Ciencia en su PC, № 4, octubre-diciembre, 2011, p. 43-57. Pedro Antonio Rodríguez-Fernández,Daniel Font-Rodríguez
IMPACTO DE DIFERENTES SISTEMAS DE PREPARACIÓN DEL SUELO SOBRE ALGUNAS PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS EDÁFICAS Y LA PRODUCTIVIDAD DEL BONIATO (IPOMEA BATATAS LAM)
IMPACT OF DIFFERENT SOIL PREPARATION SYSTEMS ON SOME PHYSICAL-MECHANICAL PROPERTIES OF THE SOIL AND THE SWEET POTATO (IPOMEA BATATAS LAM) PRODUCTIVITY
Autores:
Pedro Antonio Rodríguez-Fernández, pedroarf@fiq.uo.edu.cu. Universidad de Oriente, Santiago de Cuba, Cuba.
Daniel Font-Rodríguez. Universidad de Oriente, Santiago de Cuba, Cuba.
RESUMEN
La investigación se desarrolló en la UBPC '40 Aniversario del Desembarco del Granma', Empresa Hortícola Santiago, municipio Santiago de Cuba. El objetivo fue evaluar el efecto de cuatro sistemas de labranza del suelo: Laboreo tradicional con tracción mecánica (T1), Laboreo tradicional con tracción animal (T2), Laboreo mínimo multiarado 6 en 1 y surca con tracción animal (T3) y Laboreo mínimo surca con tracción animal (T4), sobre algunas propiedades físico-mecánicas y la productividad del boniato (Ipomea batatas Lam), clon CEMSA 78-354, en un suelo clasificado como Fluvisol con textura loam arenoso. Se empleó un diseño completamente aleatorio con los cuatro tratamientos antes referidos y cuatro réplicas. Los datos experimentales para cada variable respuesta fueron sometidos a análisis de varianza de clasificación simple y comparación múltiple de medias mediante la Prueba de Tukey para p= 1%. Los resultados revelaron que el sistema de laboreo mínimo (T3) mejora significativamente las propiedades físico-mecánicas del suelo y el rendimiento del cultivo.
Palabras clave: boniato, sistemas de labranza.
ABSTRACT
The research was conducted in the Horticultural Company "Santiago", in Santiago de Cuba. Its objective was to evaluate the effect of four tillage systems: traditional tillage using mechanical traction (T1), traditional tillage using animal traction (T2), minimum tillage multi-plow 6 in 1 and animal-drawn plow (T3) and minimum tillage with animal traction plows (T4) on some physical and mechanical properties of the soil and the sweet potato (Ipomoea batatas Lam) CEMSA 78-354 clone productivity, in a soil classified as Fluvisol with a sandy loam texture. It was used a completely randomized design with the four treatments aforementioned, and four replications. Experimental data for each response variable were subjected to variance analysis of simple classification and the Tukey's multiple comparison mean for p = 1%. The results revealed that the system of minimum tillage (T3) significantly improved the physical-mechanical properties of the soil and hence, the crop yield.
Key words: sweet potato, tillage systems.
INTRODUCCIÓN
La labranza del suelo es crucial para el crecimiento de las plantas y el rendimiento de los cultivos. Los beneficios de una buena labranza incluyen una adecuada aireación para el desarrollo de las raíces, buen movimiento del agua en el suelo (infiltración, percolación y drenaje), conveniente regulación de la temperatura del suelo para el desarrollo de las raíces y el crecimiento de las plantas y adecuada retención de humedad para uso de estas. Quizás el atributo más importante del suelo, que podría asegurar estos beneficios, es su espacio poroso (Aluko y Koolen, 2001, pp. 45-54).
Uno de los grandes inconvenientes de la intensificación de la agricultura es la degradación de las propiedades físicas de los suelos. Los agricultores que practican una agricultura intensiva son los primeros en sufrir los perjuicios de los suelos extremadamente compactados, en los que la porosidad de los mismos es un importante factor a la hora de evaluar y delimitar la alteración y degradación de su estructura (Alarcón, 2003).
En los últimos años, se ha tomado conciencia de que los factores que limitan la capacidad agroproductiva de los suelos se derivan del fenómeno de degradación física que estos han experimentado. Esto último es consecuencia de la aplicación de sistemas de manejo intensivo con tecnologías altamente productivas, como la mecanización. El conocimiento de las propiedades físicas del suelo permite evaluar los efectos de actividades agrícolas fundamentales, como la mecanización y el manejo adecuado, para garantizar la conservación del suelo y el agua, especialmente desde el punto de vista de la sostenibilidad de este recurso ( Ohep y Marcano, 2003, pp. 10-14).
La degradación del suelo, provocado por el paso reiterado de las máquinas, hace que en los últimos años se esté produciendo un progresivo abandono del laboreo convencional a favor del empleo de técnicas en las que esta degradación se reduzca o incluso se anule (Blanco, 2007, pp. 68-73).
Las tecnologías de labranza reducida presentan ventajas sobre las tradicionales, ya que permiten mejorar las propiedades físicas del suelo, reducen el número de labores, equipos mecánicos y fuerza humana necesaria para preparar el suelo; así como el consumo de combustible (Paneque y Soto, 2007, pp. 17-21). Sin embargo, la adopción de estas tecnologías de laboreo para el cultivo del boniato no ha merecido la debida atención por parte de los investigadores, mientras que los productores, por otro lado, siguen aferrándose a las tecnologías tradicionales de producción, mediante la combinación de la energía mecánica y la tracción animal (Parra, 2009).
Según Leyva y Parra (2003), todos los aspectos relacionados anteriormente demuestran que la labranza tradicional es una tecnología obsoleta, que impide el control de los problemas de degradación de suelos existentes en Cuba, por lo que su uso tendrá que ir disminuyendo en la medida en que se desarrollen nuevos sistemas de labranza.
Dada la importancia, complejidad y costo, la preparación de suelos requiere de la aplicación de tecnologías de laboreo mínimo, que permitan reducir dicho costo y los plazos de ejecución, así como mejorar la conservación de los suelos. Sobre la base de estos principios, actualmente en el mundo se desarrollan diferentes sistemas de laboreo, que emplean diferentes combinaciones de órganos de trabajo, máquinas y aperos. En los últimos años se está generalizando la utilización de un sistema de laboreo mínimo basado en el empleo del escarificador con saetas, conocido como 'Multiarado', el cual ha dado buenos resultados en suelos ligeros y medios en algunos cultivos (Leyva).
Este trabajo tiene como objetivo general evaluar el efecto de cuatro sistemas de labranza del suelo sobre algunas propiedades físico-mecánicas y la productividad del boniato (Ipomea batatas Lam),
Como objetivos específicos:
- Determinar las propiedades físico-mecánicas: textura (arena, arcilla, limo) y porosidad total.
- Determinar el rendimiento comercial.
- Evaluar el efecto económico de los tratamientos.
MATERIALES Y MÉTODOS
La investigación se desarrolló en la finca hortícola de la Unidad Básica de Producción Cooperativa (UBPC) '40 Aniversario del Desembarco del Granma', perteneciente a la Empresa Hortícola Santiago, municipio Santiago de Cuba, Consejo Popular 'Abel Santamaría'.
Se investigó en el cultivo del boniato (Ipomea batatas Lam), clon CEMSA 78-354. Se montaron dos experimentos: en la época de frío (septiembre 2008 a febrero 2009), que es el período óptimo, con una distancia de siembra de 0.90 m de camellón por 0.23 m de narigón; y en la campaña de primavera, comprendida entre marzo y agosto de 2010, que es el período no óptimo, con una distancia de siembra de 0.90 m por 0.30 m. Las posturas fueron plantadas sobre el camellón a una profundidad de 7-10 cm, con lo cual quedan enterradas las ⅔ partes de la semilla agrícola. El cultivo precedente fue quimbombó (Abelmoschus esculentus L.) en ambas campañas.
El suelo donde se realizó la investigación aparece clasificado como Fluvisol, según la Nueva Clasificación Genética de los Suelos de Cuba (Hernández, 1999, p. 65),(ONE, 2006), (FAO, 2006).
El diseño experimental utilizado fue completamente aleatorio, con 4 tratamientos y 4 réplicas.
Tratamientos utilizados y metódicas de trabajo
|
No. |
Descripción |
|
1 |
Laboreo tradicional con tracción mecánica |
|
2 |
Laboreo tradicional con tracción animal |
|
3 |
Laboreo mínimo con tracción animal multiarado 6 en 1 y surca |
|
4 |
Laboreo mínimo con tracción animal surca |
Textura
Se determinó según la técnica orientada por el MINAZ-INICA (1999), que consiste en la separación de las partículas mecánicas del suelo, atendiendo a su tamaño; para lograrlo se emplearon tamices metálicos.
Arena: son las partículas más gruesas que componen el suelo. Su tamaño máximo es de 2 milímetros.
Limo: su tamaño es intermedio, de 50 micras.
Arcilla: es la partícula más fina que compone el suelo. Su tamaño máximo es de 2 micras.
Determinación de la porosidad total
La determinación de la porosidad total está dada por la relación que existe entre la densidad aparente y la densidad real del suelo, expresada en porcentaje. Puede obtenerse a través de la expresión.
Rendimiento comercial (t. ha-1)
Se pesaron todos los tubérculos del área experimental a partir de la sumatoria de todas las cosechas. Se empleó una balanza comercial.
Análisis estadístico de los datos experimentales
Los datos particulares obtenidos para cada variable respuesta y experimento fueron evaluados estadísticamente mediante análisis de varianza de clasificación simple para muestras de igual tamaño, y para docimar diferencias entre tratamientos. Se utilizó la prueba de Tukey para p= 1 %. En todos los casos se emplearon programas profesionales computarizados, según Hintzc (2001).
Valoración económica de los resultados
Para determinar el efecto económico de los tratamientos se utilizaron los indicadores recomendados por la Facultad de Economía y Contabilidad de la Universidad de Oriente de Santiago de Cuba, Cuba.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las características físicas del suelo son una parte necesaria en la evaluación de la calidad de este recurso, ya que no se pueden mejorar fácilmente (Singer y Erwing, 2001, pp. 271-298). Dentro de estas propiedades se encuentran la textura, porosidad, etc., que son afectadas por sistemas inadecuados de labranza, y tienen que ver con el comportamiento volumétrico del suelo, propiedades íntimamente ligadas a la estructura de este.
Textura
La textura es uno de los elementos más importantes del suelo por la estrecha relación que guarda con muchas propiedades físico-químicas, razón por la cual incide determinantemente en su fertilidad (Cairo y Fundora, 2007, pp. 153-188),Rodríguez, 2011, p. 187).
Tabla 1. Composición de la textura del suelo investigado
|
Componente |
Datos en % |
||
|
Antes de la labranza |
Después de la labranza |
||
|
0-10 cm |
10-20 cm |
||
|
Arena |
49.5 |
48.4 |
51.6 |
|
Limo |
45.9 |
45.5 |
41.7 |
|
Arcilla |
3.3 |
6.7 |
8.4 |
La textura es una propiedad poco variable en el tiempo. En el área experimental, debido a que los manejos evaluados se ubicaron con topografía uniforme y adyacente entre sí y las condiciones del clima fueron similares para ambos experimentos, el suelo presentó el mismo perfil, con texturas francas; lo cual indica una morfología de perfil similar. De acuerdo con la composición de la textura del suelo, este se clasifica como un loam arenoso. Este tipo de suelo es muy poroso, bien aireado y absorbe el agua con mucha facilidad (Cairo).
En los manejos con uso agrícola los contenidos de arcillas fueron bajos (menores del 20 %), por lo cual, unido al alto contenido del limo (alrededor del 50 %), predominó la fracción arenosa en este tipo de suelo, ya que debido al uso agrícola las partículas de limo y arcillas se erosionan más fácilmente al no existir cobertura vegetal.
El predominio de la fracción más gruesa sobre el resto de las fracciones es una de las características típicas de estos suelos, clasificados como Loam arenosos; sin embargo, después de la labranza, se producen ligeros cambios de textura, localizados sobre todo en la superficie del suelo, que provocan la disminución de la fracción de arcilla, que es lixiviada hacia las capas inferiores. Resultados similares obtuvieron León, Hernández, Peña, Riverol y Bernal (2005, pp. 28-45) al caracterizar un suelo de similares características físico-mecánicas.
Porosidad total (%)
La porosidad es una propiedad que guarda mucha relación con la humedad y el contenido de aire del suelo, ya que los poros determinan hasta el 50% de su volumen (Warrick, 2002, p. 389).
Antes del laboreo se realizó un muestreo aleatorio de toda el área experimental, se obtuvieron datos comprendidos desde 50.84, 51.81, 50.21, 51.41 %.
Los resultados de la porosidad total en la profundidad de 0-10 cm están recogidos en la tabla 2. Se encontraron diferencias estadísticas entre los tratamientos. El T1 fue el de mayor media en ambos períodos experimentales. Los T2 y T3 fueron estadísticamente iguales para ambas épocas, mientras que la menor media se obtuvo en T4 para uno y otro períodos investigados.
En el caso de T1, el efecto de arado es la desagregación del suelo, lo cual causa el predominio de agregados pequeños y el incremento de la microporosidad, al mismo tiempo que disminuye la macroporosidad y restringe la aireación del suelo. Los agregados resultantes del primer paso del arado de discos se rompen con un segundo pase del equipo en dirección diferente a la inicial, a manera de grada; lo que provoca desagregación e incremento en la microporosidad, con la disminución de la infiltración y el intercambio gaseoso. Además, puede incrementar, al momento de la labranza, la porosidad y la aireación; lo que concuerda con lo planteado por León et. al., y Rodríguez (2011), quienes reportan comportamientos similares para este indicador.
El caso contrario ocurre en T2 y T4 donde el suelo es volteado con la vertedera, sin causar fraccionamiento de los agregados resultantes; por lo que los valores obtenidos en la experiencia coinciden con lo planteado por Napoleón et al. (2008).
A pesar de que el T3 no ha sido el de mayor media estadística, puede considerarse como el que mejor conserva las propiedades del suelo, pues este tipo de laboreo no desorganiza los estratos o capas que se han formado durante la génesis natural del suelo, ya que no invierte el prisma y, sin embargo, aumenta significativamente su porosidad, descompacta e incrementa la formación de agregados y poros.
Tabla 2. Efecto de los tratamientos sobre la porosidad total %
|
Tratamientos |
0-10 cm |
10-20 cm |
|||
|
Período |
Período no |
Período |
Período no |
||
|
No. |
Descripción |
||||
|
1 |
Laboreo tradicional con tracción mecánica |
54.0400 A |
52.4012 A |
52.6700 A |
51.4300 A |
|
2 |
Laboreo tradicional con tracción animal |
51.3200 B |
50.8600 B |
51.0800 B |
50.2100 B |
|
3 |
Laboreo mínimo multiarado 6 en 1 y surca |
50.6900 B |
50.4000 B |
50.5600 B |
50.4100 B |
|
4 |
Laboreo mínimo surca |
50.2900 C |
50.2100 C |
51.4900 B |
51.1025 A |
|
ES Media |
4.001340 |
0.195156 |
0.051349 |
0.185361 |
|
|
CV (%) |
0.3206 |
1.5316 |
0.3995 |
1.4591 |
|
|
Tukey |
0.1902 |
0.8977 |
0.2362 |
0.8527 |
|
Letras iguales para (p<0,01) no difieren estadísticamente
La labor de aradura puede ser profunda porque, al no mezclar los estratos, procura que el suelo esté en condiciones de aireación y alta porosidad, tenga una estructura con agregados, que permitan el fácil acceso de las raíces a los nutrientes, y otras propiedades favorables al desarrollo de las plantas, tal y como señalaron ServadioMarsili, Pagliai, Pellegrini, Vignozzi, (2001, pp. 143-155), Cadena y Gaytán (2004),Suárez, Ríos y Sotto (2005),Castillo (2009),Gil (2009), Parra (2009).
En la profundidad de 10-20 cm se observan diferencias significativas entre las porosidades promedios de los sistemas de labranza, tal y como se refleja en la tabla 2.
En este caso, la mayor porosidad correspondió a T1 para ambos períodos, con diferencias para el resto de los tratamientos, excepto T4 para el período no óptimo, que resultó ser también el de mayor media. T2 y T3 fueron estadísticamente iguales para ambos períodos, coincidiendo con el T4 para el período óptimo.
El aumento observado en forma gradual a partir de los 10 cm de profundidad en T4 por la acción del arado de vertedera pudiera estar asociado al peso de las capas superiores, pues las partículas más finas, producto de la fuerza de gravedad, migran hacia las capas más profundas por un rompimiento de la porosidad estructural.
Rendimiento comercial (t. ha-1)
En la actualidad los rendimientos del boniato no sobrepasan las 12 t. ha-1 y la mayor parte de las veces no llegan ni a 6 t.ha-1; generalmente, como consecuencia de la aplicación de una práctica agrícola deficiente o el ataque del Cylas fornicarius var. elegantulus (tetuán) entre otras causas (López, M, Vázquez y López, R., 1995, p. 312).
Tabla 3. Efecto de los tratamientos sobre el rendimiento total (t. ha-1)
|
Tratamientos |
Período óptimo |
Período no óptimo |
|
|
No. |
Descripción |
||
|
1 |
Laboreo tradicional con tracción mecánica |
3.1095 D |
3.5095 C |
|
2 |
Laboreo tradicional con tracción animal |
3.2315 C |
3.8470 B |
|
3 |
Laboreo mínimo mutiarado 6 en 1 y surca |
3.6315 A |
4.8225 A |
|
4 |
Laboreo mínimo surca |
3.2830 B |
3.8620 B |
|
ES Media |
1.0012916 |
6.000591662 |
|
|
CV (%) |
1.3629 |
0.7351 |
|
|
Tukey |
0.0462 |
0.0301 |
|
Letras iguales para (p<0,01) no difieren estadísticamente.
En la tabla 3 aparecen los resultados del rendimiento para cada tratamiento. Existen diferencias significativas entre ellos, se aprecia un aceptable incremento del rendimiento del cultivo y que la plantación en el período no óptimo (primavera) obtuvo el mayor rendimiento para T3; lo cual fue la mayor media para ambos períodos experimentales, pues superan estadísticamente al resto de los tratamientos; seguido por el T4, que se comportó estadísticamente igual para ambas épocas de siembra. Similar comportamiento estadístico lo tuvo T2 para el período no óptimo, y la de menor media estadística fue el T1 para ambas épocas de siembra.
En el caso del T3, la acción del multiarado de no intervención sobre el prisma de suelo mejoró considerablemente las propiedades físico-mecánicas de este, seguidos por el T4 y el T2; para el primer caso, por el trabajo del arado de vertedera en la labor de surca y para el segundo, mediante la labor de vertedera y grada.
El mayor rendimiento correspondió a la tecnología de laboreo mínimo T3 (multiarado 6 en 1 y surca con tracción animal), que fue superior a los demás tratamientos, con incrementos de 9.30-20 %; 11-20 %; 14-27 % con respecto a T4, T2, T1 respectivamente, en ambos períodos experimentales. El menor valor correspondió a la tecnología tradicional con tracción mecánica.
Los resultados alcanzados en T3 (10.8945 y 14.4675 t. ha-1) son apenas el 30 % de las potencialidades de rendimiento del cultivo: 43 a 48 t. ha-1, (INIVIT-ACTAF, 2007, p10). Estos resultados fueron superiores en un 108-144 % al mínimo establecido por el Ministerio de la Agricultura en Cuba: 10 t. ha-1 (MINAG, 2001) y de 171 a 228 % según la media de Cuba en los últimos años (Morales et al., 2003) Rodríguez y Casanova, 2005); asimismo, se incrementó un 234% en el período óptimo y un 313 % en el período no óptimo con respecto al rendimiento promedio en la provincia Santiago de Cuba en los últimos años (MINAG, 2011; ONE, 2010). También hubo un aumento en un 279 % en el período óptimo y un 373 % en el período no óptimo superior a los mejores resultados alcanzados con la tecnología tradicional en la empresa y en el área donde fue realizada la investigación, (Pérez, 2008). Los restantes tratamientos fueron inferiores a este valor.
Lo anterior permite aseverar lo planteado por Morales et al. quienes señalaron que uno de los objetivos principales del programa de mejoramiento era la obtención de clones que se adaptaran bien a las condiciones de primavera y que produjeran todo el año, dada la importancia de este cultivo para la rotación con otros que solo se desarrollan en la época de frío (período seco).
Valoración económica
En las tabla 4 se expresa el comportamiento de los indicadores económicos para ambos períodos de siembra.
Tabla 4. Comportamiento de los indicadores económicos para ambos períodos experimentales (seca u óptimo y lluvia o no óptimo)
|
T |
Seca |
LLuvia |
Óptimo |
No óptimo |
Óptimo |
No óptimo |
Óptimo |
No óptimo |
Óptimo |
No óptimo |
Óptimo |
No óptimo |
|
CP $/ha |
CP $/ha |
G$/ha |
G$/ha |
R % |
R % |
Cv $ |
Cv $ |
Cu $ |
Cu $ |
B/C |
B/C |
|
|
1 |
2152.37 |
2 102.16 |
2172.93 |
2 990.64 |
100.96 |
142.2 |
0.50 |
0.41 |
0.66 |
0.54 |
1.01 |
1.42 |
|
2 |
2 064.81 |
2 014.64 |
2194.59 |
3 049.16 |
106.29 |
151.3 |
0.48 |
0.39 |
0.64 |
0.52 |
1.06 |
1.51 |
|
3 |
1998.52 |
1 948.31 |
2788.28 |
4 411.00 |
139.51 |
226.4 |
0.42 |
0.30 |
0.55 |
0.40 |
1.40 |
2.26 |
|
4 |
1 965.12 |
1 914.91 |
2122.78 |
4 227.90 |
108.02 |
220.7 |
0.48 |
0.41 |
0.63 |
0.55 |
1.08 |
2.20 |
Simbología: T (Tratamientos), Cv (Costo por peso), CP (Costo de producción), Cu (Costo unitario), G (Ganancia total), B/C (Beneficio-Costo), R (Rentabilidad).
Los resultados finales que se lograron en esta investigación están en consonancia directa con la valoración económica, después de analizar los resultados de los tratamientos aplicados al cultivo y de relacionarlos con sus principales indicadores productivos.
Al analizar el comportamiento de los indicadores económicos se infiere que en la medida en que disminuyen las labores de preparación del suelo se reducen los gastos por este concepto.
Los resultados arrojaron que para los dos períodos experimentales, después de la valoración realizada, el tratamiento 3 (multiarado 6 en 1 y surca con tracción animal) logró el mayor valor de la producción, pues se obtuvieron con este las mayores ganancias. Lo anterior confirma que cuando se aplica la tecnología de laboreo mínimo en la preparación del suelo se logra un menor efecto detrimental sobre este y una menor cantidad de viajes sobre el campo; lo cual proporciona como resultado ahorros sustanciales en los costos variables entre un 40 y 50 %, en comparación con las operaciones convencionales. Además, permite reducir sustancialmente los procesos de degradación del medio ambiente, tales como compactación, erosión, pérdida de la materia orgánica, emisión de gases tóxicos, consumo energético hasta un 80 %, en comparación con los métodos convencionales.
CONCLUSIONES
El sistema de laboreo mínimo (T3) mejora significativamente las propiedades físico-mecánicas del suelo, seguido del (T4), con respecto a los tradicionales (T1) y (T2); lo cual favorece el desarrollo del cultivo investigado.
El rendimiento del cultivo fue superior en el sistema de laboreo mínimo con multiarado 6 en 1 y surca (T3) (10.8945 y 14.4675 t. ha-1). Este rendimiento fue mayor que los demás tratamientos, con incrementos de 9.30-20 %, 11-20 %, 14-27 % con respecto a (T4), (T2), (T1) respectivamente. El menor valor correspondió a la tecnología tradicional con tracción mecánica.
El sistema de laboreo mínimo con multiarado 6 en 1 y surca (T3) presentó el mejor resultado, al obtener mayor rendimiento total y menor gasto; asimismo, las ganancias totales son superiores: 2788.28 $/ha y 4 411.00 $/ha para ambos períodos respectivamente; lo cual muestra un índice de rentabilidad de 139.51 y 226.4 %. Además, el indicador costo por peso se redujo 0.42 y 0.30 $, al igual que el costo unitario 0.55 y 0.40 $, y la relación beneficio costo fue mayor 1.40 y 2.26.
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Recibido: abril de 2010
Aceptado: agosto de 2011
Ciencia en su PC. Revista electrónica editada por MEGACEN, Centro de Información y Gestión Tecnológica de Santiago de Cuba. Cuba.