EFECTO DE ESTRATEGIAS DE MEJORAMIENTO DE PRADERAS SOBRE LA RESISTENCIA Y RESILIENCIA FUNCIONAL DEL SISTEMA POROSO DE UN ANDISOL BAJO PASTOREO OVINO.

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1 EFECTO DE ESTRATEGIAS DE MEJORAMIENTO DE PRADERAS SOBRE LA RESISTENCIA Y RESILIENCIA FUNCIONAL DEL SISTEMA POROSO DE UN ANDISOL BAJO PASTOREO OVINO. Jorge Ivelic Sáez ELAFIS 2015, Ayacucho, Perú *FONDECYT Sustainable pasture improvement and its relationship to soil quality

2 PRIMERO Estudié aquí Vivo aquí

3 INTRODUCCION Calidad del suelo Funciones del suelo Resistencia Resiliencia La capacidad funcional de un tipo específico de suelo, para sustentar la productividad animal y vegetal, para mantener o mejorar la calidad del agua y el aire, y sostener el asentamiento y salud humana con limites ecosistémicos naturales o determinados por el manejo. KARLEN et al. (1997) Capacidad del suelo de mantener sus funciones bajo un estrés Capacidad del suelo de recuperar sus funciones una vez eliminado el estrés (SEYBOLD, 1999) y GREGORY et al. (2009)

4 INTRODUCCION Resistencia y Resiliencia Tipo de estrés Uso del Suelo Existe un dinamismo en las funciones de suelo a través del tiempo producto de la resistencia y resiliencia. FUENTE: DEC et al. (2012)

5 INTRODUCCION Praderas Principal fuente de alimento para el ganado ovino y bovino (BALOCCHI, 2002) Se encuentra sometida a estreses durante todo el año Modifica la calidad del suelo

6 Andisoles 60% Suelos arables de Chile (BESSOAIN, 1985) En el sur de Chile el 91% de las 1,3 millones de hectáreas de praderas son naturalizadas, y al menos un 75% de éstas presentan cierto grado de degradación (INE, 2007) Distintas estrategias de mejoramiento Fertilización (sin alteración mecánica del suelo) Siembra (con alteración mecánica del suelo) Esta alteración puede modificar las funciones del suelo y por tanto su calidad

7 Por lo tanto Las distintas estrategias de mejoramiento aplicadas a praderas degradadas en suelos Andisoles podrían modificar las funciones del suelo y por tanto su calidad, evaluada bajo los conceptos de resistencia y resiliencia, por efecto de la labranza

8 Hipótesis El sistema poroso de praderas con suelos de mejor estructuración son más resistentes y resilientes que las praderas en suelos donde su estructura se ha visto modificada por la labranza, y aún más en suelos completamente homogenizados a estreses mecánicos e hidráulicos. Objetivo General Determinar el efecto de distintas estrategias de mejoramiento en una pradera naturalizada degradada bajo pastoreo ovino sobre la resistencia y resiliencia del sistema poroso de un Andisol sujeto a estreses mecánicos e hidráulicos en laboratorio.

9 Objetivos específicos Determinar el efecto de las estrategias de mejoramiento en una pradera naturalizada degradada sobre la resistencia y resiliencia del suelo luego de someterlos a eventos de estrés mecánico e hidráulico en laboratorio. Evaluar la resistencia y resiliencia del sistema poroso en suelos estructurados, suelos que han sufrido ruptura de su estructura y suelos homogenizados (simulando una fuerte y reciente labranza). Determinar el efecto de los eventos de estrés sobre algunas características del medio poroso como: i) capacidad de almacenamiento y de conducción de agua y aire ii) contracción y su estabilidad mecánica.

10 MATERIALES Y METODOS Estación Experimental Agropecuaria Austral, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile Duric Hapludand (CIREN, 2003 ) Franco limoso en los 20 primeros centímetros Densidad aparente: 0.7 g cm -3 Materia Orgánica: 14.4% Clima: Templado lluvioso con influencia marina (RAMÍREZ et al., 2003). Temperatura media: 12.1 C Precipitación media anual: 2300 mm

11 MATERIALES Y METODOS Diseño experimental de parcelas completas al azar con 3 bloques por cada tratamiento Se extrajeron 18 cilindros por tratamiento al segundo año de establecido el ensayo (Septiembre, 2011) Cuadro 1. Condiciones de los tratamientos, manejo y composición botánica. Tratamiento Manejo Composición Botánica Suelo labrado, con fertilización a la Lolium perenne y Trifolium repens T1 siembra, con pastoreo T2 T3 Suelo labrado, con fertilización a la siembra, con pastoreo. Sin labranza, sin fertilización, con pastoreo Lolium perenne, Dactilys glomerata, Bromus valdivianus y Trifolium repens. Agrostis capillaris, Hypochaeris radicata, Anthoxathum odoratum y Rumex acetocella T4 T5 T6 Sin labranza y con fertilización, con pastoreo Sin labranza, sin fertilización y sin pastoreo (situación inicial) Suelo de T5 tamizado a 2 mm, con una densidad aparente de 0,7 g cm -3 Agrostis capillaris, Hypochaeris radicata, Anthoxathum odoratum y Rumex acetocella. Agrostis capillaris, Hypochaeris radicata, Anthoxathum odoratum y Rumex acetocella Agrostis capillaris, Hypochaeris radicata, Anthoxathum odoratum y Rumex acetocella

12 Condiciones iniciales 1 ra Curva de retención de agua (Z 1 ) Mediciones 0-30hPa: Peso, contracción hPa: Peso, contracción y k l Aplicación de estreses Acondicionamiento de muestras Mediciones 0hPa: Peso, contracción 60: Peso, contracción y k l Estrés mecánico Aplicación de 800hPa de presión (6 carga y 6 descarga) Mediciones Peso, contracción y k l Estrés hidráulico Aplicación de 800hPa de tensión (14 días) Mediciones Peso, contracción y k l 4 Recuperación 5 Efecto de los estreses 2 días hasta saturación Mediciones 0hPa: Peso, contracción 2 da Curva de retención de agua (Z 2 ) Mediciones 0-30hPa: Peso, contracción hPa: Peso, contracción y k l

13 Índice de poros (-) MATERIALES Y METODOS Evaluación cuantitativa y cualitativa del sistema poroso antes y después de los estreses Parámetros de capacidad Parámetros de intensidad Macroporos 0-60hPa Parámetros mecánicos Capacidad de aire (CA) Agua disponibles para las plantas (ADP) Permeabilidad de aire (k a ) Índice de humedad (-) Coeficiente de extensibilidad lineal (COEL) Figura 3. Continuidad del sistema poroso. Figura 4. Diagrama esquemático para la curva típica de la (TITI, 2003) contracción *Medido con cuatro a nivel de zonas macroporos de contracción. 1.- Contracción estructural. 2.- Contracción proporcional. 3.- Contracción residual. 4.- Cero contracción. FUENTE: adaptado de PENG y HORN (2005) Figura 3. Curva de retención de agua (pf) (TITI, 2003) Capacidad de contracción de poros

14 MATERIALES Y METODOS Análisis Estadísticos -Se determinó la media y el error estándar -Se realizaron análisis de varianza para la comparación entre tratamiento y ciclos (Z 1 y Z 2 ) -Las diferencias entre medias se evaluaron mediante análisis Tukey.

15 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Efecto de los estreses mecánicos e hidráulicos sobre los parámetros de capacidad T1 T2 T6 T3 T4 T5 Los niveles críticos corresponden a los niveles en donde DOREL el et funcionamiento al. (2000); físico de los poros del suelo se ve comprometido DÖRNER por et efecto al. (2009a,b, de una 2010, 2011) a RESZKOWSKA et al. (2011a,b) Estrés mecánico KRÜMMELBEIN et al. (2008) Praderas labradas compactación 20 Capacidad de Aire (Vol. %) 18 Praderas no labradas Z 1 = Primera Curva pf 10(Antes de aplicado el estrés) 4 Z 2 = Segunda Curva pf (Después de aplicado el estrés) 8 *Letras mayúsculas indican diferencias entre tratamientos, letras minúsculas diferencias 6entre ciclos. Ba Crítico Ab p<0,05 (HORN Y FLEIGE, 2009) 2 0 Z 1 T1 T2 T3 T4 T5 T6 Tratamientos Z 2 Figura 5. Capacidad de Aire de los tratamientos en el estrés mecánico

16 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Agua disponible para las plantas (Vol. %) b Estrés mecánico Z 1 ELLIES et al. (2000) OSUNBITAN et al. (2005) SCHWEN et al. (2011) GAN et al. (2012) DÖRNER et al. (2009b y 2012) Ideal Bueno Limitado Crítico T1 T2 T3 T4 T5 T6 Tratamientos Ba Ba REYNOLDS et al. (2007) Z 2 Figura 6. Agua disponible para las plantas de los tratamiento para el estrés mecánico

17 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Capacidad de Aire (Vol. %) c Estrés hidráulico Ba DÖRNER et al. (2011 y 2012) Crítico ABb p<0,05 HORN Y FLEIGE (2009) 2 0 Z 1 T1 T2 T3 T4 T5 T6 Tratamientos Z 2 Figura 7. Capacidad de Aire de los tratamientos en el estrés hidráulico

18 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Agua disponible para las plantas (Vol. %) 50 Praderas labradas Praderas no labradas en parámetros de capacidad 45 d Estrés hidráulico Z 1 Z 2 Ba Ba Ab Ideal Bueno Limitado Crítico T1 T2 T3 T4 T5 T6 Tratamientos p < 0,01 REYNOLDS et al. (2007) Figura 8. Agua disponible para las plantas de los tratamiento para el estrés hidráulico

19 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Efecto de los estreses mecánicos e hidráulicos sobre los parámetros de intensidad Permeabilidad de Aire (ka (log m 2 )) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 a Estrés mecánico Ba Ba MUNKHOLM et al. (2002) BELL et al. (2011) p < 0,05 T1 T2 T3 T4 T5 T6 Ab Ab p<0,01 Permeabilidad de Aire (k a (log m 2 )) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 b Estrés hidráulico Ba Ba DÖRNER et al. (2011) Ba T1 T2 T3 T4 T5 T6 Ab p < 0,01 (HORN Y FLEIGE, 2009) Z 1 Tratamientos Z 1 Tratamientos Z 2 Z 2 Figura 9. k a para los tratamientos en ambos estreses

20 RESULTADOS Y DISCUSIÓN MUNKHOLM et al. (2002) BERISSO et al. (2013) C2 ( m 2 ) Ab p < 0,05 C3 ( m 2 ) Ab p < 0,01 0 Z 1 Z 2 T1 T2 T3 T4 T5 T6 Tratamientos 0 Z 1 T1 T2 T3 T4 T5 T6 Tratamientos Z 2 Figura 10. Índices de continuidad de poros C 2, C 3 del estrés mecánico.

21 p < 0,05 Ab C2 ( m 2 ) C3 ( m 2 ) Ba Ba Ba Ba Ba 0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 Z 1 Tratamientos Z 1 Tratamientos Z 2 Z 2 Figura 11. Índices de continuidad de poros C 2, C 3 del estrés hidráulico.

22 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Efecto de los estreses mecánicos e hidráulicos sobre la estabilidad mecánica del suelo C o e f i c i e n t e d e e x t e n s i b i l i d a d l i n e a l (-) Poros estructurales susceptibles a la compactación (PENG et al, 2007) 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 a Estrés mecánico Z 1 Z 2 ABb Ba T1 T2 T3 T4 T5 T6 Tratamientos Ab p<0,05 Figura 12. COEL de los tratamientos para el estrés mecánico

23 RESULTADOS Y DISCUSIÓN C o e f i c i e n t e d e e x t e n s i b i l i d a d l i n e a l (-) Ciclos de S-H permiten la creación de macroporos Poros estructurales mas estables a estreses hidráulicos (PENG et al., 0, ) 0,03 0,02 0,01 0,00 c Estrés hidráulico Z 1 Z 2 T1 T2 T3 T4 T5 T6 Tratamientos Figura 13. COEL de los tratamientos para el estrés hidráulico Ab p<0,05

24 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Compactación 0,010 provoca una disminución en el tamaño de los poros estructurales (PENG et al. 2012) Índice contracción de poros (m 3 /m 3 ) b Estrés mecánico 0,008 0,006 ABb 0,004 Ba 0,002 p <0,05 0,000 Z 1 T1 T2 T3 T4 T5 T6 Tratamientos Z 2 Figura 14. ICP de los tratamientos para el estrés mecánico

25 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Índice contracción de poros (m 3 /m 3 ) 0,010 0,008 0,006 0,004 0,002 0,000 Praderas labradas Praderas no labradas en parámetros mecánicos d Estrés hidráulico Poros estructurales son mas estables a estreses hidráulicos (PENG et al. 2012) Z 1 DÖRNER et al. (2009) PENG et al. (2007) T1 T2 T3 T4 T5 T6 Tratamientos Z 2 Figura 15. ICP de los tratamientos para el estrés hidráulico

26 CONCLUSIONES Tanto el estrés mecánico como el hidráulico no afectaron los suelos de las praderas labradas y no labradas, aún así en muchos de los parámetros estudiados se logran separar las praderas producto de la labranza, esto último al evaluar parámetros de capacidad, intensidad y mecánicos.

27 CONCLUSIONES En el mismo ámbito los suelos lograron mantener sus funciones (debido a la resistencia y resiliencia). Esto último se pudo concluir por el hecho de que a pesar que la estabilidad mecánica varió, las funciones del suelo para almacenar y conducir agua y aire no bajaron los niveles críticos.

28 CONCLUSIONES A pesar de no haber grandes diferencias entre praderas labradas y no labradas se puede apreciar un efecto de la resistencia y resiliencia de los suelos a medida que la labranza es más fuerte y reciente, esto comprobado al comparar los tratamientos con el suelo completamente mullido el cual simula una reciente y fuerte labranza.

29 Gracias

30

31 Rendimiento anul A B B B A A B C A 6000 C D C AÑO 1 AÑO 2 AÑO Mixta Polifítica Nat.S/Fert. Nat.C/Fert. Praderas

32 FUENTE: SEYBOLD, 1999

33 FUENTE: SEYBOLD, 1999

34 COLE (-) PSI (-) CA (%) COLE (-) 16,00 0, ,00 12,00 y = -12,44ln(x) + 54,199 R² = 0,5514 0,0300 0,0250 y = 0,0009x - 0,0094 R² = 0, ,00 8,00 6,00 4,00 y = -0,5049x + 25,598 R² = 0,5069 2,00 C1 C2 Logarítmica (C1) Lineal (C2) 0,0200 0,0150 0,0100 0,0050 y = 0,0005x + 0,0034 R² = 0,4736 C1 C2 Lineal (C1) 0,00 0,00 20,00 40,00 60,00 PAU (%) 0,0000 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 PAU (%) 0,0350 0,0080 0,0300 0,0250 y = 0,0276x -0,14 R² = 0,143 0,0070 0,0060 y = -0,004ln(x) + 0,0134 R² = 0,6437 0,0200 0,0150 0,0100 0,0050 y = 0,022e -0,013x R² = 0,0123 C1 C2 Exponen cial (C1) 0,0050 0,0040 0,0030 0,0020 0,0010 y = -0,004ln(x) + 0,0121 R² = 0,9645 C1 C2 Logarítmi ca (C1) 0,0000 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 CA (%) 0,0000 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 CA (%)

35 PSI (-) 0,0080 PSI (-) COLE (-) 0,0350 0,0070 0,0060 0,0050 y = 0,0002x - 0,0027 R² = 0,7255 0,0300 0,0250 0,0200 y = -0,051ln(x) + 0,1542 R² = 0,2527 0,0040 0,0030 0,0020 0,0010 y = 0,0006e 0,059x R² = 0,6921 C1 C2 Lineal (C1) 0,0150 0,0100 0,0050 y = x -6,769 R² = 0,4552 C1 C2 Potencial (C1) 0,0000 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 PAU (%) 0, ,0 13,5 14,0 14,5 MO (%) 0,0080 0,0070 0,0060 0,0050 0,0040 0,0030 0,0020 0,0010 y = -0,017ln(x) + 0,0494 R² = 0,1345 y = -0,0018x + 0,0288 R² = 0,39 C1 C2 0, ,2 13,4 13,6 13,8 14,0 14,2 14,4 14,6 MO (%)

36 COLE (%) PSI (-) CA (%) COLE (-) 16,00 0, ,00 14,00 0,0250 y = 0,0029x 0,5273 R² = 0,047 13,00 12,00 11,00 10,00 9,00 y = 31,474e -0,028x R² = 0,443 y = -0,5854x + 30,873 R² = 0,5488 C1 C2 Lineal (C1) Exponencial (C2) 0,0200 0,0150 0,0100 y = 0,0285e -0,018x R² = 0,0528 C1 C2 Potencial (C1) Exponencial (C2) 8,00 7,00 0,0050 6,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 PAU (%) 0,0000 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 PAU (%) 0,0300 0,0050 0,0250 y = 0,0004x + 0,0141 R² = 0,0337 0,0045 0,0040 y = 0,0153x -0,599 R² = 0,3799 0,0200 0,0150 0,0100 0,0050 y = 0,0015x - 0,003 R² = 0,356 C1 C2 Lineal (C1) Lineal (C2) 0,0035 0,0030 0,0025 0,0020 y = -1E-03ln(x) + 0,0057 0,0015 R² = 0,0212 0,0010 0,0005 C1 C2 Potencial (C1) Logarítmica (C2) 0,0000 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 CA (%) 0,0000 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 CA (%)

37 PSI (-) PSI (-) COLE (-) 0,0050 0,0045 0,0040 0,0035 0,0030 0,0025 y = 0,0016ln(x) - 0,0022 0,0020 R² = 0,0362 0,0015 0,0010 0,0005 0,0000 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 PAU (%) y = 0,0006e 0,0527x R² = 0,5601 C1 C2 Exponencial (C1) Logarítmica (C2) 0,0300 0,0250 0,0200 0,0150 0,0100 0,0050 y = -0,0022x + 0,0463 R² = 0,081 0, ,0 13,5 14,0 14,5 MO (%) y = 0,4676e -0,238x R² = 0,1727 C1 C2 Exponencial (C1) Lineal (C2) 0,0050 0,0045 0,0040 y = 0,0476e -0,189x R² = 0,1293 0,0035 0,0030 0,0025 0,0020 0,0015 0,0010 0,0005 y = -0,0003x + 0,0068 R² = 0,0303 C1 C2 Exponencial (C1) Lineal (C2) 0, ,2 13,4 13,6 13,8 14,0 14,2 14,4 14,6 MO (%)