INTRODUCCIÓN
La superficie sembrada con soja se ha incrementado en los últimos años, abarcando en la actualidad cerca del 50% de la superficie total cultivada, mientras que la destinada a cultivos in- vernales ha descendido a alrededor del 20% (Bolsa de cereales, 2019). El cultivo de soja, si bien es capaz de mantener rendimientos relativamente elevados en condiciones de baja fertilidad, presenta una elevada extracción de nutrientes, que no son repuestos comúnmente por fertilización. El aumento de la frecuencia del cultivo de soja en la rotación, debido a la escasa biomasa de residuos que aporta y la baja relación C/N de los mismos, puede llevar a una pérdida de la materia orgánica (MO) del suelo (Studdert & Echeverría, 2000). La MO es considerada uno de los principales componentes del suelo ya que afecta directa o indirectamente muchos de los parámetros que definen su calidad, alterando la productividad del suelo y, por lo tanto, la sustentabilidad del sistema de producción (Martínez, 2002).
Teniendo en cuenta la disminución en los niveles de MO en los suelos de la región pampeana, debido a la intensificación agrícola (Sainz Rosas et al., 2011), es necesaria la identificación de sistemas de manejo que permitan un adecuado aporte de carbono (C) y nutrientes en secuencias basadas en el cultivo de soja. Una forma de aumentar la producción de biomasa y, en consecuencia, la entrada de C al sistema, sería la intensificación sustentable del sistema de producción, mediante el aumento del número de cultivos por año (Caviglia & Andrade, 2010). De esta manera, se aumenta la captación de los recursos disponibles como el agua y la radiación, lo que se asocia con una mayor productividad por unidad de superficie y, por lo tanto, un aumento en el aporte de residuos al suelo (Caviglia et al., 2004). En tal sentido, el índice de intensificación de las secuencias de cultivos (ISI) indica la cantidad de cultivos por año en una secuencia, y se relaciona positivamente con la eficiencia en el uso de los recursos (Caviglia & Andrade, 2010). En este contexto, la rotación con cultivos de mayor aporte de residuos y mayor relación C/N, el empleo de cultivos de cobertura (CC), sumado a una adecuada fertilización con fósforo (P), azufre (S) y nitrógeno (N), aumenta la cantidad de C devuelto al suelo permitiendo mejorar su calidad (Martínez et al., 2020).
La utilización de CC, es también considerada una alternativa para mejorar la calidad física del suelo (Steele et al., 2012; Hubbard et al., 2013). Para la evaluación de esta propiedad, se utilizan indicadores de calidad física del suelo, los cuales deben ser capaces de permitir identificar alteraciones producidas por diferentes manejos. Estos indicadores tienen una alta relación con el contenido de MO, el sistema de labranza y la secuencia de cultivos (Aparicio & Costa, 2007; Agostini et al., 2012; Blanco-Canqui et al., 2013). La densidad aparente (Dap) es un indicador físico de calidad de suelo relacionado con la compactación del mismo, y también está asociado con el contenido de carbono orgánico (CO) (Álvarez et al., 2009). Esto es debido a que el CO tiene un efecto positivo sobre la formación y dinámica de los agregados del suelo (Six et al., 2004) y, por ende, contribuye a generar un mayor y estable espacio poroso. La mayor porosidad del suelo como consecuencia de una mejor estructuración y una menor compactación contribuiría a hacer un uso más eficiente del recurso agua. Además, un suelo con menor grado o nula compactación, presenta una menor resistencia mecánica a la penetración (RMP) generando condiciones más apropiadas para el desarrollo radical (Taboada et al., 2010; Calonego & Resolem, 2010).
La estabilidad de los agregados (EA) se refiere a la capacidad del suelo para mantener la arquitectura de la fase sólida y la organización del espacio poroso cuando es expuesto a diferentes tipos de estrés (Kay, 1990). Uno de los efectos más frecuentes del deterioro de calidad física es la formación de capas compactadas. Esto, en algunas situaciones, se manifiesta en un aumento de la Dap, y a su vez, al alterar la geometría y la distribución de los poros puede conducir a aumentos en la resistencia mecánica a la penetración RMP y disminuciones en la tasa de infiltración (TI) (Hamza & Anderson, 2005). La escasa cobertura del suelo por residuos sumado a la baja estabilidad estructural puede generar además encostramiento superficial como consecuencia del impacto de las gotas de lluvia, lo cual puede disminuir drásticamente la TI (Taboada et al., 2010).
Esto tendría como consecuencia un aumento en el escurrimiento del agua de las precipitaciones y una menor cantidad de agua ingresada al suelo (menor precipitación efectiva).
En los suelos limosos del Norte de la Región Pampeana bajo el sistema de siembra directa (SD)SD, se ha reportado la formación de una estructura laminar de los agregados en los primeros 10 cm del suelo, la cual restringe el ingreso de agua (Sasal et al., 2006; Alvarez et al., 2009, Sasal, 2012). Sin embargo, el aumento del ISI de las secuencias disminuye la proporción de estructura laminar en el suelo y esto fue asociado a la mayor cantidad de tiempo en que hay raí- ces activas, las cuales tienen una alta capacidad de reestructuración (Sasal, 2012). En Argiudoles del Sudeste Bonaerense, Tourn et al. (2014) reportaron que la inclusión de CC como antecesores de maíz no tuvo efecto en el corto plazo sobre la Dap y la RMP Sin embargo, en su estudio los CC registraron una baja producción de biomasa lo cual podría haber condicionado dicho efecto. Por otro lado, en Argiudoles de la Pampa Ondulada, caracterizados por un menor contenido de CO inicial, Restovich et al. (2011) reportaron que secuencias que incluyeron CC provocaron aumentos en el CO y mejoras en la porosidad del suelo en el corto plazo (1 y 2 años), aunque no registraron cambios consistentes en la EA.
Martínez et al., 2002. informaron que la inclusión de CC o la rotación de cultivos de alto ISI mejoraron el balance de C en suelos bajo secuencias de cultivo con predominio de soja. Sin embargo, se desconoce el impacto que estas prácticas de manejo pueden tener sobre las propiedades físicas del suelo. En tal sentido el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto sobre la EA, la Dap, la RMP y la TI del suelo, de diferentes alternativas de manejo de secuencias de cultivos con predominio de soja bajo SD, establecidas sobre Argiudoles con prolongada historia agrícola del sur de Santa Fe (Arequito) y sudeste de Buenos Aires (Balcarce).
MATERIALES Y MÉTODOS
Se trabajó sobre dos ensayos de larga duración uno iniciado en 2007 en Arequito, Caseros, Santa Fe sobre un Argiudol típico con menos de 2 % de pendiente de textura superficial franco-limosa (Are) y otro iniciado en 2006 en la Estación Experimental Agropecuaria (EEA) del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) Balcarce, Buenos Aires, sobre un Argiudol Típico con menos de 2 % de pendiente y textura superficial franca (Bce). El sitio Are correspondió a una zona con prolongada historia agrícola (más de 50 años de agricultura continua inicialmente bajo labranza convencional (LC) y en los últimos 20 años bajo SD, predominando los cultivos de trigo (Triticum aestivum L.) y soja desde inicios de la década del 70 hasta mediados de la década del 80, momento en el cual la soja paso a ser el cultivo predominante (Martínez, F., com. pers., 2014). El sitio Bce presentaba más de 25 años de agricultura continua bajo LC, siendo los cultivos de trigo y soja los más utilizados y en menor pro- porción el maíz (Zea mays L.) (Barbieri, P., com. pers., 2011). Los suelos donde se establecieron los ensayos en ambos sitios, presentaban signos de degradación física, como los valores relativamente elevados de densidad aparente en los primeros 10 cm del perfil (Tabla 1) y la presencia de encostramiento superficial, lo que puede estar asociado al relativamente bajo contenido de CO respecto a los valores originales de cada región (Sainz Rosas et al., 2011) (Tabla 1).
Para cada sitio, el diseño experimental fue en bloques completos aleatorizados con 3 repeticiones que incluyeron los siguientes tratamientos: soja continua sin fertilización (Sj); soja continua fertilizada con P y S (SjF); CC / soja con P y S (CC/ SjF); CC fertilizado con N / soja con P y S (CCF/SjF); rotación de alto ISI fertilizada con N, P y S (Rot) que incluye los cultivos de maíz (Mz); doble cultivo trigo (Tr) / soja de segunda (Tr/Sj 2°) y CC fertilizado con N / soja con P y S CCF/SjF. Cada componente de la secuencia Rot, estuvo presente cada año en diferentes fases del tratamiento. Los cultivos se sembraron bajo el sistema de SD y se utilizaron variedades de alto potencial de rendimiento, ampliamente difundidos en cada región, con fechas de siembra y densidades acordes a la variedad y las condiciones de la zona para que los cultivos manifestaran su potencial. Los CC utilizados fueron triticale (x Triticosecale Wittmack) y avena (Avena sativa L.) en Are y Bce, respectivamente, y su secado se realizó en los estados de encañazón avanzado a preemergencia floral Z34-Z41 (Zadoks et al., 1974) mediante una aplicación de 3-4 L ha-1 de glifosato (48% i.a.). Las fertilizaciones con P y S se realizaron teniendo en cuenta la extracción de dichos nutrientes por los cultivos de las secuencias (Ciampitti & García, 2009). Las dosis de N para los cultivos de trigo y maíz fueron las óptimas para que los cultivos expresaran su potencial acorde a cada región. El cultivo de soja se inoculó previo a la siembra con inoculante comercial a base de bacterias de la especie Bradyrhizobium japonicum. Las plagas, malezas y enfermedades en los cultivos de cosecha se controlaron con métodos químicos para que no afectaran su desarrollo. Mayor detalle del manejo de las secuencias en cada sitio experimental se pueden encontrar en Martínez et al. (2019).
La Tabla 1 resume algunos parámetros de suelo determinados al inicio de los ensayos, para lo cual se extrajo de cada bloque una muestra compuesta de 25 submuestras distribuidas al azar del estrato 0-20 cm. La Figura 1 y la Tabla 2 (adaptadas de Martínez et al., 2020) indican los valores de C orgánico total (COT) y particulado (COP), y el carbono aportado como residuos en cada secuencia, respectivamente, luego de 4 años de su desarrollo, en cada Sitio experimental.
Durante el otoño de los años 2011 y 2010 se extrajeron muestras de suelo para la determinación de la Dap y la EA en los Are y Bce, respectivamente. Adicionalmente, durante el otoño del año 2012 se determinó la RMP y la TI en Bce.
Las determinaciones se realizaron cuando todas las parcelas se encontraban en barbecho, esto es, después de la cosecha de la soja y previo a la siembra de los CC.
Para la determinación de la Dap, cuando el suelo se encontró a capacidad de campo, de cada unidad experimental se extrajeron 2 sub- muestras de suelo sin disturbar para los estratos 0-5 y 5-10 cm, utilizando cilindros de acero inoxidable de 5 cm de diámetro y 5 cm de altura (Blake & Hartge, 1986).
La determinación de EA se realizó cuando el suelo se encontró a capacidad de campo, tomando de cada unidad experimental una muestra de suelo sin disturbar de los primeros 10 cm de profundidad de aproximadamente 1 kg. Luego de siguió la metodología descripta por De Leenher y De Boodt (De Boodt et al., 1961)
Para determinar RMP se utilizó un penetrómetro digital Eijkelkamp con cono de 60° y base de 1 cm2 de sección. Se realizaron 9 mediciones al azar por unidad experimental a intervalos de 5 cm hasta los 20 cm de profundidad. Luego se promediaron las mediciones correspondientes a cada intervalo y se obtuvo un valor de RP por intervalo para cada unidad experimental. En forma adicional se determinó el contenido de agua en los intervalos 0-5, 5-10 y 10- 20 cm de profundidad por el método gravimétrico
La TI se determinó mediante un método simplificado con anillo simple (USDA, 1999) realizando 3 repeticiones por unidad experimental. Para ello se utilizaron anillos de 19 cm de diámetro y 13 cm de altura, los cuales se introdujeron en el suelo a una profundidad de 8 cm. La superficie de suelo en el interior de cada anillo fue cubierta con una lámina plástica, y se agregó una lámina de 25,4 mm de agua destilada. Luego se retiró la lámina plástica y se midió el tiempo transcurrido desde dicho momento hasta que no se observó más agua sobre la superficie del suelo (t1). Este primer paso tuvo como objetivo hacer uniforme el contenido de agua del suelo en todos los tratamientos y que éste se encontrara a capacidad de campo. Inmediatamente se agregó otra lámina de 25,4 mm y se midió nuevamente el tiempo de infiltración de la misma (t2). Esta última refleja la infiltración en estado estacionario. Las tasas de infiltración inicial (TI 1) y en estado estacionario (TI 2) se determinaron mediante la relación entre la lámina de agua agregada (25,4 mm) y el tiempo transcurrido hasta su infiltración total (t1 y t2 para la infiltración inicial y estacionaria, respectivamente) expresado en horas. En forma adicional, al momento de realizar la determinación de TI se determinó el contenido de agua en el intervalo 0- 20 cm de profundidad por el método gravimétrico
Los análisis de las varianzas se realizaron utilizando el paquete estadístico SAS (SAS Institute, 1988). Se utilizó el procedimiento PROC-MIXED (Littell et al., 2006), realizándose el análisis de forma independiente para cada sitio experimental. La normalidad y homogeneidad de varianzas de los residuales fue chequeada para cada caso por el test de Shapiro Wilk y el test de Levene, respectivamente (Littell et al., 2006). Las variables analizadas fueron la Dap y EA en el sitio Are y la Dap, EA, RMP y TI en el sitio Bce. Se consideró como fijo el efecto de la secuencia y como aleatorio el efecto del bloque. En caso de detectarse diferencias (p<0,05) entre tratamientos, las medias fueron comparadas mediante el test de diferencias mínimas significativas (DMS) (p<0,05).
RESULTADOS Y DISCUSION
Densidad Aparente
Los valores de Dap a 0-5 cm se ubicaron en el rango de 1,26 a 1,30 y 1,33 a 1,41 Mg m-3 para los Are y Bce, respectivamente, mientras que en 5-10 cm se ubicaron en el rango de 1,40 a 1,45 y 1,38 a 1,42 Mg m-3 para Are y Bce respectivamente (Figura 2). Estos valores fueron algo elevados comparados con registros de la región (Domínguez et al., 2009; Restovich et. al., 2011) aunque no superaron el umbral de densidad aparente de 1,65 Mg m-3 establecido como límite para el crecimiento radical para suelos francos (USDA, 2001). Los elevados valores de Dap podrían deberse al deterioro de las propiedades físicas de los suelos bajo estudio, provocado por el prolongado uso agrícola de los lotes previo al comienzo de los ensayos.
La Dap no difirió significativamente (p<0,05) por efecto de la fertilización con P y S, la inclusión de CC y una rotación con alto ISI en ninguno de los estratos para ningún sitio experimental (Figura 2). Sin embargo, se puede observar que en el sitio Bce, a la profundidad de 0-5 cm Sj y SjF registraron valores de Dap algo mayores que el resto de las secuencias (1,41 y 1,38 Mg m-3, para Sj y SjF, respectivamente) vs (1,33; 1,36 y 1,35 Mg m-3 para CC/SjF, CCF/SjF y Rot, respectivamente). Esto puede deberse al menor aporte de C mediante los residuos de los tratamientos Sj y SjF (Figura 1), que ocasionaría una menor cantidad de CO en el estrato superior del perfil (Tabla 2), lo cual puede relacionarse con mayo- res valores de Dap (Álvarez et al., 2009). Este efecto es más notable a la profundidad de 0-5 cm donde se produce una mayor acumulación de residuos en comparación con el estrato 5-10 cm debido al efecto de la SD. Por otro lado, una cuestión a considerar es que durante el muestreo de Dap realizado en el sitio Are, en los tratamientos Sj y SjF se pudo observar la presencia de una estructura laminar del suelo en los primeros centímetros, la cual no se manifestaba en forma tan marcada en los tratamientos más intensificados, coincidiendo con lo reportado por Sasal (2012) para suelos de Pergamino. Sin embargo, más allá de esta observación no se registraron cambios en la Dap entre las secuencias.
Estabilidad de Agregados
El cambio en el diámetro ponderado medio de los agregados (CDMP) registró en promedio mayores va- lores en Are (1,22) que en Bce (0,49) (Figura 3). Esta tendencia registrada entre sitios puede deberse al mayor contenido de CO en Bce comparado con Are (Tabla 1 y 2), ya que este tiene efecto benéfico en el suelo como agente formador y estabilizador de agregados (Six et al., 2004). Tanto en Are como Bce, la EA medida a través del CDPM no registró diferencias (p<0,05) por efecto de la fertilización con P y S, la inclusión de CC o una rotación con alto ISI (Figura 3). Al comparar entre secuencias en cada sitio se puede observar que los valores de CDPM de Sj y SjF fueron algo mayores respecto al de los tratamientos CC/SjF, CCF/SjF y Rot, aunque estadísticamente no significativos (p>0,05). Teniendo en cuenta que la EA está estrechamente asociada al contenido de CO, principalmente con la fracción más lábil (Tabla 2) (Eiza et. al. 2006, Álvarez et. al., 2009), esta tendencia sería esperable debido al mayor aporte de residuos (Figura 1) y la mayor cantidad de tiempo que el suelo presenta raíces vivas en las secuencias CC/SjF, CCF/SjF y Rot. Dos cuestiones a considerar es el relativamente corto período de desarrollo de las secuencias, lo cual puede afectar la magnitud de las diferencias entre tratamientos, y la variabilidad de la determinación de CDPM, lo cual puede condicionar la detección de ligeros cambios presentados en la estabilidad estructural del suelo. Restovich et al. (2011) en estudios realizados con secuencias que incluyeron CC, registraron aumentos en el COT en el corto plazo (1 y 2 años) aunque no registraron cambios consistentes en la EA. Similares resultados fueron informados por Deagustini et al. (2017) luego del primer año de incorporación de vicia como CC. Sin embargo, Blanco-Canqui et al. (2011) en un ensayo de larga duración (15 años) reportaron aumentos en los contenidos de CO del suelo en secuencias que incluían CC, lo cual era acompañado por mejoras en indicadores de calidad física como la Dap y la EA.
Resistencia Mecánica a la Penetración
El contenido de agua en el suelo a las profundidades de 0-5, 5-10 y 10-20 cm al momento de la determinación de la RP no varió entre las secuencias y se ubicó en el rango de 30,6 a 25,0 % p/p siguiendo una tendencia de disminución con la profundidad (Tabla 3). Estos valores se encuentran muy cercanos al valor de capacidad de campo para el suelo de este estudio (27,2 % p/p) (Travasso & Suero, 1994), y es el contenido de agua indicado para realizar la determinación de RP.
La RMP determinada para el sitio Bce se ubicó en el rango de 0,75 a 1,67 MPa, siguiendo una tendencia de aumento con la profundidad (Tabla 4). Sin embargo, no se registraron diferencias (p<0,05) de RP por efecto de la fertilización con P y S, la inclusión de CC o una rotación con alto ISI en ninguna de las profundidades. Esto coincide con lo reportado en suelos del sudes- te bonaerense por Tourn et al. (2014), quienes no encontraron diferencias en RP por efecto de la inclusión de CC. Sin embargo, Deagustini et al. (2017) en determinaciones de RP realizadas entre el secado de los CC y la siembra del maíz bajo SD, determinaron menores valores de RMP en los estratos superficiales cuando se utilizó vicia como CC previo. Por otro lado, en EEUU, Villa- mil et al. (2006) determinaron que la inclusión de CC en secuencias de maíz y soja y disminuye- ron la RMP en el estrato superficial.
Diversos autores reportan que los CC pueden tener un efecto directo sobre la RP por efecto de su sistema radical y otro debido a una mayor estructuración del suelo como consecuencia del aumento del CO (Reeves, 1994; Fageria et al., 2005). Sin embargo, Restovich et al. (2011) en un estudio desarrollado en un Argiudol de la Pampa Ondulada, reportaron que el efecto positivo directo de los CC sobre la porosidad puede desaparecer durante la estación estival, debido a los ciclos de secado y humedecimiento del suelo, producidos por las precipitaciones y el consumo de agua del cultivo de verano.
Tasa de Infiltración
Los valores de TI 1 estuvieron en el rango de 280 a 618 mm h-1, mientras que los de TI 2 estuvieron en el rango de 64 a 116 mm h-1. Estos valores se encuentran dentro del rango re- portado por Tourn et al. (2014) en suelos del Sudeste Bonaerense y por Álvarez et al. (2009) para suelos de textura franca de la Pampa Ondulada. En términos generales, la TI registró una gran variabilidad, la cual fue más acentuada en la TI 1 (Tabla 5). Esto es esperable, debido a que la TI 1 puede estar afectada por el contenido de agua inicial del suelo.
La fertilización con P y S, la inclusión de CC o la rotación con alto ISI no afectaron (p>0,05) a la TI 1 ni a la TI 2. Si bien se registraron leves diferencias en el contenido de agua en el suelo a 0-20 entre tratamientos al momento de la de- terminación (Tabla 5), ésta no explicó la variación de la TI 1 ni de la TI 2 cuando se incluyó en el análisis como covariable, razón por la cual no se incluyó en el modelo.
La ausencia de cambios en la TI por efecto de las secuencias está en línea con lo reportado por Villamil et al. (2006). Estos autores encontraron efectos positivos de la inclusión de CC sobre la EA la Dap y la RP, aunque no encontraron efectos sobre conductividad hidráulica del suelo, variable que se relaciona con la TI. Otra cuestión a considerar, coincidiendo con lo mencionado para la RP, es el efecto directo de los CC sobre la macro-porosidad, por efecto de la actividad radical. Este efecto podría desaparecer durante la estación estival coincidiendo con lo reportado por Restovich et al. (2011). Por lo tanto, un análisis de las fluctuaciones temporales de los indicadores de calidad física para las secuencias utilizadas en este estudio sería de utilidad para detectar posibles efectos directos de los CC que se registran en el corto plazo y no perduran durante toda la estación de crecimiento estival.
CONCLUSION
Luego de 4 años de su implementación, la fertilización con P y S, la inclusión de un CC, y/o una rotación con alto ISI fertilizada con P, S y N, no provocaron cambios significativos en la Dap ni la EA en secuencias con predominio de soja para los sitios Are y Bce. Tampoco se registraron efectos sobre la RMP y TI en Bce por efecto de dichas prácticas. Sin embargo, teniendo en cuenta el efecto benéfico de prácticas de manejo que incrementen el aporte de residuos sobre el CO, y su relación con la calidad física de suelo, resulta de interés el estudio de los indicadores de calidad física evaluados a más largo plazo.