AgrocienciaColegio de Postgraduadosagrocien@colpos.colpos.mx ISSN (Versión impresa): 1405-3195MÉXICO

2000 Fidencio Sustaita Rivera / Víctor Ordaz Chaparro / Carlos Ortiz Solorio / Fernando de

León GonzálezCAMBIOS EN LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE DOS SUELOS DE UNA REGIÓN

SEMIÁRIDA DEBIDOS AL USO AGRÍCOLA Agrociencia, julio-agosto, año/vol. 34, número 004

Colegio de Postgraduados Texcoco, México

pp. 379-386

Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal

Universidad Autónoma del Estado de México

http://redalyc.uaemex.mx

SUSTAITA-RIVERA ET AL.: USO AGRÍCOLA Y CAMBIOS EN PROPIEDADES DEL SUELO 379

CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE DOS SUELOS DE UNA REGIÓNSEMIÁRIDA DEBIDOS AL USO AGRÍCOLA

CHANGES IN THE PHYSICAL PROPERTIES OF TWO SOILS IN A SEMI-ARIDENVIRONMENT DUE TO AGRICULTURAL USE

Fidencio Sustaita-Rivera1, Víctor Ordaz-Chaparro2, Carlos Ortiz-Solorio2 y Fernando de León-González3

1Instituto de Hidrología. Universidad Tecnológica de la Mixteca. Km. 2.5 Carr. a Acatlima. 69000,Huajuapan de León, Oaxaca (sustaita@nuyoo.utm.mx). 2Especialidad de Postgrado en Edafología.IRENAT. Colegio de Postgraduados. 56230, Montecillo, Edo. de México (ordaz@colpos.colpos.mx).3Depto. de Producción Agrícola y Animal. Universidad Autónoma Metropolitana-Xochimilco. Calza-da del Hueso Núm. 1100. Col. Villa Quietud. 04960, México, D. F.

RESUMEN

Se determinó la influencia del manejo del suelo y de la intensidad

de labranza, en las propiedades físicas de un Fluvisol y un Regosol,

ambos eutricos, localizados en Noria de Ángeles, Zacatecas. Los

manejos evaluados fueron: labranza con tracción animal, labran-

za con tracción mecánica y, como referencia, suelos con vegeta-

ción natural. En campo se determinó la velocidad de infiltración y

la resistencia a la penetración; además, se tomaron muestras inal-

teradas y se describió los perfiles de suelo. En el laboratorio se

determinó la distribución del tamaño de agregados, textura, den-

sidad real y aparente, materia orgánica (MO), constantes de hu-

medad y se elaboraron y analizaron láminas delgadas de suelo. A

partir de los datos de textura, constantes de humedad y distribu-

ción del tamaño de agregados, se generaron la porosidad total,

curva de retención de humedad, estabilidad estructural y diáme-

tro medio ponderado, y en láminas delgadas de suelo se determinó

la distribución de poros por tamaño. El manejo del suelo causó

cambios en las propiedades físicas del suelo, lo que aumentó la

compactación y el encostramiento superficial y se disminuyó la

estabilidad de agregados, con predominio de microagregados (me-

nor a 0.25 mm), más evidente en suelos laboreados con tracción

mecánica que con tracción animal. Los macroagregados (mayor a

0.25 mm) fueron mayores y más estables en suelos inalterados,

posiblemente debido al contenido de MO (mayor a 3.5 %), mien-

tras que entre el uso agrícola no hubo diferencias significativas.

Los suelos inalterados tuvieron mayor retención de humedad y

tasas de infiltración, debido a una mayor estabilidad estructural y

continuidad de los poros hasta la superficie, mientras que en sue-

los cultivados ocurrió encostramiento superficial que provocó ba-

jas tasas de infiltración. La resistencia a la penetración se incre-

mentó con la profundidad, encontrándose valores menores a 2.5

Mpa en suelos inalterados y con tracción animal hasta 30 cm de

profundidad, mientras que el mismo suelo con labranza mecani-

zada excedió 3 Mpa a la profundidad de 15 cm, debido a la forma-

ción del piso de arado. Los suelos agrícolas tuvieron menores

porosidades y fueron más masivos. Con el análisis de imágenes se

Recibido: Febrero, 1998. Aprobado: Diciembre, 1999.Publicado como ARTÍCULO en Agrociencia 34: 379-386. 2000.

379

ABSTRACT

The influence of soil management and tillage intensity in the

physical properties of an eutric Fluvisol and an eutric Regosol,

located at Noria de Ángeles in the state of Zacatecas, México, was

assessed. The management practices evaluated were: soil tillage

using animal and mechanical draft and, as control, natural

vegetation soils. The infiltration rate and penetration resistance

were determined in the field; moreover, undisturbed soil samples

were taken and soil profiles were described. The distribution of

aggregate size, soil texture, real and apparent density, organic

matter (OM) content, and humidity constants were determined in

the laboratory, and thin sections of soil were elaborated and

analyzed. Using soil texture, moisture constants and distribution

of aggregate size data, total porosity, soil moisture retention curve,

structural stability and mean weight diameter were generated, and

pore size distribution was determined in soil thin sections. Soil

management caused changes in physical properties of the soil,

increasing surface crustability and soil compaction, while aggregate

stability decreased, with the predominance of microaggregates

(smaller than 0.25 mm); this situation was more evident in

mechanically than in animal tilled soils. Macroaggregates (bigger

than 0.25 mm) were larger and more stable in undisturbed soils,

maybe due to OM content (more than 3.5 %), while there were no

significant differences among soils for agricultural use. Undisturbed

soils showed higher moisture retention and water infiltration rates

due to a larger structural stability and continuity of pores through

the entire soil profile, while in cultivated soils there were low

infiltration rates as a result of surface crusting. Penetration

resistance increased with depth; values lower than 2.5 Mpa were

found in undisturbed soils and up to 30 cm depth where animal

draft was used. In the same soil tilled with mechanical draft,

penetration resistance values surpassed 3 Mpa at 15 cm depth due

to the formation of tillage pans. Agricultural soils had less porosity

and were more massive. Through image analysis, a more intense

surface crusting and micropore predominance in mechanically

tilled agricultural soils were observed.

Key words: Image analysis, structural stability, soil management, soil

tillage systems.

AGROCIENCIA VOLUMEN 34, NÚMERO 4, JULIO-AGOSTO 2000380

observó el encostramiento superficial y predominio de microporos

en los suelos con uso agrícola con mayor intensidad en suelos bajo

labranza mecanizada.

Palabras clave: Análisis de imágenes, estabilidad estructural, manejo

del suelo, sistemas de labranza.

INTRODUCCIÓN

En México las zonas áridas y semiáridas ocupancerca de 96 millones de hectáreas (48.3 %), delas cuales 39 millones (20.1 %) se clasifican como

semiáridas. En estas regiones la agricultura es de secano,las precipitaciones son escasas y mal distribuidas y exis-te veda total para la perforación de pozos profundos parael riego; el suelo se caracteriza por su poca profundidad,bajo contenido de materia orgánica (MO) y alta suscepti-bilidad a procesos de degradación al ser laboreados con-tinuamente. Por ello es importante y necesario, en estasregiones, estudiar el comportamiento de los suelos enfunción de diferentes manejos, para identificar el más ade-cuado para su uso y conservación (Pagliai y De-Nobili,1993; Jaramillo, 1994; Tursina y Silakov, 1994).

El uso adecuado del suelo puede estimarse por mediode los cambios en sus propiedades físicas inducidos porel manejo en el largo plazo (Vyn y Rainbault, 1993). De-bido al uso intensivo de maquinaria y de implementosagrícolas, los suelos con contenidos altos de limo y bajosen MO, son susceptibles a procesos de compactación,encostramiento superficial y erosión. Especialmente enlas regiones semiáridas, es muy importante la conserva-ción del suelo y agua y el manejo de residuos de cultivosobre la superficie, lo cual se logra con prácticas adecua-das de labranza (Tursina y Silakov, 1994; Cunha et al.,1997).

Esta investigación tuvo como objetivo identificar loscambios que ocurren en las propiedades físicas del suelocomo resultado de cambios en su uso, de vegetación na-tural a agrícola, y del grado de mecanización de las ope-raciones de campo, en dos suelos sujetos a sistemas re-gionales de manejo.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se efectuó en el municipio de Noria de Ángeles, Za-

catecas, con coordenadas geográficas de 22o 24’ N y 101o 50’ O y 2200 m

de altitud. El clima es del tipo Bs1kw, que se interpreta como semiseco

con lluvias en verano, temperatura media anual de 16 oC, precipita-

ción de 298 mm y evapotranspiración de 2031 mm, lo que origina

condiciones de sequía (Jaramillo, 1994).

Los manejos estudiados fueron: suelos agrícolas con labranza me-

canizada, suelos agrícolas con labranza de tracción animal, y como

comparación, suelos con vegetación natural de nopal (Opuntia spp.),

INTRODUCTION

A rid and semiarid areas in México comprisenearly 96 million hectares (48.3 %), from which39 million (20.1 %) are classified as semiarid.

In these regions, there is rainfed agriculture, rainfalls arescarce and not well distributed and it is forbidden toperforate deep wells for irrigation. Soil is characterizedby its low depth, low organic matter (OM) content and ahigh susceptibility to degradation processes whencontinuously tilled. Therefore, it is important andnecessary to study soil behavior in these regions usingdifferent managements in order to identify the mostadequate for their use and conservation (Pagliai and De-Nobili, 1993; Jaramillo, 1994; Tursina and Silakov, 1994).

Adequate soil use can be assessed through the changesin its physical properties induced by its long termmanagement (Vyn and Rainbault, 1993). Because of theintensive use of agricultural implements and machinery,soils with high content of silt and low OM content aresensitive to compaction processes, surface crusting anderosion. Especially in dry land regions, soil and waterconservation and management of surface culture residuesare very important, which can be achieved using adequatetillage practices (Tursina and Silakov, 1994; Cunha et al.,1997).

The purpose of this investigation was to identify thechanges in soil physical properties as a result of thechanges in its use, from natural vegetation to agriculturaluse, and of the mechanization level of field operations intwo soils with regional systems of management.

MATERIALS AND METHODS

The study was conducted at Noria de Ángeles, Zacatecas, located

at 22o 24’ N, 101o 50’ W and 2200 m altitude. It has a Bs1kw-type

climate, considered as semidry with rainfalls during summer, the

average yearly temperature is 16 oC, with 298 mm precipitation and

2031 mm evapotranspiration, leading to drought conditions (Jaramillo,

1994).

Management practices studied were: agricultural soils with

mechanical tillage, agricultural soils with animal tillage and, as control,

soils with natural vegetation of nopal (Opuntia spp.), unaltered for the

last 25 years at least in two types of soil: eutric Fluvisol and eutric

Regosol4.

The morphological description of soil profile was performed in

the field; two types of samples in each soil horizon were taken: normal

samples for laboratory analysis and classification of soil according to

the FAO system, and undisturbed samples to elaborate soil thin sections

using a drill with internal-plastic cylinder.

The assessed soil physical properties were: texture by the pipette

method; apparent density (rb) by the cylinder method; and real density

(rs) by the pycnometer method; with the results of these evaluations

total porosity was estimated; distribution of aggregate size through

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inalterados por lo menos durante los últimos 25 años, en dos tipos de

suelo: Fluvisol y Regosol, ambos eutricos4.

En campo, se efectuó la descripción morfológica del perfil y se

tomaron dos tipos de muestras en cada horizonte del suelo: muestras

normales para los análisis de laboratorio y para clasificar al suelo según

el sistema FAO; y muestras inalteradas para elaborar láminas delgadas

de suelo, usando una barrena con cilindro interno de plástico.

Las propiedades físicas del suelo evaluadas fueron: textura, por el

método de la pipeta; densidad aparente (rb), por el método del cilin-

dro; y densidad real (rs), por el método del picnómetro, y a partir de

ellas, se obtuvo la porosidad total; la distribución del tamaño de agre-

gados, mediante las técnicas de tamizado en seco y en húmedo, con

los cuales se calculó la estabilidad estructural y el diámetro medio

ponderado; la resistencia a la penetración, mediante un penetrómetro

automático haciendo tres inserciones a intervalos de 3 cm hasta 45 cm

de profundidad; las constantes de humedad (capacidad de campo y

punto de marchitez permanente), mediante la olla y membrana de pre-

sión, respectivamente, y con dichos valores se obtuvo la curva de re-

tención de humedad aplicando el modelo de Palacios (1980); y la tasa

de infiltración, por el método del doble cilindro (Klute, 1986). Ade-

más, se determinó el contenido de materia orgánica del suelo por el

método de Walkey y Black.

En 44 láminas delgadas de suelo fijadas en resina epóxica se de-

terminó la distribución de poros por tamaño, en cinco repeticiones,

con el analizador de imágenes IMAGIA Versión 3.0.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Propiedades del suelo

Debido a que los manejos evaluados se ubicaron ensuelos con topografía uniforme y adyacentes entre sí, lascondiciones de clima fueron similares; además, los sue-los presentaron perfiles con texturas francas y horizontesócricos, lo cual indica una morfología del perfil similarpara ambos suelos, aunque el perfil del suelo Regosoleutrico se encontró más desarrollado.

En los manejos con uso agrícola, los contenidos dearcilla fueron bajos (menores de 20 %), lo cual, unido alalto contenido de limo (alrededor de 50 %) y bajos con-tenidos de MO, crearon condiciones adecuadas para lapresencia de compactación y encostramiento superficialen ambos suelos (Cuadros 1 y 2). En el Fluvisol eutricopredominó la fracción arenosa, debido a que con el usoagrícola las partículas de limo y arcilla se erosionan másfácilmente, al no existir cobertura vegetal.

El efecto de la labranza se reflejó en valores altos dedensidad aparente del suelo que se incrementaron confor-me aumentó la intensidad de la labranza, correspondiendoel valor mayor a manejos con labranza mecanizada.

El contenido de MO en los suelos con vegetaciónnatural fue alto, de 3.5 a 3.9 %, mientras que en los

the dry and humid screening techniques were used to estimate structural

stability and mean weight diameter; penetration resistance through an

automatic penetrometer making three insertions at intervals of 3 cm to

45 cm depth; humidity constants (field capacity and permanent wilting

point) with the pressure plate and pressure membrane, respectively,

and with these values, the soil moisture retention curve using the

Palacios model (1980) was obtained, and the infiltration rate by the

double cylinder method (Klute, 1986). Besides, soil organic matter

content was determined with the Walkey and Black method.

In 44 soil thin sections, fixed in epoxic resin, the pore size

distribution was determined in five replicates with the image analyzer

IMAGIA Version 3.0.

RESULTS AND DISCUSSION

Soil properties

Due to the fact that the managements assessed wereimplemented in contiguous soils with uniformtopography, climate conditions were similar; moreover,soils had loam textures and ocric horizons, indicating asimilar morphology profile for both soils, although theeutric Regosol profile was more developed.

In agricultural use managements, the low claycontents (less than 20 %), the high content of silt(nearly 50 %) and low OM contents, all together createdadequate conditions for compaction and surface crustingin both soils (Tables 1 and 2). Sand content predominatedin eutric Fluvisol, because with agricultural use the clayand silt particles are more easily eroded since vegetalcovering is not available.

Tillage effect was reflected in high values of apparentsoil density, which increased as tillage intensity grew;the highest value corresponded to mechanical tillagemanagements. OM content in natural vegetation soils washigh, from 3.5 to 3.9 %, while in agricultural use soils itranged from 0.8 to 1.5 %, which was considered a lowvalue, stating that OM has decreased in the long-termaccording to tillage intensity.

Management effect in soil aggregation

Soil aggregates are divided into microaggregates(smaller than 0.25 mm) and macroaggregates (bigger than0.25 mm) (Le Bissonais, 1996). Table 3 shows that thechange from natural vegetation to agricultural use hascaused an important decrease in soil aggregation level,since in mechanical tillage management for both soils,microaggregate content is larger.

The proportion of microaggregates is considered anindicator of structural soil degradation (Boersma andKooistra, 1994). Therefore, such managements may be

4 Información obtenida en la Sección de Génesis y Clasificación de Suelos del Colegio de Postgraduados.

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manejados con uso agrícola varió de 0.8 a 1.5 % consi-derados como bajos, lo cual evidencia que la MO ha dis-minuido a largo plazo en función de la intensidad de lalabranza.

Efecto del manejo en la agregación del suelo

Los agregados del suelo se dividen en microagregados(menores a 0.25 mm) y macroagregados (mayores a0.25 mm) (Le Bissonnais, 1996). En el Cuadro 3 se ob-serva que el cambio de vegetación natural a agrícola hacausado una fuerte disminución en el grado de agrega-ción del suelo, ya que en el manejo con labranza mecani-zada para ambos suelos, el contenido de microagregadoses mayor.

La proporción de microagregados se considera comoun indicador de la degradación estructural del suelo (Bo-ersma y Kooistra, 1994). Por tanto, dichos manejos sepueden considerar de alto riesgo al encostramiento su-perficial debido al taponamiento de los poros del suelopor las escasas lluvias pero de alta intensidad, normalesde las zonas áridas y semiáridas. Además, la disminu-ción en la estabilidad de agregados puede atribuirse engran medida al menor contenido de MO de los sueloslaboreados.

considered of high risk to surface crusting due to soilpore blockade caused by scarce but highly intenserainfalls, which are normal in arid and semiarid areas.Besides, the decrease in aggregate stability may be largelyattributed to the lower OM content in tilled soils.

On the other hand, both soils with natural vegetationhad a higher macroaggregate content and structuralstability compared to the agricultural use managements;this is due to a larger OM content, which maintains soilaggregation despite the influence of climatic factors, soilmanagement, and tillage type and intensity.

Soil aggregate stability to dry and humid techniqueswas affected by soil management; thus, mechanicaltillage caused a more severe disintegration of aggregateswhere macroaggregate content for both soils in bothscreening types was less than 50 % as a consequence oftillage. These results are similar to the ones found byCunha et al. (1997), who observed a predominance ofmacroaggregates bigger than 0.25 mm in unchanged soilsversus soils where different tillage systems were used.

The mean weight diameter of soil aggregates waslarger in the natural vegetation management for both types

Cuadro 1. Clasificación textural, densidad aparente(rb), densidadreal (rs )y materia orgánica (MO) de dos tipos de suelo.

Table 1. Classification of texture, apparent density (rb), realdensity (rs) and organic matter (OM) of two soil types.

Análisis mecánicoManejo rb rs

Suelo del Arena limo arcilla Clase MOsuelo (%) textural (g cm-3) (%)

Fluvisol VN 33 49 18 Franco 1.1 2.4 3.5 eutrico TA 39 48 13 Franco 1.2 2.4 1.5

TM 49 37 14 Franco 1.3 2.4 0.9Regosol VN 39 49 12 Franco 1.0 2.3 3.9 eutrico TA 37 46 17 Franco 1.3 2.4 1.3

TM 36 48 16 Franco 1.3 2.4 0.8

VN = Vegetación natural; TA = Tracción animal; TM = Tracción me-cánica.

Cuadro 2. Efecto del manejo sobre la estabilidad estructural y el encostramiento superficial del suelo, en dos tipos de suelos.Table 2. Management effect on soil structural stability and surface crusting in two types of soils.

Indicador

Suelo Manejo del suelo Diámetro medio Estabilidad Estabilidad estructural Susceptibilidad al encostramientoponderado (mm) estructural (%)

Fluvisol Vegetación natural 2.8 90 Muy estable Sin encostramiento eutrico Tracción animal 1.3 39 Estable Encostramiento raro

Tracción mecánica 0.6 33 Inestable Encostramiento frecuenteRegosol Vegetación natural 3.1 97 Muy estable Sin encostramiento eutrico Tracción animal 1.2 70 Medio Encostramiento frecuente

Tracción mecánica 0.4 41 Inestable Encostramiento frecuente

Cuadro 3. Distribución del tamaño de agregados del suelo paratamizado en seco y en húmedo, de acuerdo con el ma-nejo de los suelos.

Table 3. Distribution of soil aggregate size for dry and humidtechniques according to soil management.

Porcentaje de agregados por tamañoManejo

Suelo del Tamizado Tamizadosuelo en seco (mm) en húmedo (mm)

>11.5 11.5-0.25 <0.25 >3.25 3.25-0.25 <0.25

Fluvisol VN 6 57 37 80 11 9 eutrico TA 0 42 58 15 44 41

TM 0 38 62 7 22 71Regosol VN 9 62 29 93 4 3 eutrico TA 0 54 46 19 45 36

TM 0 45 55 1 31 68

VN = Vegetación natural; TA = Tracción animal; TM = Tracción me-cánica.

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Por otro lado, el contenido de macroagregados fuemayor y de mayor estabilidad estructural para ambossuelos con vegetación natural que para los manejados conuso agrícola, debido a su mayor contenido de MO, quemantiene la agregación del suelo ante la influencia defactores climáticos, de manejo del suelo, al tipo de aradoe intensidad de labranza.

La estabilidad de los agregados del suelo al tamiza-do, tanto en seco como en húmedo, fue afectada por elmanejo del suelo; así, la labranza mecánica provocó des-integración más severa de los agregados, donde el conte-nido de macroagregados para ambos suelos, en ambostipos de tamizado, fue menor de 50 % como producto dela labranza. Estos resultados son similares a los encon-trados por Cunha et al. (1997), quienes observaron pre-dominio de macroagregados mayores de 0.25 mm en sue-los inalterados respecto a suelos donde se aplicaron dife-rentes sistemas de labranza.

El diámetro medio ponderado de agregados del suelofue mayor en el manejo con vegetación natural para am-bos tipos de suelos, con tendencia a disminuir conformese incrementó la intensidad de la labranza, lo cual indicaque el cambio de uso del suelo provocó una disminuciónen la estabilidad de los agregados del suelo con predomi-nio de microagregados (Cuadro 2).

Encostramiento superficial

La estabilidad estructural para ambos tipos de suelo,con base en la clasificación propuesta por Le Bissonnais(1996), fue más favorable en el manejo con vegetaciónnatural, debido en gran medida a su mayor contenido deMO respecto a los manejos con uso agrícola (Cuadro 2),los que tuvieron la peor condición estructural y presenta-ron encostramiento superficial, que fue evidente en lasláminas delgadas de suelo. Lo anterior se atribuye al rom-pimiento de los agregados inestables del suelo por el im-pacto de las gotas de lluvia y al bloqueo de poros porpartículas de suelo, que se reflejó en bajas tasas de infil-tración (Figura 1), mientras que la mayor infiltración sepresentó en los suelos inalterados, debido a la mayor can-tidad de macroporos y de MO del suelo.

Con el análisis de imágenes se comprobó que elencostramiento superficial se presentó con mayor inten-sidad en el manejo con labranza mecánica, donde se ob-servó una reducción de macroporosidad y presencia defisuras orientadas horizontalmente, no unidas entre sí, locual también fue detectado por Pagliai y De-Nobili (1993)y por Boersma y Kooistra (1994) en el horizonte superfi-cial de suelos laboreados.

Humedad del suelo

La capacidad de retención de humedad fue afectadapor el manejo del suelo, correspondiendo el mayor

of soils, with a trend to decrease as tillage intensityincreased, indicating that the change of soil use caused adecrease in the stability of soil aggregates with apredominance of microaggregates (Table 2).

Surface crusting

Structural stability for both types of soil, accordingto the classification proposed by Le Bissonais (1996),was more favorable in the natural vegetation management,mainly due to its higher OM content, versus theagricultural use management (Table 2) which had theworst structural condition and presented surface crustingevident in thin soil layers. This is attributed to the ruptureof unstable soil aggregates because of the impact of raindrops and to pore blockade by soil particles leading tolow infiltration rates (Figure 1), while the highestinfiltration was observed in undisturbed soils due to thelarger amount of soil macropores and OM.

Through image analysis, it was proved that surfacecrusting occurred more in mechanical tillagemanagement, where a macroporosity decrease wasobserved and the presence of horizontally-orientedfissures, not linked among them, facts that were alsodetected by Pagliai and De-Nobili (1993) and by Boersmaand Kooistra (1994) in the surface horizon of tilled soils.

Soil moisture

Moisture-holding capacity was affected by soilmanagement. The highest moisture contents were foundin undisturbed soils, which is related to low OM contents,low porosity and low values of structural stability for bothsoils. Figure 2 shows that eutric Fluvisol soil with naturalvegetation had the highest moisture-holding capacity atany point of the curve, according to animal or mechanicaldraft management. The same trend is observed in theeutric Regosol soil.

Regarding infiltration rates, the highest rates were fornatural vegetation soils versus agricultural usemanagements (Figure 1); this is, soil structural profileand porous system were more stable in unchanged soilsthan in animal draft tilled soils and much more than withmechanical draft tillage. This is reflected in higher basicinfiltration values in natural vegetation soils with 24 and31 cm h-1 for both soil units, while the agricultural usesoils had 7 cm h-1 for the animal draft management and 2and 5 cm h-1 for the mechanical draft tillage, indicatingthat on the long-term, soil management decreased thecapacity to infiltrate water. This agrees with theobservations of Cunha et al. (1997), who found that theinfiltration rate was higher in unchanged soils than inagricultural use soils with different tillage intensity.

AGROCIENCIA VOLUMEN 34, NÚMERO 4, JULIO-AGOSTO 2000384

contenido de humedad a los suelos inalterados, lo queestá relacionado con bajos contenidos de MO, baja poro-sidad y bajos valores de estabilidad estructural de ambossuelos. En la Figura 2 se observa que el suelo Fluvisoleutrico con vegetación natural mostró la mayor capaci-dad de retención de humedad en cualquier punto de lacurva, respecto al manejo con tracción animal y que elmanejo con tracción mecánica. La misma tendencia seobservó en el suelo Regosol eutrico.

Con respecto a la velocidad de infiltración, se presen-taron mayores tasas en los suelos con vegetación naturalque en los manejos con uso agrícola (Figura 1); esto es,el estado estructural del suelo y el sistema poroso fuemás estable en suelos inalterados que en suelos laboreadoscon tracción animal y mucho más que con tracción me-cánica. Esto se refleja en valores de infiltración básicamayores en suelos con vegetación natural, con 24 y31 cm h-1, para ambas unidades de suelo, mientras quelos suelos con uso agrícola tuvieron valores de 7 cm h-1

para el manejo con tracción animal y de 2 y 5 cm h-1 paratracción mecánica, lo que indica que el manejo del sueloa largo plazo disminuyó la capacidad para infiltrar el agua.Lo anterior coincide con lo señalado por Cunha et al.(1997), quienes encontraron que la tasa de infiltraciónfue mayor en suelos inalterados que en suelos con usoagrícola con diferente intensidad de labranza.

Resistencia a la penetración

La resistencia a la penetración se incrementó con laprofundidad, independientemente del manejo y del tipo

Penetration resistance

Penetration resistance increased with depth,irrespectively of soil type and management (Table 4).Natural vegetation soils had values below the critical levelof 2.5 Mpa proposed by Carter (1988) up to 30 cm depth(mean depth of crop root), while in the management withanimal draft it was higher at 27 to 30 cm and at 12 to15 cm depth for the mechanical draft tillage in the eutricFluvisol and eutric Regosol soils, respectively.

In the mechanical draft management, 3 Mpa at 15 cmdepth were surpassed, a value that, according to Oades(1993), decreases root growth 80 %, and in this case, rootexploration depth was restricted to 15 cm which, asobserved in the profile description, was due to a 10 cmthick hardened layer (tillage pan) caused by tillage withimplements at a same depth. In the management withanimal draft and natural vegetation, critical penetrationresistance values (3 Mpa) were found up to parent materialdepth.

Soil porosity

Total soil porosity was obtained from real and apparentdensities and, through image analysis, the pore sizedistribution was quantified. This criterion is consideredthe best indicator of soil structure.

Table 5 shows that managements for agricultural usein both soil types had less porosity and were more massivethan undisturbed soils, maybe because tillage destroyed

Figura 1. Velocidad de infiltración en función del manejo con trac-ción animal (TA), tracción mecánica (TM) y vegetaciónnatural (VN), en el suelo Fluvisol eutrico.

Figure 1. Infiltration rate according to management with animaldraft (TA), mechanical draft (TM) and natural vegetation(VN) in the eutric Fluvisol soil.

Figura 2. Curva de retención de humedad en función del manejocon tracción animal (TA), tracción mecánica (TM) y convegetación natural (VN), en el suelo Fluvisol eutrico.

Figure 2. Soil moisture curve according to management withanimal draft (TA), mechanical draft (TM) and naturalvegetation (VN) in the eutric Fluvisol.

SUSTAITA-RIVERA ET AL.: USO AGRÍCOLA Y CAMBIOS EN PROPIEDADES DEL SUELO 385

the pores of biological origin (mainly from roots) andcontributed to their change from round to irregular pores.According to the images analyzed, unchanged soilsshowed more macroporosity than the ones withagricultural use managements, with the predominance ofpores of biological origin.

Based on the critical value of macropores of 10 %proposed by Plaster (1992), all managements hadmacroporosities above this value, therefore, compactionand crusting processes, present in agricultural usemanagements were caused by the high contents of siltand low OM contents. On the other hand, for the tillagepan, macroporosity was 8 % and penetration resistance3.89 Mpa, factors limiting the development of crops.

CONCLUSIONS

Natural vegetation soils had the most favorablephysical properties, followed by the animal draft tillagesystem, therefore, these may be considered the types ofmanagements causing less soil degradation. Managementswith a higher tillage intensity showed bigger structuralunstability and susceptibility to compaction and surfacecrusting, negatively affecting soil processes such as

de suelo (Cuadro 4), donde los suelos con vegetación na-tural tuvieron valores menores al nivel crítico de 2.5 Mpapropuesto por Carter (1988), hasta la profundidad de30 cm (profundidad promedio de enraizamiento de loscultivos), mientras que en el manejo con tracción animalfue mayor a profundidades de 27 a 30 cm y 12 a 15 cmpara el manejo con tracción mecánica en el suelo Fluvisoly Regosol eutricos, respectivamente.

En el manejo con tracción mecánica se rebasó los3 Mpa a 15 cm de profundidad, valor que según Oades(1993) reduce el crecimiento de la raíz en 80 %, y en estecaso restringió la profundidad de exploración de las raí-ces a 15 cm, lo cual se debió, como se observó en ladescripción del perfil, a una capa endurecida de 10 cmde espesor (piso de arado) producto de la labranza conimplementos a una misma profundidad. En el manejo contracción animal y vegetación natural, los valores de re-sistencia a la penetración críticos (3 Mpa) se encontraronhasta la profundidad del material parental.

Porosidad del suelo

La porosidad total del suelo se obtuvo a partir de lasdensidades real y aparente, y con el análisis de imágenesse cuantificó la distribución de poros por tamaño, crite-rio que se considera el mejor indicador de la estructuradel suelo.

En el Cuadro 5 se observa que los manejos dedicadosal uso agrícola, en ambos tipos de suelo, tuvieron menorporosidad y fueron más masivos que los suelos inaltera-dos, debido posiblemente a que la labranza destruyó losporos de origen biológico (principalmente de raíces) ycontribuyó al cambio de poros redondeados a poros irre-gulares.

Los suelos inalterados presentaron mayor macroporo-sidad que los manejos con uso agrícola, dominando losporos de origen biológico, según las imágenes analizadas.

Basados en el valor crítico de macroporos de 10 %propuesto por Plaster (1992), todos los manejos tuvie-ron macroporosidades mayores a este valor, por lo cuallos procesos de compactación y encostramiento que

Cuadro 4. Resistencia a la penetración (Mpa) en función de la profundidad y manejo del suelo, en dos tipos de suelo.Table 4. Penetration resistance (Mpa) according to soil management and depth in two types of soil.

Manejo Profundidad (cm)Suelo del

suelo 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33

Fluvisol Vegetación natural 0.5 1.1 1.2 1.2 1.2 1.6 1.9 1.7 1.9 3.0 - eutrico Tracción animal 0.7 0.7 1.2 1.6 1.8 2.1 2.0 2.4 3.5 3.9 -

Tracción mecánica 0.9 1.3 1.8 1.9 2.9 3.9 - - - - -Regosol Vegetación natural 0.4 0.7 0.7 1.4 1.5 2.4 1.6 1.9 2.4 3.0 - eutrico Tracción animal 0.5 0.8 1.6 2.3 1.8 1.8 2.1 2.4 2.0 2.5 2.8

Tracción mecánica 1.7 1.7 2.1 2.9 3.0 3.0 3.4 3.6 - - -

Cuadro 5. Distribución de poros del suelo por tamaño en funcióndel manejo de los suelos estudiados.

Table 5. Pore size distribution according to the management ofsoils studied.

Manejo Macro- Meso- Micro-

Suelo del Pt† porosidad porosidad porosidadsuelo (%) (>50 mm) (50-0.5 mm) (<0.5 mm)

Fluvisol VN 54 29 15 10 eutrico TA 50 27 12 11

TM 47 22 8 17Regosol VN 57 32 17 8 eutrico TA 47 23 15 9

TM 46 19 11 16

† Porosidad total promedio de cinco repeticiones.VN = Vegetación natural; TA = Tracción animal; TM = Tracciónmecánica.

AGROCIENCIA VOLUMEN 34, NÚMERO 4, JULIO-AGOSTO 2000386

ocurrieron en los manejos con uso agrícola se debieronal contenido alto de limo y bajo de MO. Por otro lado,para el piso de arado, la macroporosidad fue de 8 % y laresistencia a la penetración de 3.89 Mpa, los cuales sonfactores que restringen el desarrollo de los cultivos.

CONCLUSIONES

Los suelos con vegetación natural tuvieron las pro-piedades físicas del suelo más favorables, seguido por elsistema de labranza con tracción animal, por lo que sepueden considerar que son los tipos de manejo que pro-vocan menor degradación del recurso suelo. Los mane-jos con mayor intensidad de labranza mostraron mayorinestabilidad estructural y susceptibilidad a la compacta-ción y encostramiento superficial, lo que afectó negati-vamente procesos del suelo, tales como infiltración, re-sistencia a la penetración, aireación y limitó la profundi-dad de exploración de la raíz.

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—End of the English version—

pppvPPP

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