecto de la reciente labor mecánica mejora esta condición física el suelo, aunque se va perdiendo a través del ciclo del cultivo quedando -después de la cosecha del maízen peores condiciones que el Nat (datos no mostrados). SD no difiere de Nat.
Hip: LConv presenta un gran deterioro en todos los estratos, tanto con respecto a la condición natural como del SI; los valores son muy críticos de 15 a 30 cm. Los otros usos de la tierra también se alejan de la situación original pero no tan marcadamente.
SJo: En LConv es desfavorable de 15 a 30 cm; también se observa en SD, aunque sin decrecer significativamente respecto de Nat.
Estabilidad relativa de agregados (Er): Rec: Este sensible indicador señala un gran deterioro por el efecto de ambos manejos, aunque cabe considerar que acá la SD es incipiente (2,5 años) y comienza a mostrar tendencia al mejoramiento.
Hip: Nuevamente se presenta muy sensible, marcando claramente la degradación del estrato superficial de LConv. Es importante observar que la SD practicada sobre un suelo no muy degradado previamente (ver datos de R) es capaz de mejorar el deterioro del manejo anterior. Esto ratifica que el punto de partida ("Suelo Natural", "Cultivado sin deterioro" o "Degradado"), amplía -en ese orden- el tiempo necesario para la recuperación.
SJo: Importante deterioro por el efecto del uso de la tierra, con tendencia a mejorar en SD; debe tenerse presente que se practica desde hace sólo 6 años.

Infiltración del sello (sello) (Cuadro 7 y 8) Atentos a que en la evaluación de Isello intervienen 2 grupos de mecanismos de ruptura de agregados: por un lado hinchamiento, dilatación diferencial, dispersión y estallido; por otro el por golpe directo de las gotas. En la representación gráfica (Fig. 2) la curva superior refleja la pérdida de infiltración por efecto del estallido y otros, y la inferior integra ambas causas de destrucción. Si se desea cuantificar la importancia relativa de cada uno puede suponerse que ambos mecanismos de desagregación son aditivos y así valorar su acción en forma independiente.

Fig. 2: Infiltración a través del sello con protección superficial (trazo superior) y sin ella (trazo inferior); horizonte superficial del Argiudol del noreste de Santa Fe (Reconquista) con labranza convencional. (Icum = lámina acumulada en 60 minutos)

Rec: Se observa un claro deterioro con respecto a la condición natural. La SD se comporta mejor que LConv: ya que el suelo se encharca y escurre más tarde, la infiltración acumulada es mayor, aunque ambos usos de la tierra están muy por debajo del límite crítico. (Ver Figura 1).
Hip: Hay deterioro con el uso respecto de la condición natural, pero SD con suelo protegido permite mantener los valores por encima del límite crítico. No ocurre lo mismo en LConv donde la degradación es tan grande que aún con protección a los 20 minutos decae notablemente la tasa de infiltración, iniciándose el encharcan!iento y posterior escurrimiento.
SJo: Tanto LConv como SD presentan comportamientos similares, ambos muy deteriorados respeto al estado natural. Sin embargo, en SD con protección superficial al golpeteo del agua de lluvia no presenta ni encharcamiento ni escurrimiento superficial, estando dentro de los requisitos del SI.
El Cuadro 7 muestra los resultados de Rec y SJo; se consideró la infiltración acumulada en una hora, de modo que (siendo la precipitación en el ensayo de 8 cm h-1) si infiltra 7,2 cm cuando está protegido, significa que ingresó el 90% del total; luego, por efecto de estallido y otros hubo un deterioro del 10%. De igual modo, si el tratamiento sin protección infiltra 4 cm, se interpreta que por golpeteo y estallido hubo un deterioro del 50% -en la capacidad del estrato- para conducir agua. Ya que el 10 % fue responsabilidad del estallido y el 50 % es conjunto, el golpeteo afectaría en un 40 %.
Los Nat (Cuadro 8) resisten bien ambos mecanismos de destrucción excepto en Rec donde el golpeteo hace disminuir casi a la mitad.
En cambio con el uso de la tierra se debilita muchísimo la capacidad de resistir los mecanismos de destrucción infiltrando menos del 20% de la precipitación. La diferencia entre manejos se da en que SD es mucho más resistente que LConv al accionar del estallido y otros; en cambio no resiste al golpeteo.
Nótese la mayor importancia del golpeteo sobre la pérdida de capacidad de infiltración. Es interesante advertir también como en SD hay mayor resistencia al deterioro por estallido, por lo tanto como en este manejo la protección contra el golpeteo está asegurada por la presencia de rastrojo en superficie, es muy favorable que además resista mejor el estallido, lo que evita la formación de sello y costra superficial.
Reacción del suelo (pH):
Rec: En general es ácido con tendencia a empeorar en SD.
Hip: Hay mayor acidificación subsuperficial (15 a 30 cm) que en el suelo natural. SD se presenta como el más ácido en todos los estratos.
SJo: Tendencia acidificante con el uso, los lotes bajo cultivo están debajo del límite crítico.
Carbono orgánico (C Org): (entre corchetes: Mg/ha en 30 cm; letras distintas indican diferencias signif. al 5% con Nat. Nat; LConv y SD respectiv.) En todos los sitios en superficie es similar al límite crítico y aún superior, siendo inferior entre 15y30cm.
Rec: El uso ha hecho decrecer significativamente el tenor orgánico hasta los 30 cm; no habiendo diferencias entre manejos. [ 123,0a -74,8b-76,3b]
Hip: Decreció el C Org en los primeros 30 cm, excepto en R donde se mantiene igual al Nat de 15 a 30 cm. Tanto SD como R tienen en alguna profundidad mayor C Org que LConv. [ 98,4 a - 70,0 b-92,9a]
SJo: Disminuye el C Org con el uso hasta los 15 cm, manteniéndose a mayor profundidad sólo en SD. [102,8a-62,2b-85,5b] N total (Ni): (entre corchetes: Mg/ha en 30 cm; letras distintas indican diferencias signif. al 5% con Nat. Nat; LConv y SD respectiv.)
Rec: Disminuye significativamente en los primeros 15 cm, no habiendo diferencias entre manejos. [55,3a - 44,2a - 43,0a]
Hip: Lo mismo ocurre aquí, sólo que la disminución llega hasta los 30 cm en LConv, quien tiene -además- menor valor que SD y R entre los 15 y 30 cm. [58,6a - 41,6b - 57,8a]
SJo: En ambos manejos decrece significativamente hasta los 15 cm, pero esta disminución llega hasta los 30 cm en SD. Según este atributo el peor manejo es SD quien tiene menor tenor que LConv en los primeros 15 cm. [62,0a - 54,3b - 48,3b] N activo (Nac): (entre corchetes: kg/ha en 30 cm; letras distintas indican diferencias signif. al 5% con Nat. Nat; LConv y SD respectiv.)
Rec: El Nac entre O y 30 cm muestra el elevado consumo de ambos manejos siendo mayor en SD. [1064a-720b-529b]
Hip: Gran disminución en todos los manejos; pero en SD no es tan importante posiblemente por la alta proporción de leguminosas en la rotación. [1312a-664b- 1087a]
SJo: Se ha consumido entre el 30 % y 40 % del Nac que naturalmente había, aunque en SD es menor. Tanto LConv como SD están por debajo del límite crítico. [918a- 574b - 52Ib] Fósforo exíraíble (P): (entre corchetes: kg/ha en 30 cm; letras distintas indican diferencias signif. al 5% con Nat. Nat; LConv y SD respectiv.)
Rec e Hip: La dotación de fósforo disponible en LConv (O- 30 cm) (kg P/ha) muestra el gran consumo, sin reposición suficiente; con tenores muy por debajo del límite crítico. El aporte que se realiza en SD ha restituido parcialmente aproximándose al límite crítico. [47a-43a-86b Rec] [106a-21b-70b- 105a Hip]
SJo: A diferencia de las otras zonas no es tan grande la reducción en LConv respecto del Natural; en SD puede apreciarse un mantenimiento del tenor por la aplicación de fertilizante. Todas las situaciones están muy por encima del límite crítico. [277a-287a-290a]
Potasio intercambiable: (entre corchetes: kg/ha en 30 cm; letras distintas indican diferencias signif. al 5% con Nat. Nat; LConv y SD respectiv.)
Rec: El consumo hace que estén por debajo del límite crítico habiendo disminuido significativamente con respecto del Nat. No hay diferencias entre LConv y SD. [1412a-558b-575b]
Hip: Todos disminuyeron significativamente hasta los 30 cm con respecto del Nat; excepto R que lo hizo sólo en los primeros 15 cm. Se destaca el gran consumo y extracción realizada por los cultivos; siendo muy superior en LConv con respecto a SD y R. [2122a-703b-1542b]
SJo: Si bien los valores son todos altos disminuyen significativamente en los primeros 15 cm con respecto a Nat. [2757a-2107b-2451a]

CONCLUSIONES

Suelos Naturales y Suelo Ideal
Las ventajas y limitaciones de los suelos Naturales con respecto al SI son:
a) Tendencia natural en Rec a la compactación subsuperficial, pudiendo llegar a valores críticos.
b) La macroporosidad está, después de los primeros 5 cm, por debajo del límite crítico.
g) Adecuada Isello. Pero la estabilidad de los agregados no soporta gotas de lluvia que golpeen sobre ellos, tendiendo a reducir el Isello. Luego, se debe mantener una cubierta superficial.
h) Aceptable estado físico que permita la exploración y actividad radical, según lo señala el ÍHO. i) Tendencia natural a la acidificación. j) Tenores de P y Nac variable, en casos con altos tenores y en otros cerca o por debajo del límite crítico.
h) Elevada disponibilidad de potasio.

Influencia del manejo y atributos edafológicos sensibles al cambio
Se observa un claro deterioro (con respecto al estado Natural) y falta de sostenibilidad en todos los indicadores edáficos, del uso convencional de la tierra. La SD en varios casos presenta una tendencia a mejorar; habrá que especificar mejor las acciones a tener en cuenta para perfeccionar la SD. La SD mejor es la de Hip; la que consiste en una rotación agrícola ganadera con pasturas base alfalfa, deyecciones bovinas y adición de abonos nitrogenados y fosforados. La Rotación, fue evaluada en una sola zona porque es una práctica habitual en Hip pero no en las otras. En el Cuadro 5 y 9 se ve que R se aproxima más a Nat aunque también con degradación del estado físico y decrecimiento en el nivel de nutrimentos. Presenta mayor compactación y menor MPo en superficie que los otros manejos Las otras propiedades físicas son intermedias entre LConv y SD; sin embargo las propiedades químicas se asemejan a SD y superiores a LConv. Pilatti et al. (1988) evaluando sobre Argiudoles típicos el efecto de 6 años de pasturas seguidos por 6 años de agricultura destaca el efecto recuperador del período con pasturas con respecto al de degradación causado por el período agrícola.
Ea, Er e Isello fueron sensibles para detectar diferencias de sostenibilidad entre manejos distintos; algo menos sensible resultó el IHO. La mayoría de las variables químicas fueron sensibles, en especial Nac.
Si bien un sistema de manejo del suelo puede tener el mismo nombre en una zona que en otra, la modalidad concreta con que se practica, así como la antigüedad de su adopción pueden alterar totalmente los resultados obtenidos; aunque LConv siempre degrada y SD tiene comportamientos dispares, a veces mejora y a veces es similar a LConv.
Todos los atributos tratados en este trabajo son modificables por el manejo a través de diversas prácticas agrícolas, labores e insumos. Todos tienen un costo monetario, por lo tanto puede medirse económicamente el costo de la sostenibilidad. Puede avanzarse en la estimación del beneficio económico de la sostenibilidad para evaluar su conveniencia en escala comercial. Un intento ha sido realizado por Cursack de Castignaniefa/.(1997).
Se confirmó que las prácticas conservacionistas son favorables para lograr manejos de AS, pero también se advierte que los requisitos del SI podrían ser mejor que la del mismo suelo en estado Nat. Esto implica construir el SI modificando propiedades "actuales". A veces los límite crítico del SI pueden ser alcanzados o hasta superados, usando técnicas adecuadas. Si tales técnicas no existen, no son factibles o su aplicación es muy onerosa, cabe reconsiderar el uso agrícola del agroecosistema y su manejo.

Integración y superación
Con los atributos propuestos y sus límites críticos sólo puede emitirse un juicio agronómico cualitativo o semicuantitativo. Ante un caso dado, sólo puede aseverarse: "hay dificultades o no"; "evolucionan para mejor o para peor". Y no es posible evaluar en qué medida se reduce la producción de los cultivos cuando un atributo se aleja más o menos de su estado ideal. Además, sólo se considera un atributo independientemente de los demás y no es posible jerarquizar la importancia de unos respecto de otros.
Para superar esa barrera se debe complementar enfoques, el analítico y reduccionista: que ha guiado a estas investigaciones; con el holístico y sistémico para hacer posible: a) La cuantifícación de los efectos respecto del rendimiento, b) la interacción entre variables y c) su dinámica. Para esto se ha desarrollado un modelo de simulación de cultivos con énfasis en lo que ocurre en el suelo (Pilatti, 1986; 1990a, 1990b, 1990c; Pilatti et ai, 1993; Pilatti & Norero ,2001; Norero & Pilatti, 2002 y Pilatti etal, 2011) y propuesto indicadores globales de capacidad productiva y degradación (Pilatti et ai, 2006).
Es así como esta línea de investigación materializa y cuantifica el concepto de Charles Kellog expuesto en el epígrafe y lo convierte en una herramienta valiosa para acceder a sistemas de agricultura sostenible.

Notas

¹ Versión resumida y actualizada de: Orellana & Pilatti (1999), Pilatti & Orellana (2000) y Pilatti et al. (2003); financiados por proyectos CA+ID 2009 (UNL) 12/C114; SECTEI- Ley23877-09-04.

⁴ El SUELO CULTIVABLE IDEAL: los agricultores tornan cultivables suelos que estaban bajo cultivo o en condiciones naturales. Para ello hacen que tengan una zona enraizable profunda, que sean fácilmente penetrables por raíces, agua y aire. Además de retener el agua de lluvia, permite que drene el excedente y posea un balance adecuado de nutrimentos. El suelo ideal no pierde sus constituyentes por erosión hidrica o eólica. Asi, la combinación de prácticas que se debe utilizar depende de "lo que es necesario", en cada caso, para mantener el suelo en una condición lo más próxima posible al suelo ideal a través del tiempo. Estas prácticas varían ampliamente entre suelos. Los agricultores exitosos eligen las prácticas que realizan en base a dos consideraciones principales.-¿Qué prácticas necesito efectuar para mantener el suelo próximo al ideal? -¿Se ajustan los costos y las ganancias al presupuesto de la empresa? Charles E. Kellog,1957.

⁵ Productor de Godeken (Prov. de Santa Fe) de avanzadas ideas y acciones conservacionistas desde la década de los 70'.

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