Agua–Suelo–Clima

 

Características del suelo en respuesta al uso de la herramienta de labranza conservacionista Paraplow Rotatorio

 

Soil characteristics affected by using the new conservationist tillage tool rotary Paraplow

 

Daniel Albiero^*, Antonio J. da Silva–Maciel, Renan D. Tunussi

 

Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas, FEAGRI/ UNICAMP. Cidade Universitaria Zeferino Vaz, Caixa Postal 6011, Barão Geraldo, Campinas, CEP: 13083–875, São Paulo, Brasil. * Autor responsable: (daniel.albiero@gmail.com).

 

Recibido: Mayo, 2010.
Aprobado: Febrero, 2011.

 

Resumen

Actualmente tienen gran importancia los sistemas de preparación del suelo con características conservacionistas, preservando el suelo y el ambiente. Con este fin se desarrolló el Paraplow Rotativo, una nueva herramienta conservacionista de preparación del suelo en la cual se añadió una azada rotativa vertical con un Paraplow de tracción. El objetivo de este estudio fue evaluar las características de la faja de plantío generada por la nueva herramienta de preparación de suelo conservacionista Paraplow Rotativo. El análisis de los resultados muestra que el Paraplow Rotativo produce una faja bien preparada de suelo que posee características ideales para la siembra de semillas, caracterizada por una anchura superficial pequeña y subsuperficial grande, lo que significa una menor exposición del suelo superficial a la erosión.

Palabras clave: Paraplow, herramienta de preparación del suelo, siembra conservacionista.

 

Abstract

Soil preparation systems with conservationist features aimed at preserving soil and environment are currently very important. To this end, the Rotary Paraplow was created; namely, a new conservationist tool for soil preparation in which a vertical rotary hoe with a traction Paraplow was added. The aim of this study was to evaluate the characteristics of the planting strip generated by the new conservationist tool for the preparation of soil, the Rotary Paraplow. The analysis of the results showed that the Rotary Paraplow produces a well–prepared soil strip that has ideal characteristics for sowing seeds, characterized by a small surface and large subsurface width, which means less exposure of topsoil to erosion.

Key words: Paraplow, soil preparation tool, conservationist tillage.

 

INTRODUCCIÓN

Las herramientas de preparación del suelo para conservar las condiciones iniciales del suelo son importantes para evitar la erosión y conservarlo. En las nuevas herramientas de preparación del suelo se debe comprobar experimentalmente sus ventajas y limitaciones. Las formas intermediarias de preparación conservacionista tienen efectos intermediarios entre la siembra directa y labranza convencional (Kladivko, 2001).

Según la SSSA (2005), el Paraplow es un tipo de subsolador diseñado para aumentar la resistencia a la rotura del suelo en la dirección lateral, sus hojas están inclinadas en un ángulo frontal y lateral de 45° que provocan la elevación del suelo. Esta acción causa una ruptura a lo largo de las líneas naturales de debilidad de los suelos (Fogarty, 1984). Para mejorar el rendimiento Chang (2010) desarrolló un tipo rotatorio, que es una fusión de una fresa vertical y un Paraplow convencional. La fresa vertical permite una mejor movilidad en el subsuelo y con ello una mayor penetración de agua, mientras que el Paraplow sólo afecta al suelo en posición horizontal sin invertirlo, manteniendo los residuos en la superficie del suelo de cultivo y formando una cubierta (Albiero, 2008). Según Maciel y Albiero (2007), el Paraplow Rotativo es una nueva herramienta para preparar la línea de siembra con una práctica de conservación de la plantación en tiras.

El Paraplow Rotativo tiene una acción volumétrica en el subsuelo y sus cuchillas, debido a su geometría específica, generan una ruptura del suelo en su ángulo natural de grietas, las cuales están en la región del cuerpo de suelo que tiene menos resistencia. Debido a la rotación del Paraplow Rotativo se causan vibraciones con una gran cantidad de componentes de frecuencia (Kataoka y Shibusawa, 2002), que corresponden a la variación de la resistencia al corte del suelo debido a la presencia de grietas en las regiones. Según Maciel y Albiero (2007) el Paraplow Rotativo se puede usar en la preparación de líneas de siembra para el sistema de siembra en fajas. En dicho sistema el habitat de la flora y fauna del suelo es destruido sólo parcialmente (Geissen et al., 2003).

Por tanto, el objetivo del presente estudio fue evaluar la faja de siembra formada por la nueva herramienta de preparación conservacionista del suelo, Paraplow Rotativo, que realiza una buena preparación subsuperficial de la línea de siembra y con poco movimiento de la superficie (Albiero, 2008).

 

MATERIALES Y MÉTODOS

La investigación se realizó en el Campo Experimental de la Faculdade de Engenharia Agrícola/UNICAMP, estado de Sao Paulo, Brasil; 22° 48' 57" S y 47° 03' 33" O y altitud media de 640 m. El suelo es un oxisol ortoxe (Freiré, 2006) con textura arcillosa; su composición es 59 % arcilla, 15 % limo, 16 % arena y 10 % materia orgánica. El contenido medio de agua durante el experimento fue constante (20 %). El suelo del lugar del estudio tenía un índice de cono de 1715 kPa y densidad aparente de 1700 kg m^–3; estaba en la parte superior de una rampa con 3 % de pendiente y cubierto con pasto guinea (Panicum maximum Jacq.) y brachiaria (Brachiaria decumbens Stapf).

El Paraplow Rotativo usado en este experimento (Figura 1) tiene tres Paraplows separados a 120°, cuya geometría es la misma presentada por Maciel y Albiero (2007) y Albiero (2008); y la estructura es de acero SAE 1045. Este Paraplow fue accionado por un motocultor Bertolini modelo 318, proporcionado por la Empresa Argos Tech., con un motor diesel monocilíndrico con 12 CV de potencia nominal a 3l4rads (3000 rpm), con dos velocidades para la toma de fuerza (TDP) [VI = 62 rad s^–1 (600 rpm); V2 = 94 rad s^–1 (900 rpm)], acoplado a un chasis porta–herramienta con un reductor de engranajes cónicos con reducción de 1.75:1.

Las variables para evaluar la faja de siembra generada por el Paraplow Rotativo fueron: anchura inferior (AI) de la faja de siembra; anchura superior (AS); profundidad efectiva (P); anchura lateral de fisura (AF); índice de cono de la región que sufrió fisuras (CIF) y región central de la faja preparada (CIC), para comparaciones con el índice de cono original de la superficie antes de la operación (CI0).

Todas las combinaciones operacionales posibles se realizaron para caracterizar la descompactación del suelo, por lo cual el diseño experimental fue completamente aleatorio. Considerando los componentes del experimento [velocidad teórica de avance – Vm = 0.36 y 0.7 ms^–1; profundidad de trabajo – Pr = 0.15 y 0.20 m; y velocidad de rotación – Rot = 36 rad s^–1 (342 rpm) y 54 rad s^–1 (514 rpm)] y las características de operación del motocultor Bertolini 318, hay 2 variaciones con 8 combinaciones operacionales posibles. Cada combinación fue un tratamiento, cada uno con dos repeticiones (16 líneas experimentales). Cada línea tuvo 5 puntos de recolección de datos, con 80 puntos de muestreo de todas las variables. La terminología usada fue: velocidad teórica de avance (VI = 0.36 y V2 = 0.7 ms^–1 ); velocidad rotativa del Paraplow [(Rl = 36 rad s^–1 (342) y R2 = 36 rad s^–1 (514 rpm)]; y profundidad de reglaje de trabajo (Pr1 = 0.15 y Pr2 = 0.20 m). La denominación del tratamiento fue Exyz, donde x es la velocidad teórica, y la rotación de la herramienta, y z la profundidad de reglaje. La metodología para obtener los datos fue la citada por Albiero (2008).

En este estudio los datos fueron evaluados por dos métodos: estadística descriptiva (media aritmética; desviación estándar; coeficiente de variación; amplitud; máximo; mínimo; simetría; curtosis) y análisis de variancia (prueba F; p≤0.05). Como prueba de normalidad de las distribuciones de medias se usaron las medidas de curtosis y simetría, adoptando como valores para rechazo de la normalidad: curtosis (k>2 o k< – 2); simetría (g>2 og<–2).

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis de los resultados muestra una óptima configuración del surco preparado, según Maciel y Albiero (2007) El Paraplow Rotativo genera una pequeña faja superficial preparada y una gran faja sub–superficial con fisuras transversales a la línea de suelo preparado, combinada con un ancho mayor en la base del surco mayor, formando un trapecio (Figura 2).

Los datos de anchura superior del surco, anchura inferior, profundidad efectiva y anchura lateral de las fisuras se muestran en los (Cuadros 1 a 4) (2, 3). El ancho de las líneas de suelo fue 0.12 a 0.13 m superior y 0.2 a 0.22 m inferior, formando un trapecio de altura media (0.12 a 0.17 m), según el reglaje de la máquina. Las fisuras tuvieron una anchura media de 40 a 45 cm formando dos trapecios invertidos, uno de cada lado del área trabajada. Todos los datos presentaron un gráfico de probabilidad normal de residuos lineares, comprobando una distribución normal.

La prueba F no mostró una diferencia estadística significativa (p>0.05) entre la anchura superior y la inferior porque se usó la misma herramienta en todos los tratamientos. Entre las medias de profundidad efectiva y anchura de las fisuras hubo una diferencia estadística significativa (p≤0.05), pero la diferencia fue poca debido a las distintas configuraciones operativas adoptadas probando dos profundidades de reglaje.

El análisis de los datos (Cuadros 1 a 4) (2, 3) muestra que el Paraplow Rotativo alcanzó el objetivo de una faja bien preparada con profundidad suficiente para sembrar los cultivos seleccionados (frijol, Phaseolus vulgaris L.; maíz, Zea mays L; soya, Glycine max L.; mamona, Ricinus communis L). Esto muestra la propagación de fisuras generadas en el suelo debido a las acciones dinámicas de la rotación del Paraplow Rotativo, según las fases de propagación de fisuras descritas por Karmakar y Kushwaha (2005).

Lo anterior confirma las conclusiones de Albiero (2008) quien indica que la Paraplow Rotativo produce una gama de suelos bien preparados que poseen características ideales para sembrar semillas, con un ancho superficial pequeño y un ancho del subsuelo grande. Esto significa una menor exposición de la superficie del suelo a la erosión, y un área mayor de tierra bien preparada para plantar raíces en el subsuelo, así como una gran anchura de las grietas laterales a lo largo de la franja de plantación, lo cual mejora la infiltración del agua en el suelo (Maciel y Albiero, 2007).

Los datos para índice de cono original, índice de cono de la región central de la fisura e índice de cono de las fisuras están en los Cuadros 5 a 7 (6). El estrato de profundidad del suelo analizado fue de 0 a 10 cm. Antes y después de la operación hubo una diferencia estadística significativa entre las medias (p≤0.05). Antes de la operación hubo diferencias entre la medias del índice de cono original en las regiones, confirmando la gran variabilidad del suelo. Esta tendencia se observó después de la operación y muestra la gran diferenciación de los índices de cono de la región de fisuras.

El índice de cono original tuvo una reducción drástica (Cuadro 7) después del Paraplow Rotativo; así, entre la anchura superior de la faja experimental, alrededor de 12 cm, este índice de cono disminuyó (2 a 10 kPa). Este efecto se atribuye a la acción de subsolado volumétrico del Paraplow Rotativo; Zhang et al. (2001) concluyen que los suelos arcillosos que sufren estrés severo de corte tienen una disminución significativa en la resistencia a la penetración del agua. La rotación de la Paraplow Rotativo amplifica estas acciones debido las vibraciones que el suelo recibe en cada corte rotatorio porque, según Kataoka y Shibusawa (2002), el suelo se corta periódicamente y puede haber cambiado la dirección debido a la rotación de la cuchilla, ampliando las acciones de las fracturas y la hendidura del suelo con mayor amplitud.

Los valores observados en las cercanías de la faja preparada, alrededor de 40 cm, se presentan en el Cuadro 7. Este efecto se atribuye también a la acción de subsolado volumétrico del Paraplow Rotativo. Así, este Paraplow puede ser una óptima solución para casos extremos de compactación, cuando la recomendación de la ASAE (1997) no se cumple con relación al valor máximo para el índice de cono para no limitar el crecimiento de las raíces (2.25 MPa). Al considerar los valores iniciales de índice de cono y los valores resultantes en la faja de 40 cm dañada por fisuras, en esas malas situaciones el índice de cono será reducido hasta valores inferiores al nivel mencionado.

Otra observación interesante es que los datos del Cuadro 7 confirman la afirmación de Justino (2010) de que con los sistemas de labranza mínima, el índice de cono de las grietas superficiales es mayor que aquel en mayores profundidades. Todos los tratamientos con menor profundidad de trabajo tenían índices de cono más altos (Cuadro 7).

Según Maciel y Albiero (2007), el Paraplow Rotativo al operar en un suelo con densidad aparente de 1160 kg m^–1 y un índice de cono de 2600 kPa, usa una potencia total de 2.65 kW para un trabajo a 0.2 m de profundidad con una velocidad de 0.3 ms^–1. En tales condiciones el Paraplow tuvo una tasa de corte de 0.0061 m³ s^–1 lo que representa una potencia específica de 433 kW m³ s^–1.

Una estimación de las potencias utilizadas en los tratamientos con Paraplow Rotativo se puede hacer variando las tasas de corte en función de la profundidad de corte y velocidad de avance, ya que estas variables determinan los datos de los Cuadros 1, 3 y 5: anchura superior, anchura inferior y profundidad efectiva, que son función de la potencia específica propuesta por Maciel y Albiero (2007).

La potencia estimada de los tratamientos con la velocidad de avance 2 fue aproximadamente el doble del que tiene la velocidad 1 (Cuadro 8). Esto es corroborado por la teoría, ya que Halliday et al. (2008) sostienen que la potencia es proporcional a la velocidad de desplazamiento y la fuerza aplicada en una relación lineal.

El tratamiento E1 11 tuvo la menor demanda de energía lo que representa un avance más lento y menor relación de corte. Sin embargo, el tratamiento con alta demanda de energía no fue el E222, que representa el mayor avance de velocidad y la tasa más alta de corte. Esto indica que la rotación de Paraplow Rotatorio tiene una influencia significativa en la potencia requerida (Cuadro 8). Así, el tratamiento E212 tuvo el mayor poder de movilización, mayor profundidad y velocidad de avance, pero la menor rotación de la herramienta. Esta menor rotación puede haber causado un desequilibrio entre la velocidad de avance y velocidad de rotación, provocando un arrastre de la herramienta, aumentando la fuerza de la resistencia a la tracción y la rotación, todo lo cual aumentó la demanda de potencia. Esto concuerda con las conclusiones del Maciel (2010) para la fuerza y el par necesario para operar las azadas rotativas.

 

CONCLUSIONES

El Paraplow Rotativo produce una faja bien preparada de suelo con características ideales para la siembra de semillas. Se caracteriza por una área superficial pequeña y una subsuperficial grande, lo que significa menor exposición del suelo superficial a la erosión y mayor área de suelo bien preparado para raíces de plantas en la superficie. Además tiene una gran anchura de fisuras laterales en la faja de siembra, que permite una mayor infiltración de agua en el suelo. El índice de cono medio en la faja de siembra mostró el efecto descompactador de esta herramienta. En la región central del surco preparado este índice fue 1 % del valor original, mientras que en la región de fisuras fue 10 %.

 

AGRADECIMIENTOS

El primer autor de este trabajo agradece a CAPES, CNPQ y FINEP del Gobierno Federal Brasileño, por la concesión de las becas de estudios y por la financiación del proyecto.

 

LITERATURA CITADA

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