Agricultura en campos bajos: impacto sobre los suelos y dinámica de la absorción de agua por los cultivos

Abstract

El avance de la actividad agrícola creció hasta alcanzar suelos con limitaciones para el crecimiento de los cultivos por sus altos niveles de sodicidad sub-superficial y drenaje deficiente. Los objetivos de esta tesis fueron i) avanzar sobre el conocimiento de las propiedades que son alteradas tras la intervención de pastizales naturales en suelos hidrohalomórficos de la región pampeana, ii) analizar el efecto de la sodicidad sobre el proceso de absorción de agua y la productividad del cultivo de maíz, y iii) evaluar herramientas para el manejo de suelos con elevada heterogeneidad espacial. Se realizaron evaluaciones a diferentes escalas: muestreos a nivel regional y de lote, y experimentos de campo a escala de parcela. El muestreo regional mostró que en la capa 0-0,6 m los stocks de carbono orgánico en sistemas prístinos es de 113,6 ± 9,1 Tn C ha-1, los cuales se redujeron a una tasa de 0,73 Tn C ha-1 año-1 en secuencias que incluyeron pasturas, mientras que dicha reducción fue de 1,05 Tn C ha-1 año-1 en lotes cuyas secuencias no las incluyeron. Esto se reflejó en caídas de hasta el 35 % en la estabilidad de agregados e incrementos del 9% de la densidad aparente. El muestreo regional además mostró que, en comparación al pastizal natural, las secuencias de cultivos con un menor consumo de agua favorecieron el incremento de las concentraciones de sodio desde los 0,2 a 0,6 m al pasar de valores de porcentaje de sodio intercambiable (PSI) de 6,9 % a 10,4 %, mientras que una secuencia con altos consumos de agua generó reducciones de los niveles de sodicidad y salinidad. En los ensayos en parcelas se encontró que, si bien el horizonte Bt/Btn pudo ser atravesado por las raíces y consumir agua desde una capa freática poco profunda, la profundidad de exploración en el perfil del suelo se redujo 1,8 cm por cada 1% de incremento en la sodicidad (medida por el PSI). Esto afectó el rendimiento del maíz con reducciones de ≈135 kg ha-1 por cada 1% de incremento en el PSI y ≈1280 kg ha-1 por cada unidad de incrementos en el pH. Las variables i) pH del Bt y ii) espesor de la capa superficial no arcillosa, muestreadas a escala de lote en un establecimiento de la Cuenca del Salado, provocaron las mismas tasas de disminución de los rendimientos de maíz y de soja ante incrementos del pH. La alcalinidad del horizonte Bt/Btn fue más importante que espesor de la capa superficial no arcillosa en la determinación del rendimiento de los cultivos analizados. En esta región con alta heterogeneidad espacial de las propiedades edáficas limitantes del rendimiento, el manejo sitio-específico tendría un alto impacto productivo y ambiental. Esto fue investigado en el mismo análisis a escala de lote, en el cual se compararon diferentes herramientas para la correcta delimitación de zonas de manejo diferencial. Se encontró que el mapa de suelos a escala de semidetalle (1:50000) no capta la elevada variabilidad espacial del rendimiento a nivel de intra-lote. En su lugar, se determinó que el manejo sitio-específico a partir del uso de imágenes satelitales de alta resolución permite incrementar la precisión de la delimitación de ambientes en un 55-65 % respecto al manejo homogéneo del lote. Estos resultados son de aplicación directa en el manejo por ambientes de cultivos, para productores y técnicos que realicen agricultura en suelos con limitantes sódicas/alcalinas, ya que contribuyen al diseño de prácticas sitioespecíficas que mitiguen el impacto de estas limitantes.

The development of the agricultural frontier reached soils with limitations due to their high levels of subsurface sodicity and deficient drainage. The goal of this thesis was to improve the knowledge of factors altered by the intervention of natural grasslands in the hydro-halomorphic soils of the Pampean region, to analyze the effect on the processes of water absorption and the productivity of corn crops, and to evaluate tools for the management of soils with high spatial heterogeneity. Evaluations at different scales have been performed such as sampling at regional and field levels, and plot-scale field experiments. Regional sampling showed that in the layer 0-0,6 m the organic carbon stocks in pristine systems were 113,6 ± 9,1 Tn C ha-1 which were reduced at a volume of 0,73 Tn C ha year-1 in rotations that included pastures whereas, in those that did not include them, they were 1,05 Tn C ha year-1. This was reflected in drops of up to 35% in the stability of aggregates and increases of 9% in the bulk density. At this scale, it was also shown that in comparison with natural grasslands, crop sequences with lower water consumption favored the increase in sodium concentrations from 0,2 to 0,6 when going through ESP values from 6,9% to 10,4% while sequences with high water consumption generated reductions in sodicity and salinity levels. On plot-scale trials, it was observed that, although roots could cross the Bt/Btn horizon and consume water from shallow groundwater, the exploration depth in the soil profile was reduced by 1,8 cm for every 1% increase in sodicity (measured by ESP). This affected maize yield with reductions of ≈135 kg ha-1 per every 1% increase in ESP and ≈1280 kg ha-1 for every unit increase in pH. The sampling at “lot” levels developed at an establishment of Cuenca del Salado showed the same slopes of decline with increases in the pH of Bt/Btn horizon in both corn and soybeans. In this case, the alkalinity of the Bt/Btn horizon influenced more than its depth in the resolution of the analyzed crop yield. In this region with elevated spatial heterogeneity of soil properties that limit yield, site-specific management would have a high production and environmental impact. Different tools for the correct delimitation of differential management zones have been compared showing that the semi-detailed soil mapping (1:50000) does not perceive the high spatial variability of yield at the intra-flock level. That is why it has been determined that the use of high-resolution satellite images increases the accuracy of environment delimitation by 55-65% with respect to homogeneous management of the field. These results are directly applicable to crop management for producers and technicians who carry out agriculture on soils with sodium/alkaline limitations since they contribute to the design of site-specific practices that mitigate these limitations.