Seasonal variation of soil aggregate stability, porosity and infiltration during a crop sequence under no tillage

Abstract

Soil properties vary over time with soils presenting different susceptibility to runoff and erosion during the year. Under no-tillage cropping, soil physical properties could change mainly due to the climatic factor effect, crop type and wheel traff ic. The aim of this study was to analyze the seasonal variation of selected soil physical properties of an Aquic Argiudoll under no-tillage, focusing on their relationship with water partitioning between inf iltration and runoff during a typical crop sequence of the Pampean region (Argentina). The study was carried out in an agricultural f ield located at the Paraná Experimental Station of the Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) in Entre Ríos province (Argentina). Soil samples were taken at six different times during the crop rotation cycle. Soil water content, bulk density, pore size distribution, structural stability and water inf iltration obtained with a rainfall simulator were determined on each sampling date. To relate the behavior of these soil properties with the previous weather conditions, we considered different climatic variables. Our results showed that there was no influence on soil physical properties of the crop type or the wetting and drying soil cycles. However, in this high silt content Argiudoll with a moderate to high contraction and expansion capacity, it was found that soil macroporosity was higher in drier soils, reducing the runoff coeff icient. Furthermore, soil structural stability also affected the inf iltration capacity of this soil during some periods, resulting in a better structure during periods of higher temperature. We conclude that the critical period for this Argiudoll to generate runoff would be mid-autumn to early spring, when the soil water content is higher, temperatures are low, and therefore macroporosity, soil structural stability and inf iltration rates have worse values. In this sense, winter cover crops is a management practice that will favor the soil drying and coverage, reducing runoff risk during this period.

Las propiedades edáficas varían en el tiempo, presentando los suelos durante el año diferente susceptibilidad al escurrimiento y la erosión. En siembra directa, las propiedades físicas edáf icas pueden variar fundamentalmente debido a efectos climáticos, del cultivo o por el tránsito de la maquinaria. El objetivo del presente trabajo fue analizar la variación estacional de algunas propiedades físicas edáf icas en un Argiudol ácuico bajo siembra directa, determinando su relación con la inf iltración y el escurrimiento durante una secuencia de cultivos característica de la Región Pampeana (Argentina). El estudio se desarrolló en un lote perteneciente a la Estación Experimental Agropecuaria Paraná del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), ubicado en la provincia de Entre Ríos (Argentina). Se obtuvieron muestras de suelo en seis fechas diferentes durante la secuencia de cultivos. Se determinó en cada una de ellas las siguientes propiedades: contenido de agua, densidad aparente, distribución de poros, estabilidad estructural y la inf iltración de agua medida con un simulador de lluvias. Para relacionar el comportamiento de estas propiedades con las condiciones climáticas previas, se consideraron distintos parámetros climáticos. No hubo influencia de la especie cultivada y de los ciclos de humedecimiento y secado del suelo sobre las propiedades físicas evaluadas. Sin embargo, este Argiudol con un alto contenido de limo y con una capacidad de contracción-expansión entre moderada y alta, mostró una mayor macroporosidad con suelo seco, disminuyendo el coef iciente de escurrimiento. La capacidad de inf iltración estuvo también afectada por la estabilidad estructural, siendo esta más favorable en períodos de mayor temperatura. Se concluye que el momento crítico de este Argiudol para la producción de escurrimiento sería desde la mitad de otoño hasta el comienzo de la primavera, cuando el suelo tiene mayor humedad y hay bajas temperaturas, con consecuencias negativas sobre la macroporosidad, estabilidad estructural e inf iltración. En tal sentido, la implementación de cultivos de cobertura durante el invierno, es una práctica de manejo que favorecerá el desecamiento y la cobertura del suelo, disminuyendo en dicho período el riesgo de escurrimiento.