INTRODUCCIÓN

En la República Argentina la mayor parte de la superficie cultivada se trabaja bajo el sistema de Siembra Directa (SD) ocupando el 91 % de la superficie total agrícola (^{Nocelli, 2017}). La adopción masiva de sistemas de SD disminuyó la intensidad del tránsito agrícola en cuanto al número de pasadas, pero no en cuanto a la relación masa/eje que el suelo deformable debe soportar. Este problema es cada vez más pronunciado debido al aumento del ancho de labor de los implementos para obtener una mayor capacidad de trabajo, y consecuentemente el aumento de peso tanto de implementos como de tractores para lograr la eficiencia tractiva global óptima (^{Botta et al., 2009}; Rivero et al., 2022). En la región pampeana la ausencia de remoción, la presencia de maquinaria agrícola de mayor peso y el tránsito en húmedo generaron un aumento en la compactación superficial y subsuperficial del suelo. Según ^{Martiren et al. (2016}) solo en Europa 33.000.000 ha de suelo arable se encuentra altamente degradado por el reiterado pasaje de tractores agrícolas.

La problemática de compactación es detectada mediante mermas en el rendimiento, menor exploración de raíces, mayor densidad aparente y menor infiltración por lo cual debe ser monitoreada a través de varios parámetros indicadores de la modificación de las condiciones mecánicas, físicas y químicas del suelo afectado (^{Hamza & Anderson, 2005}). Según ^{Botta et al. (2009}) y Raper (2005) la superficie del suelo es la capa más vulnerable tanto a la compresión como al desplazamiento ante el paso de la maquinaria agrícola. Para caracterizar el efecto del tránsito sobre la matriz del suelo está extensamente difundida la utilización de las variables resistencia a la penetración y densidad aparente (DAP) (Alakukku, 1997). La resistencia a la penetración se correlaciona positivamente con la DAP y por eso será alta en pisos de arado, suelos sin labranza y suelos altamente transitados (Hernández-Ramirez et al., 2014; Keller et al., 2017; Martínez et al., 2016).

Las propiedades indicadoras de retención de agua en el suelo, tamaño y distribución de los poros y resistencia a la penetración son variables más sensibles para evidenciar la compactación que la DAP (^{Alakukku, 1996}). Se ha reportado que el fenómeno de compactación no solo genera una disminución del volumen de poros del suelo, sino que también afecta la orientación y la tortuosidad del sistema poroso (Soracco et al., 2015). Estos cambios resultan en una modificación de las propiedades hidráulicas y del flujo de agua en el suelo. Varios autores encontraron una disminución de la conductividad hidráulica en suelos compactados, debido a una disminución de los poros conductores de agua (Horton et al., 1994; Soracco et al., 2015). Por el contrario, ^{Zhang et al. (2006}) no observaron diferencias en la conductividad hidráulica saturada (K0) entre suelos compactados y sin compactar. Por otro lado, la dureza del suelo se usa como medida de la compactación porque refleja su resistencia a la penetración de raíces (Hzhamza y Anderson, 2005). Respecto a valores limitantes, ^{Threadgill (1982}) indicó que valores de 1500 kPa de resistencia a la penetración disminuyen el crecimiento de raíces y valores de 2000 kPa lo detienen. Según Kirkegaard (1990) el efecto de la dureza del suelo en la raíz daña el crecimiento de ésta en la mayoría de las especies y reduce el crecimiento 50%, cuando el índice de cono se encuentra entre 700 y 1500 kPa, y lo limita completamente a valores mayores de 4000 kPa. ^{Narro-Farias (1994}) encontró que valores mayores a 1000 kPa en suelos finos pueden reducir el crecimiento radical. Además, Colombi et al. (2018) encontraron que una alta compactación superficial provoca un desarrollo superficial de raíces que absorben el agua del perfil aumentando su impedancia mecánica y dificultando la exploración de los estratos inferiores. Existen antecedentes sobre reducción en el rendimiento por causa de la compactación (^{Marinello et al., 2017}; To^{lon-Becerra et al., 2011}). ^{Mur y Balbuena (2014}) compararon el efecto de diferentes números de pasadas de tractor sobre la misma huella, y detectaron que el tratamiento con mayor número de pasadas (5 pasadas) redujo el rendimiento respecto al testigo en un 12%, no hallando diferencias en el tratamiento intermedio de tres pasadas.

Los valores de resistencia mecánica varían considerablemente, tanto de un suelo a otro, como en un mismo suelo, ya que dependen del contenido de humedad, del tamaño de las partículas minerales, del tamaño y de la forma de los agregados y del grado de consolidación del suelo (Ashburner y Sims, 1984). Con la pérdida de humedad, se incrementa la resistencia del suelo (^{Håkansson & Lipiec, 2000}). Con altos contenidos de agua, el suelo usualmente se deforma fácilmente, puede darse poca compactación a menos que haya tiempo y oportunidad para que el agua escape. Con suelos húmedos, bajo las cargas transitorias producidas por el tránsito y algunos aperos de labranza, puede haber encharcamiento, deformación, pérdidas de agregados y quizás algo de dispersión, pero poca pérdida de volumen de suelo. Sin embargo, al secarse, el suelo se vuelve intrínsecamente más fuerte y la susceptibilidad a la compactación puede aumentar pues los poros más amplios, que se vacían primero, son relativamente débiles (García Rodriguez et al., 2020). De acuerdo con Ellies et al. (2000) mientras en los suelos de textura gruesa hay una propagación de tensiones principalmente vertical en los suelos de textura fina es multidireccional.

El objetivo del presente trabajo fue evaluar la incidencia del tránsito repetido sobre la misma huella con distintos niveles de humedad en la compactación de un Argiudol típico a través de la medición de distintas variables físicas y la producción de materia seca del pastizal.

La hipótesis planteada para este trabajo es que el tránsito repetido sobre la misma huella producirá modificaciones en las propiedades físicas y la producción de materia seca en pastizales, siendo diferente el impacto según el contenido de humedad al momento del tránsito.

MATERIALES Y MÉTODOS

En la Estación Experimental Julio Hirschhörn de la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales (UNLP) se efectuó un ensayo de tránsito repetido sobre la misma huella sobre un suelo Argiudol típico, secuencia de horizontes: A (0-0.29 m), AB (0.29-0.37 m), Bt (0.37-1.15 m), BC (1.15-1.60 m) and Ck (1.60-2.00 m) (Soil Survey Staff, 2014) (serie Centeno) (Hurtado et al., 2006). El contenido de humedad a capacidad de campo (0,3 atm) y punto de marchitez permanente (15 atm) fue de 0,39 m³m^-3 y 0,21 m³m^-3, respectivamente. El clima de la zona es templado húmedo, con una temperatura media anual de 16,4 °C y precipitaciones medias de 1083 mm.

Se efectuaron 1, 3 y 10 pasadas sobre la misma huella a dos contenidos de humedad con un tractor John Deere 6300 (diseño FWA, potencia 67,1 kW, peso total 4050 kg), 24 horas después de una lluvia (tránsito en húmedo, 34,5% de humedad en promedio en los 10 cm superficiales) y el mismo número de pasadas sobre la misma huella en otro sector del lote (1, 3 y 10 pasadas) después de 6 semanas sin registrar precipitaciones significativas (tránsito en PS, 24,4% de humedad en promedio en los 10 cm superficiales) totalizando 7 tratamientos (Testigo, 1, 3 y 10 pasadas en húmedo, y 1, 3 y 10 pasadas en PS). En los tratamientos de tránsito se determinó la profundidad de huella (cm) una vez realizadas todas las pasadas, y en todos los tratamientos se determinó la humedad gravimétrica y la resistencia a la penetración en dos instancias de medición, la inicial en noviembre de 2020 (luego de efectuar las pasadas en PS) y la final en marzo de 2021. En la instancia final se determinó adicionalmente la producción de materia seca del pastizal natural existente en el lugar y se realizaron ensayos de infiltración y extracción de muestras no disturbadas para la determinación de la conductividad hidráulica (K) a distintas tensiones (h) y la distribución de tamaño de poros.

Para determinar la resistencia a la penetración se usó un penetrómetro de cono electrónico SC900 Soil Compaction Meter Fieldscout, construido bajo Norma ASAE S.313, con principio de medición de profundidad por ultrasonido. Los datos de penetrometría fueron analizados en referencia a la humedad gravimétrica del suelo y se tomaron hasta los 45 cm de profundidad, en diferentes zonas de la huella.

Para la determinación de la K a distintas tensiones, se realizaron ensayos de infiltración in situ. Se utilizó un infiltrómetro de disco a tensión (^{Perroux & White, 1988}), con un diámetro de disco de 12,5 cm, realizándose 4 repeticiones por cada tratamiento. Se aplicaron distintas tensiones de entrega de agua (6, 3 y 0 cm, aplicadas en ese orden), a partir de las cuales se obtuvieron las tasas de infiltración básica a cada tensión. Se utilizó el método de cargas múltiples (Ankeny et al., 1991) para la obtención de la K a dichas tensiones, llamadas K₀, K₃ y K₆. Adicionalmente se calculó la porosidad efectiva según el método de Watson and Luxmoore (1986). Se calculó el índice de conectividad de la porosidad total (C_w) según Lozano et al. (2013).

De cada tratamiento se extrajeron 5 muestras no disturbadas (cilindros de 5 cm de diámetro y 5 cm de altura, volumen 98 cm³) de los primeros 5 cm del suelo. Estas muestras fueron saturadas con agua desde abajo durante 48 h. Las muestras de suelo fueron sometidas a distintas tensiones (0,1 m, 0,3 m, 0,5 m, 0,7 m y 1 m) usando una mesa de arena para la determinación de la curva de retención hídrica (CRH). Los datos de retención hídrica obtenidos en cada muestra fueron ajustados al modelo de ^{van Genuchten (1980}) usando el código RETC (van Genuchten et al., 1991). A partir de los datos ajustados, se determinó la distribución de tamaño de poros, a través de la derivada primera de la CRH y se obtuvieron los valores medios de macroporosidad (θ_ma, diámetro > 60 µm); mesoporosidad (θ_me, 30 µm < diámetro < 60 µm) y microporosidad (θ_mi, diámetro < 30 µm).

Además, se determinó la DAP a partir del peso de muestras de suelo tomadas con cilindros de acero inoxidable (10 cm de alto, 7,5 cm de diámetro) de volumen conocido (442 cm³) y secas en estufa a 105°C hasta peso constante (Hillel, 1998).

Para determinar la materia seca del pastizal natural se usaron tres sectores de 0,25 m² de superficie en cada tratamiento. En los tratamientos con tránsito la muestra se tomó sobre las huellas del tractor.

Para el análisis estadístico se realizó un ANOVA factorial para determinar si las propiedades del suelo estudiadas fueron influenciadas por el número de pasadas (cuatro niveles: 0, 1, 3 y 10 pasadas) y la condición del suelo (dos niveles: húmedo o PS) como factores fijos (Sokal & Rohlf, 1995). La comparación de medias se realizó mediante un test de Fisher (LSD) (Sokal & Rohlf, 1995). El software utilizado fue STATISTICA (Statsoft, 2004), con un nivel de significancia del 5%.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Profundidad de huella

El hundimiento vertical producido por el tránsito fue proporcional al número de pasadas (Tabla 1). En los dos tratamientos de mayor tránsito (10 pasadas), la huella en húmedo casi duplica a la profundidad del tratamiento en PS (9,4 cm vs 5,3 cm). Si el tratamiento de mayor tránsito representa el 100% de la deformación producida, en el tratamiento en húmedo en la primera pasada se produciría el 39% de la deformación total (3,7 cm/9,4 cm) y en las primeras tres pasadas el 62% del total, mientras que en el tratamiento PS con la primera pasada se llegaría al 68% del total y con las primeras tres pasadas al 89% del total, por lo que cuanto más húmedo se encuentra el suelo admite mayor deformación y el incremento de la deformación no se detiene con las primeras pasadas, si no que se va pronunciando de manera marcada con las sucesivas pasadas.

Tabla 1 Profundidad de huella para los distintos tratamientos (PS = suelo parcialmente seco). Table 1: Track depth for different treatments (PS = partially dry soil). 

Letras iguales denotan ausencia de diferencias mínimas significativas entre tratamientos según el test de LSD (p<0,05).

Draghi et al. (2015) plantean que es notorio que el tránsito sobre suelo labrado provoca 83% del hundimiento final en la primera pasada. El tránsito posterior y hasta las diez pasadas provocó sólo 17% del hundimiento restante. En el presente ensayo se realizó el tránsito sobre suelo firme, mientras que Draghi et al. (2015) realizaron las determinaciones en suelos labrados y de allí provienen las diferencias encontradas en los porcentajes de deformación acumulada en las distintas pasadas.

Penetrometría

En el momento inicial no hubo diferencias significativas entre tratamientos en el contenido gravimétrico de humedad, con valores promedios de 24,5 % para la capa de 0-10 cm, 24,5 % para la capa de 10-20 cm y de 26,1 % para la capa de 20-30 cm. La ausencia de diferencias significativas en el contenido de humedad entre los tratamientos al momento de medir la resistencia a la penetración permite descartar que las diferencias en esta variable en esta fecha puedan ser adjudicadas a diferencias de humedad de los suelos (Ashburner y Sims, 1984; ^{Håkansson & Lipiec, 2000}).

Figura 1 Resistencia a la penetración (kPa) inicial (a) y final (b) en los distintos tratamientos según la profundidad (PS = suelo parcialmente seco). Letras distintas corresponden a diferencias significativas entre tratamientos a una misma profundidad (P<0,05). Figure 1: Initial (a) and final (b) resistance to penetration (kPa) in the different treatments according to depth (PS = partially dry soil). Different letters indicate significant differences between treatments at the same depth (P<0.05). 

Los tratamientos de 3 pasadas en húmedo y 10 pasadas en PS mostraron valores de resistencia a la penetración significativamente mayores al testigo en todo el perfil (Figura 1 a). En los tratamientos de tránsito en húmedo los mayores valores estuvieron en el tratamiento de 3 pasadas y los menores en el de 1 pasada, teniendo el tratamiento de 10 pasadas un valor intermedio. Si bien sería esperable que el tratamiento de 10 pasadas en húmedo presente mayor resistencia a la penetración que el de 3 pasadas en húmedo, una posible explicación es la diferencia en el contenido de humedad entre los dos tratamientos al momento de la determinación. El tratamiento de 3 pasadas en húmedo presentó un valor promedio de humedad de 21 y 22 % en las capas de 0-10 y 10-20 cm, mientras que el de 10 pasadas tenía una humedad de 26 % en estas capas, aunque las diferencias no fueron significativas debido a la alta variabilidad espacial de esta propiedad. En los tratamientos de tránsito PS los mayores valores fueron para el de 10 pasadas, los menores para 3 pasadas, teniendo 1 pasada valores intermedios. El tratamiento de mayor resistencia a la penetración fue el de 3 pasadas en húmedo hasta los 30 cm y a partir de allí lo fue el de 10 pasadas en PS (Figura 1 a). Si bien la mayor impedancia superficial se dio en uno de los tratamientos en húmedo, la transmisión de las tensiones hacia los estratos inferiores ha sido mayor en el tratamiento PS en coincidencia con lo reportado por García Rodríguez et al. (2020), Horn (1988) y Horn and Lebert (1994).

El tratamiento testigo sólo superó levemente en dos estratos (25 - 30 cm y 30 - 35 cm) el límite de 1500 kPa señalado por ^{Threadgill (1982}) como limitante del crecimiento radical, en dos estratos. Por su parte, el tratamiento de 1 pasada en PS superó este límite sólo a partir de los 25 cm, mientras que el tratamiento de 3 pasadas en el suelo PS no superó el límite en ningún estrato. El resto de los tratamientos con tránsito superaron este límite en varios estratos. Sólo se superó el límite de 2000 kPa (valor que detiene el crecimiento radicular según Threadgill (1982)) en el tratamiento de 3 pasadas en húmedo entre los 5 y los 25 cm y en el tratamiento de 10 pasadas en PS en los últimos dos estratos.

Al momento final (Figura 1 b), en los primeros 20 cm solo el tratamiento de 3 pasadas en PS tuvo una humedad significativamente menor que el testigo (19,69 % y 24,51 % respectivamente) sin verificarse diferencias significativas entre los otros tratamientos. En el tercer estrato (20-30 cm) 3 pasadas en PS fue el tratamiento de menos humedad (19,81 %) y 3 pasadas en húmedo el de mayor humedad (31,54 %). Estas diferencias podrían influir en variaciones en la resistencia relevadas en estos estratos.

Los mayores valores de resistencia a la penetración que presentan diferencias significativas son los correspondientes al tratamiento de 3 pasadas en húmedo (Figura 1 b) superando en casi todo el perfil (a excepción de los primeros 5 cm) los 2000 kPa citados por ^{Threadgill (1982}) como valor que detiene el crecimiento radicular. También en el tratamiento de 10 pasadas en PS se supera dicho valor, pero a partir de los 20 cm (Figura 1 b). Es difícil de explicar la mayor resistencia encontrada en el tratamiento de 3 pasadas en húmedo respecto al de 10 pasadas en húmedo (diferencias significativas desde los 5 cm), aunque este tratamiento (3 pasadas en húmedo) ya presentó valores mayores de resistencia a la penetración en la medición inicial.

El testigo presentó valores que limitan el crecimiento radical (superiores a 1500 kPa según ^{Threadgill, (1982})) desde los 25 cm, mientras que en los tratamientos con tránsito se estos valores se observaron ya desde los 10 cm (a excepción de 3 pasadas en PS que se supera desde los 20 cm). Todos los tratamientos de tránsito (a excepción de 3 pasadas en PS), aún los de menor intensidad han generado una resistencia a la penetración que compromete el crecimiento radical en los primeros 10 cm del suelo y esto se observa 4 meses después del evento de tránsito.

No se encontró correlación entre la resistencia a la penetración promedio de los primeros 15 cm y la profundidad de huella de cada tratamiento (P>0,05).

Conductividad hidráulica, porosidad efectiva y conectividad de poros

No se observaron efectos significativos del tránsito para ninguna de las variables derivadas de los ensayos de infiltración (P>0,05) (Tabla 2). Sin embargo, existe una tendencia a la disminución en los valores de K₀, ε _ma y Cw para los tratamientos en tránsito respecto al testigo (P<0,1). Esto puede deberse a que los parámetros hidráulicos basados en flujo presentan una elevada variabilidad natural (^{Bagarello & Sgroi, 2004}). Nuestros resultados coinciden con lo reportado por ^{Zhang et al. (2006}), quienes no encontraron diferencias en la K₀ entre suelos compactados y sin compactar. Por el contrario, la ausencia de diferencias para la K y los parámetros derivados contrastan con diversos reportes que mencionan una disminución de la K en suelos compactados, debido a una disminución de los poros conductores de agua (Horton et al., 1994; Soracco et al., 2015).

Tabla 2: Conductividad hidráulica a distintas tensiones (K₀, K₃ y K₆), macro y mesoporosidad efectiva (ε _ma y ε _me) y conectividad de poros (Cw) para los distintos tratamientos (PS = suelo parcialmente seco). Table 2: Hydraulic conductivity at different tensions (K₀, K₃ and K₆), effective macro and mesoporosity (ε _ma and ε _me) and pore connectivity (Cw) for the different treatments (PS = partially dry soil). 

Densidad aparente y distribución de tamaño de poros

En la Tabla 3 se muestra un aumento de la DAP en los tratamientos transitados, tanto de pasadas en suelo húmedo como en suelo PS, en comparación con el testigo. Los tratamientos de pasadas en húmedo, especialmente 3 y 10 pasadas, mostraron los mayores valores de DAP, en concordancia con los mayores valores de resistencia a la penetración en la capa de 0 a 5 cm. Estos resultados están de acuerdo con diferentes reportes que mencionan un incremento significativo de la densidad aparente debido al tránsito agrícola intenso (^{Botta et al., 2009}; Hassan et al., 2007;). Estos resultados indican que el tránsito agrícola, particularmente en húmedo, lleva a un incremento en la densidad aparente, disminuyendo la porosidad del suelo (Soracco et al., 2015).

30 µm) and bulk density in the first 10 cm for the different treatments (PS = partially dry soil).

Tabla 3: Distribución de tamaño de poros (macroporosidad, θ_ma, diámetro > 60 µm; mesoporosidad, θ_me, 30 µm < diámetro < 60 µm; y microporosidad, θ_mi, diámetro < 30 µm) y densidad aparente (DAP) en los primeros 10 cm para los distintos tratamientos (PS = suelo parcialmente seco). Table 3: Pore size distribution (macroporosity, θ_ma, diameter > 60 µm; mesoporosity, θ_me, 30 µm < diameter < 60 µm; and microporosity, θ_mi, diameter < 

En cuanto a la distribución de las distintas familias de poros, hubo un efecto del tránsito solo para θ_ma y θ_me, observándose una disminución significativa de la θ_ma en los tratamientos bajo tránsito, en comparación con el testigo, particularmente en las pasadas en húmedo. Por el contrario, la θ_me mostró un comportamiento disímil entre tratamientos, observándose los mayores valores en el tratamiento 10 pasadas en húmedo. Estos resultados están de acuerdo con distintos autores que mencionan que la disminución de la porosidad debida a procesos de compactación relacionados al tránsito agrícola genera una pérdida de la macroporosidad (Bottinelli et al., 2014). Imhoff et al. (2010) mencionan que el manejo agrícola afecta principalmente a la fracción de macroporos. Adicionalmente, nuestros resultados están de acuerdo con ^{Tarawally et al. (2004}), quienes mencionan que la disminución de macroporosidad es acompañado por un aumento de la mesoporosidad.

Materia seca

En la Tabla 4 se puede observar que el único tratamiento que se diferenció del testigo sin tránsito fue el de mayor cantidad de pasadas en PS (P<0,05). La impedancia mecánica producto de un incremento en la DAP en los primeros 10 cm del suelo reduciría el crecimiento radical y éste se traduciría en una menor producción de materia seca. También ^{Mur y Balbuena (2014}) detectaron una reducción del 12% del rendimiento del tratamiento de mayor tránsito respecto al testigo. En este trabajo la reducción en el rendimiento del tratamiento 10 pasadas en PS fue del 59% respecto al testigo, mientras que los restantes tratamientos de tránsito (salvo una pasada en húmedo) lo redujeron entre el 25 y 31 %, aunque sin diferencias significativas. La reducción del rendimiento coincide con lo encontrado en los antecedentes sobre reducción en el rendimiento por causas de compactación (^{Marinello et al., 2017}; To^{lon-Becerra et al., 2011}). Tolon-Becerra et al. (2011) encontraron que las reducciones en el rendimiento aumentaban con el incremento de las pasadas.

Tabla 4: Materia seca en los distintos tratamientos (kg ha^-1) (PS = suelo parcialmente seco). Table 4: Dry matter in the different treatments (kg ha^-1) (PS = partially dry soil).  

CONCLUSIONES

La profundidad de huella se incrementó con el número de pasadas y con la humedad del suelo en el momento del tránsito para el tratamiento con el mayor número de pasadas (10 pasadas en húmedo).

El tránsito, aún con bajas intensidades, genera una impedancia mecánica en el suelo con valores de resistencia a la penetración por encima de los umbrales recomendados. El tránsito repetido, especialmente en condiciones húmedas, produce un aumento de la densidad aparente en los primeros 10 cm.

El contenido hídrico y el número de pasadas son factores muy importantes a tener en cuenta al momento del tránsito de la maquinaria agrícola. El tránsito realizado sobre suelo húmedo produce un mayor aumento en la densidad aparente del suelo, en comparación con tránsito en el suelo PS.