TRABAJO

Intervalo hídrico óptimo en suelos argiudoles plantados con Eucalyptus dunnii Maiden

Least limiting water range in argiudoll soils under Eucalyptus dunnii Maiden

 

Francisco Damiano* & Ricardo Carlos Moschini

Instituto de Clima y Agua. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Dr Repetto y De Los Reseros s/nº. Hurlingham (B1686WAA), provincia de Buenos Aires.
*Autor para correspondencia: fdamiano@cnia.inta.gov.ar

Recibido: 09-02-10
Aceptado: 15-12-10

 

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Resumen

El Intervalo Hídrico Óptimo (IHO) es el rango de agua del suelo dentro del cual el crecimiento de la planta está menos limitado por el potencial de agua, la aireación y la resistencia del suelo a la penetración de raíces. El IHO es a menudo determinado en cultivos, pero su aplicación en estudios de plantaciones forestales son escasos. Los objetivos fueron: a) estimar el IHO del suelo en plantaciones de Eucalyptus dunnii joven y adulto usando funciones de edafo-transferencia; b) relacionar funcionalmente la frecuencia de humedad observada localizada fuera del IHO (p_fuera) con el IHO y determinar si la relación es influenciada por el tipo de suelo y las condiciones meteorológicas del período de crecimiento. Se estimó el IHO en suelos Argiudoles Típico y Abrúptico, usando funciones de edafo-transferencia (FT) de retención hídrica y resistencia del suelo. La frecuencia de humedad observada fuera del rango del IHO (p _fuera) fue evaluada estadísticamente usando el modelo PROC CATMOD. El IHO aumentó de 0,009 cm³ cm-³ (horizonte Bt arcillo limoso) a 0,207 cm³ cm^-3 (horizonte C franco limoso). El modelo de regresión logística muestra que pfuera se relacionó negativamente con el IHO (R² = 0,83***). La pendiente del modelo (b^₁ = -30,5475) no varió por condiciones climáticas pero la ordenada al origen resultó influenciada por este parámetro (b_o seco = 5,0083; b_o húmedo = 3,5207). El modelo fundamental-empírico sostuvo al IHO como un indicador de calidad física del suelo apto para evaluar factores climáticos que inciden sobre el consumo de agua en eucaliptos.

Palabras clave. Curva de retención hídrica; Resistencia del suelo; Funciones edafo-transferencia; Regresión logística; Región pampeana.

Abstract

The Least Limiting Water Range (LLWR) integrates water potential, aeration and mechanical resistance conditions that can be limiting to plant growth. The LLWR was often determined in field crops, but studies performed under tree plantations are scarce. In this study, soil LLWR was determined in young and mature Eucalyptus dunnii plantations using pedo-transfer functions. Frequency of soil moisture values falling outside the LLWR (p_out) was statistically evaluated using the PROC CATMOD model. LLWR increased from 0.009 cm³ cm^-3 in silty clay Bt horizons to 0.207 cm³ cm^-3 in silty loam C horizons. The p_out was negatively related to LLWR (R² = 0.83***). The slope of the fitted model (b₁ = - 30.5475) was not altered by climatic conditions, but its intercept varied from dry (b_o = 5.0083) to wet (b_o = 3.5207) years. From this empirical-fundamental model, it can be concluded that LLWR is a suitable index to indicate the best soil physical conditions for the growth of eucalyptus plantations.

Key words. Water retention curve; Soil resistance; Pedo-transfer functions; Logistic regression; Pampean region.

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Introducción

Actualmente la Argentina presenta una tendencia creciente hacia la explotación de áreas cultivadas con bosques. La plantación de especies forestales exóticas como eucalipto en la Región Pampeana plantea incertidumbre sobre la conservación del agua y el suelo. El dilema es general y real, pero las soluciones y las valoraciones deben ser específicas para cada caso y basarse en una apreciación exacta (FAO, 1990; Lima, 1997). Esta perspectiva, y la posibilidad de lograr la certificación forestal (SAGPyA Forestal, 2001), determinan la necesidad de contar con indicadores edáficos capaces de evaluar la productividad forestal y la sustentabilidad de los nuevos ambientes productivos. Según Nambiar (1996), un indicador sustentable es aquel que permite relacionar cambios en las propiedades del suelo con procesos del ecosistema y el nivel de producción de la unidad de paisaje. Un indicador físico muy utilizado es el denominado rango de agua no limitante del suelo (NLWR) introducido por Letey (1985). Más adelante, da Silva et al. (1994) desarrollaron el concepto NLWR cuantitativo, renombrándolo como el rango de agua menos limitante (LLWR). Este rango integra, en un único parámetro, el contenido de agua, el potencial mátrico, la resistencia mecánica y la porosidad llena de aire, todos ellos que se relacionan directamente con el crecimiento vegetal. Se conoce el uso de LLWR en Nueva Zelanda (Zou et al., 2000) y Estados Unidos (Siegel- Issem et al., 2005), en plantaciones con diferentes especies de pinos, sujetas a suelos y prácticas de manejo diversas.
Dado la dificultad de disponer de toda la información requerida para poder calcular LLWR, se recurre a menudo al uso de funciones de edafo-transferencia (FT). Por ejemplo, da Silva & Kay (1997 a y b) llegaron así a evaluar la respuesta del maíz al LLWR ya sea a) directamente con la magnitud del LLWR o b) con la frecuencia durante el ciclo del cultivo que la humedad observada cae fuera del LLWR, denominándolo p_out. A nivel local Orellana et al. (1997), definieron un concepto análogo a LLWR, que es el Intervalo Hídrico Óptico (IHO). Este sólo difiere de LLWR en los límites y técnicas de medición. Siguiendo la metodología propuesta por Orellana et al., Valenzuela & Wilson (2002) usaron el IHO para comparar diferentes sistemas de labrazas en suelos Argiudoles vérticos de Entre Ríos cultivados con trigo. El presente estudio tiene por objetivos: a) estimar el IHO del suelo en plantaciones de Eucalyptus dunnii joven y adulto usando funciones de edafo-transferencia; b) relacionar funcionalmente la frecuencia de humedad observada localizada fuera del IHO (p_fuera) con el IHO y determinar si la relación es influenciada por el tipo de suelo y las condiciones meteorológicas del período de crecimiento.

Materiales y métodos

Ubicación y características del sitio
El estudio se realizó en lotes comerciales de Eucalyptus dunnii Maiden plantados a 2,5 x 2,5 m en estado juvenil (plantines 1997), con predecesor pino seguido de dos años de barbecho desnudo, y monte adulto (rebrote 1992). El campo se ubica en la cuenca inferior del río Carcaraña de la provincia de Santa Fe (32º32'08'' S y 60º48'18'' O). El clima de la región es templado húmedo sin estación seca y con un verano cálido. La temperatura media es de 17 ºC, con máximas y mínimas absolutas de 42,1 ºC y -7,0 ºC, respectivamente. La precipitación media anual es 1.016 mm, concentrados en la época primavero-estival. La evapotranspiración media anual (Penman) es 1.100 mm. Los suelos son Argiudoles Típico y Abrúptico profundos y bien drenados (Tabla 1 a y b, respectivamente) [Proyecto Forestal de Desarrollo: PIA 02/97, SAGPyA-BIRF], ubicados en un paisaje plano con pendientes inferiores a 0,1%.

Tabla 1. Principales propiedades físicas y químicas del suelo (a) Argiudol Típico y (b) Argiudol Abrúptico.
Table 1. Main physical and chemical properties of soil (a) Typic Argiudoll and (b) Abruptic Argiudoll.

Muestreo y determinaciones
Se extrajeron muestras de suelos con barreno (200 g; n = 3) y cilindro muestreador (226 cm³; n = 2) de 7 y 6 horizontes hasta dos metros de profundidad (Tabla 1 a y b, respectivamente). A esas muestras se les determinó el contenido de agua gravimétrico (W) y la densidad aparente (DA), a partir de las cuales se calculó la humedad volumétrica (Θ) . En total se midieron 9 perfiles hídricos entre junio 1999 y enero 2000 (año 1) y 5 perfiles entre junio 2000 y enero 2001 (año 2), obteniéndose 182 valores de humedad promedio. Las lluvias fueron registradas con un pluviómetro estándar ubicado en la línea de árboles adultos a 1,3 m de altura (Fig. 1 a y b, respectivamente). Se tomaron también muestras por horizonte sin perturbar (cilindros de acero 59 cm³; n = 2) para determinar su contenido volumétrico de agua a saturación, -33, -80 y -1.500 kPa, usando olla y membrana de presión según Dane& Hopmans (2002). Estos contenidos hídricos fueron usados como datos de entrada de los modelos de retención hídrica y resistencia del suelo, empleados en el cálculo del IHO.

Figura 1. Registro de lluvia diaria y momento de muestreo de humedad del suelo en Eucalyptus dunnii joven y adulto (▼) del año 1 (a) junio 1999 a enero 2000 y año 2 (b) junio 2000 a enero 2001.
Figure 1. Daily rainfall and soil moisture sampling in young and mature Eucalyptus dunnii trees date during (a) the year one (▼) June 1999 January 2000 and (b) the year two June 2000 January 2001 periods.

Cálculos usando funciones de edafo-transferencia (FT)
Para determinar la curva de retención hídrica (CRH) se utilizó el modelo uni-paramétrico elaborado por Damiano (1999), que usa la función:

donde Θ es el contenido volumétrico de agua, en cm³ cm-³; Θs contenido volumétrico de agua a saturación, en cm³ cm^-3; Ψ_m es el potencial mátrico, en kPa; ‘b_i' es la pendiente escalar específica por horizonte, calculada por derivación en (1):

y un Θ medido a -33 kPa

La resistencia del suelo R (kPa) se calculó con el modelo PENETR de Canarache (1990) [Tabla 2] programado en SAS (1991), para cuatro contenidos de agua gravimétrico W (%) determinados con equipo de presión entre 0 y -1.500 kPa, y utilizando como variables de regresión el porcentaje de arcilla y la DA (Tabla 1 a y b). Luego, la relación discreta R-W fue transformada en continua por análisis de regresión (http://curveexpert.webhop.net).

Tabla 2. Ecuaciones y algoritmos del modelo «PENETR» Canarache.
Table 2. Model equations and algorithms «PENETR» Canarache.

Para el cálculo del rango de agua menos limitante, se adoptaron para cada horizonte los valores nominales del IHO calculados con la ecuación (1), que corresponden a los límites de agua disponible para el vegetal (CAD) retenida a -33 kPa y -1.500 kPa (Soil Survey Division Staff, 1993). Dado que el límite superior o capacidad de campo (Θ_cc) puede disminuir por efecto de una posible anaerobiosis, y el límite inferior o marchitez permanente (Θ_mp) puede aumentar por incrementos de la resistencia del suelo, se adoptaron los valores arbitrarios usados por Zou et al. (2000) en raíces de pino. La aireación limitante es cuantitativamente representada por la porosidad llena de aire ?^_a, restando al Θ_s un volumen de agua de 0,10 cm³ cm^-3. El contenido de humedad (W) equivalente a una fuerza de 3.000 kPa se obtuvo resolviendo la ecuación seleccionada R= f (W).

Desarrollo de un modelo empírico
Se dispuso de un total de 182 registros de humedad de suelo correspondientes a los años 1 y 2 y a los horizontes de los suelos Argiudoles Típico y Abrúptico. Por horizonte de suelo y año (N = 26) se calculó la proporción de casos medidos (o frecuencia) de Θ que cayeron fuera del IHO (p_fuera). La relación entre la variable respuesta (p_fuera) y las variables clasificatorias tipo de suelo y año y continua IHO, fue analizada mediante la técnica de regresión logística (PROC CATMOD; SAS, 1991) indicada por da Silva & Kay (1997 b). La forma linearizada de la relación entre p_fuera (rango 0 a 1) y el IHO fue descripta por una función logística:

donde b ₀ y b₁ son los coeficientes de regresión. La ecuación definitiva se expresa como:

La significancia de los efectos suelo, año y IHO se evaluó mediante el test de Chi cuadrado (χ2) y los parámetros b_o y b₁ por el método de máxima verosimilitud. Para el modelo final seleccionado se calculó el valor del coeficiente de determinación (R²).

Análisis estadístico
La exactitud del modelo uni-paramétrico (1) fue evaluado por la raíz del error cuadrático medio (RMSE, [3]) y una medida de la eficiencia del modelo (EF, [4]) [Donatelli et al., 2004]:

donde E_i y M_i son los valores de Θ estimados por el modelo y medidos con equipo de presión a Ψ_m de -80 y -1.500 kPa en los suelos Argiudoles Típico (N = 14) y Abrúptico (N = 12) respectivamente, y M el promedio de los valores medidos.
La lluvia total medida en el monte forestal durante dos períodos de crecimiento de ocho meses (años 1 y 2) fue relacionada con los percentiles de la serie histórica (1971-2000) de lluvia acumulada en el mismo lapso en la EEA INTA, en Oliveros distante 5 km.
El contenido de humedad observado en los suelos Argiudoles Típico y Abrúptico durante los dos años de crecimiento, fueron comparados por análisis de media y test de Tukey (SAS, 1991).

Resultados

Estimación de las CRH y resistencia del suelo con FT
El modelo uni-paramétrico (1), versión más sencilla del modelo de Campbell (citado por Damiano, 1999), estimó adecuadamente las CRH para los suelos Argiudoles Típico y Abrúptico. La inversa de la pendiente ‘b_i' (Tabla 3 a y b, respectivamente) es equivalente al índice de distribución de tamaño de poros (DTP). El rango de dicha pendiente disminuyó desde texturas franco limosa (C) a arcillo limosa (Bt1). En el mismo sentido aumentó la fuerza matricial del suelo, i.e. a menores gradientes de DTP y para un mismo potencial mátrico (Ψ_m), texturas más finas retienen más agua (Θ). Consideramos que la validación obtenida a partir de un conjunto de datos independientes (de aquellos usados para el «ajuste» [Damiano, 1999]) brindará una visión más realista del desempeño, utilidad y aplicabilidad del modelo en situaciones reales. En la Figura 2 (a) y (b) se presenta la relación entre los valores de Θ estimados por el modelo uni-paramétrico y los medidos a -80 kPa y -1.500 kPa en los suelos Argiudoles Típico y Abrúptico, respectivamente . Gráficamente se observa que los valores se distribuyen alrededor de la línea de 45º. En términos cuantitativos la precisión (RMSE) y eficiencia (EF) del modelo fue de 0,016 cm³ cm^-3 y 0,97 en el suelo Argiudol Típico y 0,031 cm³ cm^-3 y 0,91 en el suelo Argiudol Abrúptico, respectivamente.

Tabla 3. Parámetros de ajuste de los modelos de retención de agua y resistencia del suelo (a) Argiudol Típico y (b) Argiudol Abrúptico.
Table 3. Fitted regression coefficients for water retention and soil resistance models for (a) Typic Argiudoll and (b) Abruptic Argiudoll.

Figura 2. Relación lineal entre el contenido de humedad (Θ) estimado por el método uni-paramétrico y el medido en potenciales mátricos - 80 kPa y -1500 kPa para (a) Argiudol típico y (b) Argiudol Abrúptico.
Figure 2. Linear relationship between moisture content (Θ) estimated by uni-parametric method and measured in matric potential -80 kPa and -1500 kPa for (a) Typic Argiudoll and (b) Abruptic Argiudoll.

Con el modelo PENETR (Canarache, 1990) se calcularon cuatro valores de R que cubren el rango de humedad de la CRH. La resistencia del suelo Argiudol Típico osciló entre 174 kPa (W_~0kPa) y 3.253 kPa (W_-1500kPa) en los horizontes Ap y Bt2, respectivamente. El Argiudol Abrúptico resultó con valores de resistencia ligeramente superiores para los mismos horizontes y contenidos hídricos (349 kPa y 4.724 kPa). La función exponencial que mejor ajustó los pares de valores de R-W en todos los horizontes fue (R2 = 0,999; Error Estándar = 0,088 a 2,379; N = 52):

donde a, b y c son los coeficientes de regresión hallados para los suelos Argiudoles Típico y Abrúptico (Tabla 3 a y b, respectivamente). Las curvas de resistencia del suelo (CRS) fueron reconstruidas aplicando en la ecuación (5) los contenidos de humedad (W) estimados por (1) entre -10 kPa y -1.500 kPa (N = 9). Las curvas CRH y CRS mostraron un comportamiento opuesto, i.e. con el incremento de la succión mátrica (eje x) aumenta la resistencia y disminuye el contenido de agua (ejes y) [curvas no presentadas].

IHO-integración del potencial mátrico, aireación y resistencia del suelo
Los componentes físicos del suelo que intervienen en el cálculo del IHO fueron estimados usando las ecuaciones (1) y (5) y un valor arbitrario de la porosidad de aire limitante (Tabla 4 a y b). La capacidad de agua óptima del suelo (CAD), calculada por diferencia entre el límite superior e inferior se vio reducida por drenaje deficiente y por la resistencia del suelo. La porosidad llena de aire (?_a < 0,10 cm³ cm^-3) sólo redujo el Θ_cc en el horizonte Bt1 del Argiudol Típico. El contenido de humedad (W) resuelto a 3.000 kPa incrementó, en términos volumétricos, el Θ_mp en los horizontes Bt2 y BC del Argiudol Típico y en Bt1 y Bt2 del Argiudol Abrúptico. El potencial mátrico (Ψ_m) correspondiente al límite crítico de resistencia de la raíz difirió entre suelos. En el suelo Abrúptico, el límite de resistencia del horizonte Bt1 se alcanzó a -27 kPa (Θ = 0,514 cm³ cm^-3) y el del Bt2 a -56 kPa (Θ = 0,423 cm³ cm^-3). Debido a que en el Bt1 el Θ equivalente a 3.000 kPa superó al Θ_cc, se asumió el valor ?_a. En los horizontes Bt2 y BC del suelo Argiudol Típico, la resistencia de 3.000 kPa se correspondió con un potencial de -652 kPa (Θ = 0,276 cm³ cm^-3) y -976 kPa (Θ = 0,223 cm³ cm^-3) respectivamente. Integrando los tres procesos físicos, los valores de IHO oscilaron entre 0,158 cm³ cm^-3 y 0,207 cm³ cm^-3. La excepción fue el horizonte Bt del Argiudol Abrúptico (menor a 0,040 cm³ cm^-3).

Tabla 4. Contenidos volumétricos de agua (Θ) críticos del IHO para Eucalyptus dunnii (a) joven y (b) adulto.
Table 4. Critic volumetric water contents (Θ) of the Least Limiting Water Range (LLWR) for (a) young and (b) mature Eucalyptus dunnii trees.

IHO- dinámica de agua del suelo
Durante los dos períodos de crecimiento junio 1999 a enero 2000 (año 1) y junio 2000 a enero 2001 (año 2), el E. dunnii tuvo ofertas hídricas diferentes (Fig. 1 a y b, respectivamente). La lluvia total registrada en el año 1 fue de 258 mm (22 días de lluvia), que coincidió con el percentil inferior al 5 de la serie histórica de los últimos 30 años, indicando una condición de extrema sequía. En cambio, el año 2 registro 675 mm (38 días de lluvia), equivalente a un percentil del 75% y condición húmeda. Cabe destacar que el período bajo estudio fue precedido por cuatro años con lluvias inferiores entre 11 y 23% respecto del registro histórico anual medio (1.016 mm). Dentro de cada período de crecimiento no se detectaron diferencias de media (test de Tukey al 5%) entre el Θ medido en el suelo Argiudol Típico y Abrúptico (Tabla 5). Si la hubo entre año seco y húmedo. Lo mismo aconteció cuando aplicamos el IHO. El porcentaje de casos observados fuera del rango óptimo de humedad en el período seco y húmedo fue 45% y 25%, respectivamente. La mayoría de los casos fuera del IHO (59%) estuvieron relacionados con el límite inferior dado por la resistencia crítica del horizonte Bt argílico (Tabla 4 a y b). La falta de mediciones en los meses de octubre a diciembre del segundo año (Fig. 1 b), coincidente con el 50% de la lluvia total del período, podría haber incrementado en más de dos los casos registrados por anaerobiosis temporal. Por otra parte, además del contenido de humedad se necesita conocer la energía con que el agua es retenida y su movimiento dentro del perfil. Los perfiles hídricos e IHO del monte joven y adulto transformados por el modelo (1) en Ψ_m (pF = log Ψ_m en cm de columna de agua) para la fecha inicial y final del año seco y húmedo, son mostrados en la Figura 3 (a) y (c) y (b) y (d), respectivamente. Para determinar el sentido del flujo (indicado por flechas) se calculó la diferencia depotencial por la relación entre los gradientes de potencial hidráulico (Ψ_h = Ψ_m + Ψ_g) y espesor (z) del suelo, asumiendo la superficie del suelo como nivel de referencia y la napa freática fuera de la zona de control. En ningún caso los perfiles hídricos estuvieron en equilibrio (ΔΨ = 0). Durante el período seco (Fig. 3 a y b), el horizonte superficial (A) tuvo flujo ascendente (ΔΨ negativo) y los horizontes profundos BC y C descensos por drenaje (ΔΨ positivo). El horizonte subsuperficial Bt1 argílico actúa como catalizador de la humedad tanto por descenso del BA como por ascenso del Bt2. La misma dirección de flujo se mantuvo en el segundo período de crecimiento del árbol (año húmedo). La excepción fue el horizonte superficial del Argiudol Típico (Fig. 3 c). Desde el punto de vista del consumo de agua por la planta, el suelo Argiudol Típico se diferenció fundamentalmente del Argiudol Abrúptico por el comportamiento del horizonte Bt. En el primer suelo (monte joven), la variación de humedad durante el año seco se debió principalmente a la absorción radical, ya que el perfil disponía de agua almacenada en el rango del IHO (Fig. 3 a). Las lluvias del período húmedo (año 2) no alcanzaron a reponer el agua consumida con anterioridad (Fig. 3 c). Hecho que si sucedió en el perfil del monte adulto (Fig. 3 d). Pero la variación de humedad se debió más a una redistribución interna que a la absorbida por la raíz.

Tabla 5. Contenido de humedad observado en suelos Argiudoles Típico y Abrúptico y número de casos fuera del IHO en año seco y húmedo.
Table 5. Observed soil moisture contents in Typic and Abruptic Argiudolls and number of cases falling out of LLWR for dry and wet year.

Figura 3. Perfiles hídricos y límite superior e inferior del rango de agua menos limitante en pF (log Ψ_m en cm de columna de agua) del suelo Argiudol Típico monte joven período seco (a) y húmedo (c) y Argiudol Abrúptico monte adulto período seco (b) y húmedo (d). [Sólo se muestra la fecha inicial y final del muestreo de humedad en cada período de crecimiento].
Figure 3. Water profiles and upper and lower limit of least limiting water range in pF (log Ψ_m in cm water column) of young forest on soil Typic Argiudoll during dry (a) and wet (c) periods and Abruptic Argiudoll for mature forest during dry (b) and humid (d) periods. [It only shows the start and the end dates of the moisture sampling period at each growth stage].

IHO-Modelización de la proporción de humedad observada fuera del IHO (p_fuera)
Considerando el conjunto de horizontes (Tabla 4 a y b), la proporción de casos observados con Q que caen fuera del IHO (p_fuera) durante la anomalía de seca (año 1), oscilaron mayoritariamente entre 0,2 y 0,6 para un rango estrecho de IHO (0,207 a 0,158 cm³ cm^-3, respectivamente) [Fig. 4]. Contrariamente, el año húmedo tuvo casi todos los p_fuera por debajo de 0,2. Fuera de este rango de p_fuera se ubicó el horizonte Bt del suelo Argiudol Abrúptico con una proporción superior a 0,9 (IHO < 0,040 cm³ cm^-3) en los dos años. La Figura 4 muestra una tendencia negativa entre p_fuera e IHO, i.e. la frecuencia de casos fuera del rango óptimo aumenta en la medida que el IHO se hace más estrecho.

Figura 4. Proporción del contenido de agua del suelo que cae fuera del rango de agua menos limitante (p_fuera) bajo condiciones climáticas contrastantes [puntos graficados de IHO de la Tabla 4 a y b]. Ecuación 2: b₁ = -30,5475; b₀ seco = 5,0083; b₀ húmedo = 3,5207.
Figure 4. Proportion of soil moisture falling outside LLWR for dry and wet years [LLWR data from Table 4 a y b]. Equation 2: b₁ = -30.5475; b₀ dry = 5.0083; b₀ wet = 3.5207.

El modelo de regresión logística (2) seleccionó significativamente el efecto de las variables año e IHO (Tabla 6). La variable suelo no fue significativa. El modelo muestra que p_fuera se relacionó negativamente con el IHO, explicando el 83% de la variación en p_fuera y el p_fuera fue altamente significativo (P > 0,001) considerando el IHO en los dos años (Fig. 4). La pendiente del modelo logístico (b₁ = -30,5475) no varió por las condiciones climáticas, pero la ordenada al origen resultó influenciada por este parámetro (b_o seco = 5,0083;b_o húmedo = 3,5207). Para el año seco una reducción del IHO del suelo de 0,207 a 0,158 cm³ cm^-3 significa un incremento de p_fuera de 0,33 (rango 0,21 a 0,54, respectivamente). En cambio, en el año húmedo la proporción es de 0,15 (rango 0,06 a 0,21, respectivamente).

Tabla 6. Resultados del modelo de regresión logística. ^#
Table 6. Results of the logistic regression model.

Discusión

El modelo uni-paramétrico (1) estimó la pendiente de la distribución de tamaño de poros (DTP = b_i ^-1) del suelo Argiudol Típico plantado con Eucalyptus dunnii joven y del Argiudol Abrúptico con árboles adultos (Tabla 3 a y b, respectivamente), en concordancia con los valores tabulados y ajustados experimentalmente por clase textural por Rawls et al. (1991) y Zou et al. (2000) respectivamente. La precisión de la relación Θ- Ψ_m medida y estimada estuvo por debajo del límite superior de ±0,030 cm³ cm^-3, normalmente aceptada para el propósito de esta estimación (Williams & Ahuja 1993).
La función polinomio (5), derivada del modelo PENETR ajustado y validado para una amplia gama de suelos, contenidos hídricos y manejo cuantificado por la densidad aparente (Canarache, 1990), expresó un incremento de resistencia con un decrecimiento del contenido de humedad (> succión matricial) hacia horizontes de textura más fina. La misma tendencia lograron Zou et al. (2000) y Wilson et al. (2000) ajustando experimentalmente un modelo logarítmico y exponencial, respectivamente. En términos de valores de resistencia, la ecuación estimó dentro del rango medido con penetrómetro por Taboada et al. (1998) en dos suelos representativos de la Pampa Ondulada.
Mayoritariamente el IHO fue usado para evaluar el efecto de diferentes prácticas de manejo en una amplia variedad de tipos de suelos bajo distintos cultivos y pasturas (da Silva et al., 1994; Tormena et al., 1999; Leão et al., 2006; entre otros autores). Su aplicación en sistemas forestales cuenta con menos adeptos (Zou et al., 2000; Siegel-Issem et al., 2005). Los suelos plantados con Eucalipto joven (Argiudol Típico) y monte adulto (Argiudol Abrúptico) poseen altos IHO acorde con su capacidad de uso agrícola (Tabla 4 a y b, respectivamente). Es decir, las raíces presentan un medio físico favorable al crecimiento y a la absorción de agua demanda por evapotranspiración. La excepción fue el horizonte Bt argílico del Argiudol Abrúptico. Pilatti & Orellana (1993) hallaron similares IHO en un Argiudol de Santa Fe con horizonte superficial Ap franco limoso bajo diferentes tratamientos (rango 0,119 a 0,188 cm³ cm^-3) y horizonte subsuperficial Bt2 arcillo limoso (0,013 cm³ cm^-3). Según da Silva & Kay (1996, 1997 b), Orellana & Pilatti (1998) y Zou et al. (2000) suelos con altos IHO presentan resiliencia al estrés ambiental, i.e. condiciones físicas más favorables para el crecimiento de la planta. Por el contrario, rangos estrechos manifiestan casi siempre restricciones al sistema radical, tanto por déficit como por exceso de agua. Suelos de la Pampa Ondulada con horizontes B argílicos con elevados porcentajes de arcilla afectaron la velocidad de elongación de las raíces de cultivos de maíz y soja, limitando el desarrollo y consecuentemente el aporte de agua y nutrientes (Pecorari & Balcaza, 1988; Otegui et al., 1995; Micucci & Taboada, 2006). Esta limitación se manifiesta particularmente cuando el suelo se encuentra húmedo y no cuando está seco y con grietas (Prystupa & Lemcoff, 1998; Wilson et al., 2000). Esto concuerda con los resultados del horizonte Bt del Argiudol Abrúptico (monte adulto), donde la resistencia crítica de las raíces se alcanza con un contenido de humedad cercano a capacidad de campo (-33 kPa).
En plantaciones forestales, Lima (1997) y Bonomelli & Bonilla (1999) indicaron que la variabilidad climática, el rango de agua útil del suelo y el manejo se destacan entre los factores condicionantes del consumo de agua y por ende del rendimiento maderable. Por ello, la aplicación del IHO en el cálculo del agua edáfica es de capital importancia, ya que incorpora al agua útil retenida entre -33 kPa (CC) y - 1.500 kPa (PM) las limitantes físicas intrínsecas y las adquiridas por manejo (Zou et al., 2000; Mac Donagh, 2001). Por otra parte, Zou et al. (2000) y Siegel-Issem et al. (2005) hallaron que la compactación tiene un comportamiento disímil, en algunos suelos disminuye el rango de agua menos limitante y en otros lo amplia. El clásico balance hídrico vertical calculado a partir de los límites ideales del suelo, afectaría el verdadero valor de transpiración. En nuestro caso, el ejemplo más conspicuo sería el suelo Argiudol Abrúptico (Fig. 3 b y d), donde el aporte de agua del horizonte Bt al sistema radical es prácticamente nulo por las razones enunciadas más arriba.
El modelo logístico integra los principales componentes físicos del suelo que hacen al habitad de la raíz, juntamente con los aportes de agua meteórica. Este modelo fundamental empírico puede ser usado como indicador genérico de procesos físicos del suelo, conociendo atributos edáficos disponibles o fáciles de medir. También tiene la ventaja de facilitar el monitoreo permanente de plantaciones forestales en sitios difíciles de acceder. El modelo estima la frecuencia de estrés edáfico de la planta para un amplio rango de IHO y condiciones ambientales de excesos y déficit hídrico, con aplicación en suelos Argiudoles santafesinos plantados con Eucaliptos. La extrapolación del modelo a otros ambientes productivos debe ser investigado (Schoenholtz et al., 2000), dado la variabilidad espacial y la anisotropía vertical de los suelos de la región pampeana (Atlas de Suelos de la República Argentina, INTA). Esto también debe hacerse extensivo a los cambios en la estructura del suelo por efecto del manejo (Greacen & Sands, 1980; Zou et al., 2000; Mac Donagh, 2001). La relación entre IHO y productividad forestal no ha sido aún testeada en condiciones de campo (Siegel-Issem et al., 2005). La tasa de crecimiento del tallo de maíz fue correlacionada con el IHO (da Silva & Kay, 1996) y esto justifica adicionales estudios para determinar la relación entre el crecimiento de la plantación forestal e IHO.

Conclusiones

En función de los objetivos planteados en el trabajo se concluye:
a) Las funciones de edafo-transferencia estimaron aceptablemente el intervalo hídrico óptimo (IHO) del suelo, a partir de un mínimo de información edáfica de fácil obtención y/o disponible en la cartografía de suelos.
b) Los valores estimados de IHO variaron por tipo de suelo y clase textural: i) Argiudol Típico > Argiudol Abrúptico, y ii) franco limosa > franco arcillo limosa > arcillo limosa.
c) La resistencia critica del suelo a las raíces sólo redujo el IHO de los horizontes Bt argílico del Argiudol Típico y Abrúptico, con potenciales mátricos cercanos a capacidad de campo (-33 kPa) en este último suelo.
d) La marcha de la humedad del suelo observada fuera del IHO en plantaciones de Eucaliptos joven y adulto no difirió entre suelos Argiudoles Típico y Abrúptico, si lo hizo en años con ofertas hídricas contrastantes.
e) El modelo de regresión logística relacionó negativamente el aumento de la frecuencia del estrés hídrico de la planta con la disminución del IHO. Usado conjuntamente con técnicas de balance hídrico vertical se podría monitorear el riesgo hídrico de plantaciones forestales.

Agradecimientos

Este trabajo fue parcialmente financiado por el Proyecto Forestal de Desarrollo: PIA 02/97, SAGPyA-BIRF.

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