EVOLUCIÓN DE LA PLASTICIDAD Y LOS PARÁMETROS DE COULOMB EN SUELOS DEL ESTE DE TUCUMÁN, ARGENTINA

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1 EVOLUCIÓN DE LA PLASTICIDAD Y LOS PARÁMETROS DE COULOMB EN SUELOS DEL ESTE DE TUCUMÁN, ARGENTINA Francisco Antonio Rosales, Víctor Gabriel Bertikián, Marcelo José Lohezic. Cátedra Elementos de Mecánica y Maquinaria Agrícola, Facultad de Agronomía y Zootecnia, Universidad Nacional de Tucumán.C.I.U.N.T., rosales@manant.unt.edu.ar RESUMEN Se realizó un estudio con la finalidad de conocer los cambios que dos sistemas de labranza provocan después de tres años de producción en distintas variables del suelo. Por ello, en la zona este de la provincia de Tucumán, se estableció cultivos de soja mediante siembra directa y labranza reducida (cincel y dos rastras). Se determinó antes y después de tres años de producción las siguientes variables: límite líquido inferior, límite líquido superior, índice de plasticidad, ángulo de fricción interna, cohesión, tensión máxima de corte y densidad. Los resultados indican que en los dos sistemas de labranza sólo el ángulo de fricción interna mostró diferencias estadísticas. La cohesión sólo fue afectada significativamente con el sistema de labranza reducida. Palabras clave: límites líquidos - índices de plasticidad - ángulo de fricción interna - resistencia al corte. SUMMARY A study was carried out to know the changes that two tillage systems cause after three years of production in different soil s variables. For it, in the east area of the Tucumán province the cultivation of soybean was seeded by no till and with reduced tillage (chisel and two harrow disk), it was determined before and after three years of production the following variables: inferior liquid limit, superior liquid limit, plasticity index, internal friction angle, cohesion, shear strength and density. The results indicate that for the two tillage systems the angle of internal friction was affected with significant statistical differences. The cohesion was only affected significantly with the system of reduced tillage. Key words: liquids limits, plasticity index, internal friction angle, shear strength. INTRODUCCIÓN Ha sido suficientemente demostrado, que después de algunos años de producción agrícola se produce una disminución en los rendimientos obtenidos, consecuencia de la degradación en la fertilidad del suelo. Ésta, es a menudo encubierta por la aparición de material genético con mayor potencial de rendimiento y el uso de fertilización. Como consecuencia de lo expresado y de sus propiedades físicas y químicas, los suelos de la región este de Tucumán, caracterizadas por Zuccardi y Fadda (1972), constituyen una limitante que requieren del uso de estrategias que permitan, al menos, mantener su productividad actual. Para García et al (1997) las alternativas válidas en la región son: la labranza mínima, la siembra directa y el apropiado manejo de los residuos de cultivo Los cambios provocados en los suelos de la región, por el uso de distintos sistemas de labranza, han sido estudiados entre otros por Hernández et al (1990), Giménez et al (1996), García et al (1997) y Sánchez et al (1998), analizando el carbono 1

2 orgánico, almacenamiento de agua, estabilidad estructural, densidad aparente, infiltración, anisotropismo, cobertura del suelo y otras. Sin embargo, no han sido enfocadas las variables del suelo relacionadas con el proceso de tracción y la oportunidad de realización de tareas de labranza. Precisando el ángulo de fricción interna en la ecuación de Coulomb, es posible adecuar las variables que permiten optimizar el proceso de tracción en los equipos agrícolas y usar modelos para pronosticar su comportamiento. Del mismo modo los límites de Atterberg, resultan fundamentales para comparar las condiciones y momentos óptimos o en los que corresponde realizar las labores. Los límites de Atterberg han sido usados entre otros por Mbagwu y Abeh (1998) para pronosticar la estabilidad de las construcciones. Pero también pueden ser usados con fines agronómicos, como lo hicieron Mapfumo y Chanasyk (1998) quienes trabajando en suelos areno limosos, encontraron que el contenido de humedad en la capacidad de campo es mejor indicador que el límite plástico de Atterberg como borde máximo para evitar la densificación de éstos suelos provocada por el tráfico agrícola. El presente trabajo tiene como objetivo, establecer si se producen cambios en las mencionadas variables edáficas como consecuencia del uso de distintos sistemas de labranza en dos lugares del este de la Provincia de Tucumán. Los cambios fueron medidos después de tres años de producción. La hipótesis de trabajo considerada, es que las condiciones iniciales en las variables bajo estudio no serán modificadas por la puesta en producción de los suelos. MATERIALES Y MÉTODOS Se buscó determinar los cambios en las variables después de tres años de producción (1999/00, 2000/01 y 2001/02) bajo el sistema de siembra directa y el de labranza reducida. En el sistema de siembra directa no se realizó ninguna tarea de labranza. En el de labranza reducida: una pasada de cincel y dos de rastra excéntrica. Las variables experimentales fueron: tensión máxima de corte, límites de Atterberg, índice de plasticidad, ángulo de fricción interna, cohesión y densidad aparente. Las determinaciones de resistencia al corte se realizaron mediante ensayos de corte triaxiales. Los límites de Atterberg se establecieron con el método de Casagrande. Los parámetros de la ecuación de Coulomb mediante la medición de la tensión de corte. Las determinaciones fueron realizadas en el laboratorio de suelos del Departamento de Ingeniería de la Universidad Tecnológica Nacional. La densidad aparente se determinó con el método del cilindro. Las parcelas con siembra directa se establecieron en la localidad de Blanco Pozo (27 03 min 21 s Sud y min 23 s Oeste), Departamento Cruz Alta. Las parcelas con labranza reducida en Viclos (27 11 min 42 s Sud y min 27 s Oeste), Departamento Leales, Provincia de Tucumán. Los valores testigo de densidad (en suelo original) se compararon con los dos sistemas de labranza. Las parcelas tuvieron monocultivo de soja en los tres últimos años. Se utilizaron variedades transgénicas (RR) y una densidad teórica de 25 plantas por metro. Cada muestreo para los ensayos triaxiales se realizó recogiendo suelo con forma de cubo cuyos lados fueron de 0,3 metros, buscando con ello disponer de suelo inalterado. Se realizaron cinco repeticiones. El diseño experimental fue el totalmente aleatorizado. 2

3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Según la descripción de Zuccardi y Fadda (1972), los suelos corresponden a la región de la llanura chaco-pampeana y se caracterizan por tener: pendientes entre el 1 y 3 %, textura franco limosa, contenidos en materia orgánica de alrededor del 2% en el horizonte superficial, lo que les confiere estabilidad estructural moderada a débil. El estudio de la composición física de los suelos, muestra casi los mismos valores en ambos lugares ya que en Viclos el 81,10 porciento de las partículas atraviesa el tamiz 200; mientras en el suelo ensayado en Blanco Pozo lo atraviesa el 82,5 porciento de las partículas. Los promedios obtenidos en cada variable con siembra directa (en Blanco Pozo) se presentan en el cuadro N 1. Los resultados promedios obtenidos con el uso de labranza reducida (en los suelos de Viclos) en el cuadro N 2. Con el uso de siembra directa, los límites de Atterberg y el índice de plasticidad no muestran diferencias estadísticas significativas entre sí, después de tres años de producción. En realidad se produjo sólo un incremento numérico decimal. Cuadro N 1. Promedios de los límites líquidos, índice de plasticidad, ángulo de fricción interna, cohesión y tensión máxima de corte para el sistema de labranza siembra directa. Variables Siembra directa 1999 Siembra directa 2002 Límite líquido (superior) 31,00 31,37 Límite plástico (inferior) 23,80 23,91 Índice de plasticidad 7,20 7,46 Ángulo de fricción interna ( ) min min Cohesión (dan cm 2 ) 0,37 0,45 Tensión máxima de corte (dan cm 2 ) 0, Con el uso de labranza reducida, los registros tampoco mostraron diferencias estadísticas, pero en ellos se produjo numéricamente una disminución de los límites y por lo tanto en el índice de plasticidad. La caída del límite plástico con labranza reducida, indica que la energía necesaria para realizar labores en el suelo será mayor (los suelos deberán ser movidos con un menor contenido de humedad). Futuras determinaciones, deberán confirmar si tan pequeña caída provoca algún aumento en las observaciones del tiro requerido. Cuadro N 2. Promedios de los límites líquidos, índice de plasticidad, ángulo de fricción interna, cohesión y tensión máxima de corte para el sistema de labranza reducida. Variables Labranza reducida 1999 Límite líquido (superior) 35,10 33,43 Límite plástico (inferior) 26,79 25,21 Índice de plasticidad 8,31 8,22 Ángulo de fricción interna ( ) min min Cohesión (dan cm 2 ) 0,417 0,321 Tensión máxima de corte (dan cm 2 ) Labranza reducida ,738 0,898 3

4 Aún con las variaciones en sentidos opuestos, del índice de plasticidad para cada sistema de labranza, puede concluirse en que el rango de humedad para ambas localidades es casi el mismo. El ángulo de fricción interna con siembra directa (cuadro N 1) y con labranza reducida (cuadro N 2) tuvo en común un incremento, aunque sin diferencias estadísticas. Los promedios obtenidos no difieren de los que Ashburner y Sims (1984) mencionan: rango en suelos arenosos de entre 25 y 30. La variación encontrada puede ser atribuida al incremento en la densidad de los suelos. La cohesión aumentó con el uso de siembra directa, pero sin diferencias estadísticas. Por el contrario, en la localidad de Viclos, con el uso de labranza reducida, disminuyó con diferencias estadísticas significativas (p < 0,05). La tensión máxima de corte aumentó en ambos suelos, pero fue menor cuando se usó labranza reducida. Éstos resultados aparecen lógicos considerando que el esfuerzo de corte en un suelo es inversamente proporcional al contenido de humedad y al índice de plasticidad. Al analizar la densidad se observa que, en ambos sistemas de labranza la tendencia es a un incremento en sus registros, coincidiendo con los resultados obtenidos por García et al (1997). El aumento fue de un porcentaje mayor con siembra directa, aunque no hay diferencias estadísticas entre ellos. La densidad en el primer año de los ensayos, fue distinta para ambas sistemas. Ésta variación fue asignada al distinto número de años de producción. La comparación al final de los tres años de producción, marca que los suelos originales de la región (sin ser cultivados) tienen un promedio de 1,09 g cm 3, contra 1,19 de siembra directa y 1,32 de labranza reducida, generando un alerta respecto a la compactación futura de los suelos. Debido a que los suelos de Viclos tienen mayor índice de plasticidad y mayor límite plástico ellos podrán ser movidos y soportar tráfico con un mayor contenido de humedad y en principio con menor insumo de energía. Cuadro N 4. Promedios de densidad aparente para los dos sistemas de labranza ensayados. Densidad (g cm 3 ) Siembra Directa Labranza Reducida ,14 1, ,19 1,32 Los resultados obtenidos constituyen el aval para aceptar la hipótesis considerada. CONCLUSIONES Las variables experimentales densidad, límites de Atterberg, índice de plasticidad, tensión máxima de corte y ángulo de fricción interna no resultaron afectadas por los sistemas de labranza. La labranza reducida afectó la cohesión disminuyéndola. Agradecimientos Expreso agradecimiento a las firmas Los Aluxes SRL y Selegran SA. 4

5 BIBLIOGRAFÍA Ashburner J., B. Sims. (1984). Elementos de diseño del tractor y herramientas de labranza. IICA, Agris N 20, 423 pp. Baver L. D., W Gardner; W Gardner. (1973). Física de suelos. J. Wiley & Sons.529 pp. García J. R.; R. Corbella; G. S. Fadda; R. M. Cáceres; y H. A. Sánchez. (1997). Efectos de diferentes laboreos y rotaciones de cultivos en suelos de la región Chaco-pampeana subhúmeda de Tucumán. Inédito. Giménez R., G. A. Sanzano, R. D. Corbella, G. S. Fadda.(1996), Efecto del manejo de un suelo arenoso franco en el movimiento rápido del agua. RIAT de la EEAOC (en prensa). Hernández, C.; M. Dantur; M. Cassanova; P. Aso. (1990). Las labranzas y su influencia sobre las propiedades del suelo. Avance Agroindustrial 2:2-12 Sánchez H. A., J. R. García; R. Cáceres, R. Corbella, M. Pietroboni. (1998). Efectos de diferentes laboreos y rotaciones de cultivos en suelos de la región chaco pampeana subhúmeda de Tucumán. Zuccardi R. B., G. S. Fadda. (1972). Mapa de reconocimiento de suelos de la Provincia de Tucumán. Publicación especial N 3, Facultad de Agronomía y Zootecnia de la U.N.T. 5