El problema de compactación del suelo

Los resultados del Cuadro 2 indican que en promedio los valores de densidad aparente (DA) en el subsuelo superan en 0.14 g cm³ a los de la superficie, y esta diferencia, es estadísticamente significativa (Prob. 0.00006). También en el subsuelo se presentaron los valores mínimos y máximos más altos de DA.

En el Cuadro 3 se observa que 65.5% de los sitios presentan compactación superficial debido a que el valor de DA determinado, es mayor que el valor considerado como ideal para cada clase textural (^{USDA, 1999}). El 12% se ubica en una situación, donde podría haber afectaciones para el crecimiento radicular y 1.7% la compactación presenta restricciones para el crecimiento de las raíces de los cultivos. Cabe señalar que en la totalidad de los sitios se observó un encostramiento en los primeros 5 cm de profundidad, definido por ^{FAO (2016)}, como la formación de una delgada capa impermeable en la superficie del suelo.

En la profundidad de 20-40 cm, la DA de 86.4% de los sitios están por encima del valor considerado como ideal. De igual manera, los porcentajes de sitios en los cuales podría haber afectaciones y restricciones en el crecimiento radicular aumentan hasta 29 y 24.4%, respectivamente. Este problema es reportado por la ^{FAO (2016)}, como “piso de arado” causado por la disminución del volumen de poros como consecuencia de la compactación, lo cual se refleja en una mayor densidad aparente (Cuadro 4).

Zonificación y magnitud espacial de la compactación del suelo

En el Cuadro 5, se observa que en la profundidad de 0-20 cm 83.3% de la superficie presenta problema de compactación en sus diferentes categorías, sobresaliendo la compactación leve en 65% del área, seguida de la compactación moderada 11.7%.

Para la profundidad de 20-40 cm, 94.6% presenta compactación en sus diferentes categorías, sobresaliendo la clase grave 54.1% del área, seguida por la compactación moderada y leve 22.7 y 17.7% del área, respectivamente. Es notorio que en el subsuelo (20-40 cm) además de aumentar la superficie con compactación, es mayor la intensidad del problema, al predominar las categorías de compactación grave y moderada (Figura 2 y 3).

Figura 2 Distribución de la compactación del suelo a la profundidad 0-20 cm. 

Figura 3 Distribución de la compactación del suelo a la profundidad 20-40 cm. 

Los efectos y causas de la compactación

La Figura 4 resume los efectos y causas del problema de compactación. Entre los efectos del “encostramiento” los productores señalaron la inhibición de la emergencia de las plántulas y la disminución de la infiltración del agua en el suelo, lo cual es causa de encharcamientos, escurrimientos y erosión. Esto reduce la capacidad de conservación de humedad en el suelo, y según los productores, provoca que el rendimiento de maíz se reduzca hasta 58% cuando se presenta períodos críticos de sequía. La magnitud de los efectos del “encostramiento” dependen de la textura del suelo, la estabilidad de los agregados, la topografía y las características de precipitaciones pluviales (^{FAO, 2016}; ^{Pfister, 2000}).

Figura 4 Diagrama de causa-efecto del problema de compactación del suelo. 

En lo que respecta al “piso de arado”, tanto su presencia como sus efectos no son percibidos por los productores debido a su dificultad para localizarla. Sin embargo, este tipo de compactación es un problema que limita el crecimiento radicular y la cantidad de aire y agua de que disponen las raíces (^{Herrick y Jones, 2002}). También empeora las condiciones de vida para los organismos al formar capas impermeables dentro del suelo e inhiben los ciclos de nutrientes y de agua (^{Benzing (2001)}.

Cabe señalar que entre los indicadores de una mala salud del suelo resaltan la presencia del sellado y encostramiento, de erosión y de compactación en el subsuelo (^{FAO, 2016}).

Entre las principales causas del problema de compactación en la zona de estudio, se identificaron el laboreo de los suelos con maquinaria, el pisoteo del ganado, el bajo contenido de materia orgánica y el origen de los suelos.

Laboreo de los suelos

La preparación del suelo con maquinaria es una de las prácticas más arraigada en el ejido Nuevo México, al ser practicada por 100% de los productores. El 72% realiza un paso de rastra y 22% un arado y una rastra, o bien, dos rastras (Figura 5). No se observaron diferencias estadísticas en los valores promedio de DA entre los tipos de laboreo del suelo en las profundidades de 0-20 cm (Prob.= 0.2186) y de 20-40 cm (Prob.= 0.7635) (Cuadro 6 y 7).

Figura 5 Tipos de laboreo de suelo practicado por los productores. 

Están documentados los efectos negativos que genera la labranza sobre la estructura del suelo, especialmente los efectos destructivos de los implementos de disco. Mientras que una buena estructura requiere del equilibrio entre poros finos, medianos y en menor grado, gruesos, la labranza genera exclusivamente poros gruesos (^{Benzing, 2001}). La labranza intensiva a través de los años tiene un efecto sobre la composición de las partículas minerales (reducción de la fracción arcillosa) y en la disminución del contenido de materia orgánica (^{Nacci y Páez, 1995}). ^{Verhulst et al. (2015)} señala que la labranza tiene efectos muy importantes directos e indirectos sobre la agregación de las partículas del suelo, tales como: rompimiento directo de los agregados y un incremento en el reemplazo de agregados; rompimiento de fragmentos de las raíces e hifas de micorrizas, las cuales son los principales agentes de unión para los macroagregados; se genera una redistribución de la materia orgánica del suelo que influyen en la estabilidad de los macroagregados y al reducir las poblaciones de macrofauna (por ejemplo, lombrices de tierra) disminuye sus efectos potenciales sobre la agregación del suelo.

Otro factor que contribuye a la compactación por laboreo, son las fuerzas de las ruedas de la maquinaria (^{Usaborisut y Niyamapa, 2010}) y los implementos agrícolas usados. Debido a que la preparación del terreno se realiza cuando el suelo esta humedecido, el laboreo tiene un potencial máximo para generar compactación en el suelo. La maquinaria agrícola compacta el suelo en terrenos agrícolas y ganaderos a mayor profundidad que la lluvia y la carga animal. EI arado deja una capa superficial suelta y un subsuelo denso debido a que aplica una presión que oscila entre 0.76 y 0.95 kg cm^-2 (^{Agüero y Alvarado, 1983}).

La labranza del suelo ha adquirido en las áreas maiceras el carácter de espiral destructiva. El laboreo al destruir la estructura del suelo y reducir la materia orgánica, provoca el sellado superficial y la falta de porosidad, en consecuencia, el suelo se endurece y se forma el “encostramiento” cuyos efectos son fácilmente identificados por los productores. Para romper este “encostramiento” recurrente los productores se han visto en la necesidad de mover todos los años el suelo con maquinaria, convirtiéndose esta práctica, en un mal necesario con efectos benéficos de corta duración y dañinos para los suelos conforme pasan los años.

La nula adopción de la labranza cero promovida por los programas de gobierno en años pasados, en gran parte se explica por la presencia de la espiral destructiva. Según los productores con la cero labranza se generan encharcamientos y el cultivo sufre mayores daños cuando se presentan períodos de fuerte sequía. En este sentido, ^{FAO (1993)} señala que los sistemas de labranza cero son menos eficaces en suelos con drenaje interno pobre y en aquellos con problemas de compactación, por lo que sugiere eliminar previamente estas limitantes.

El pastoreo del ganado

El 71% de los productores practican el sistema maíz-ganadería, que consiste en sembrar el maíz al inicio de la temporada de lluvias e introducir al final del ciclo de cultivo y durante el período de estiaje (enero a abril), ganado bovino a pastorear los residuos de cosecha. En el Cuadro 8, se observa que no existe diferencia estadística en los valores promedios de densidad aparente por efecto del pastoreo de ganado en las dos profundidades estudiadas.

Es probable que la falta de influencia del pisoteo sobre la densidad aparente se deba al que el peso del ganado apisona poco sobre un suelo ya compactado, o bien, al bajo contenido hídrico que contiene el suelo cuando es pastoreado (^{Taboada, 2007}). En este contexto, el tránsito y pisoteo del ganado tienen un efecto negativo más severo en el desprendimiento de las partículas del suelo y en la poca integración de materia orgánica al suelo por efecto del consumo de los residuos de cosecha.

El origen del suelo

De las 1 170.4 hectáreas agrícolas con que cuenta el ejido Nuevo México, 63.3% (740.8 ha) se ubican en terrenos que son laboreados con maquinaria y de estos, 64.4% (477 ha) se ubican en suelo de tipo Luvisol y 24.4% (180.75 ha) en Acrisoles, en los cuales fueron distribuidos los puntos de muestreo. Estos tipos de suelos son muy susceptibles de compactarse y formar “piso de arado” cuando son laboreados por mucho tiempo con maquinaria e implementos de discos, ya que sus características de acumular arcilla en el horizonte subsuperficial “Árgico” (^{FAO, 1988}) facilitan el proceso de compactación cuando están humedecidos.

Esta es una de las razones por la que en los suelos analizados se observa una mayor DA en el subsuelo asociada a la presencia de un mayor porcentaje de arcilla (Cuadro 9). De hecho, en el subsuelo un mayor porcentaje (28%) de sitios se agruparon en suelos con texturas franco arcilloso, franco arcillo limoso, arcilloso, y arcillo limoso, con un mayor contenido de arcillas (Cuadro 4).

La materia orgánica (MO)

En el Cuadro 10 se presentan lo valores de MO clasificados de acuerdo con los criterios señalados en la ^{Norma Oficial Mexicana NON-021-RECNAT-2000} para los suelos volcánicos. Se observa que, tanto en la superficie como en el subsuelo, la totalidad de los sitios muestreados se ubican en la clase de muy baja MO. El valor promedio encontrado en la profundidad de 0-20 cm fue de 1% (±0.51) y de 0.73% (±0.47) para la de 20-40 cm respectivamente, sin haber diferencia estadística entre ambos grupos.

El bajo contenido de MO es un factor estrechamente relacionado con el círculo vicioso generado con el laboreo del suelo y la compactación en la superficie y el subsuelo. Su excesiva mineralización por el laboreo, no solo lleva al endurecimiento, sino también a una menor actividad biológica, al sellado superficial del suelo y a un aumento de la erosión. Se detectaron un conjunto de prácticas inadecuadas de cultivo que realizan los productores. El pastoreo de ganado bovino consume en promedio de 80% de los residuos de cosecha del cultivo de maíz y ocurre en 71% de los sitios estudiados. El número de cabezas que pastorea explica 16% el porcentaje de residuos que queda sobre el terreno (r²= 0.1574). Después del pastoreo 88% de los productores incorporan el rastrojo que queda con un paso de rastra. La quema de residuos es realizada aún por 14% de los productores, y con ella, se elimina totalmente la posibilidad de incorporar materia orgánica al suelo.

Las prácticas anteriores aunadas a la no incorporación de otras fuentes de MO, ha generado un reciclaje insuficiente de residuos orgánicos, que ha traído como consecuencia, un deterioro progresivo del suelo que evidencia una gestión insostenible de la tierra, en virtud que la MO se relaciona con todos los aspectos del suelo, como estructura, capacidad de retener agua, aireación, contenido y disponibilidad de nutrientes, pH, capacidad de intercambio catiónico y a largo plazo incluso en la textura (^{Benzing, 2001}; ^{Carter, 2002}).

Las posibles soluciones

Para detener o revertir la gestión insostenible de la tierra que presentan los productores del ejido Nuevo México y de zonas similares, se requiere de una estrategia integral de carácter correctivo y preventivo que debe tomar como elemento central la elevación de los contenidos de materia orgánica. Basado en el análisis de las causas (Figura 5), se identificaron con los productores de la zona de estudio las posibles alternativas que deberían considerarse para una rehabilitación productiva de los suelos, colocando en primer orden a las medidas correctivas acompañadas de manera permanente por las medidas preventivas (Figura 6).

Figura 6 Alternativas de solución al problema de compactación de suelos. 

Dentro de las medidas de remediación al problema actual de compactación particularmente el “piso de arado”, se proponen dos alternativas para romper la capa endurecida, la primera de manera inmediata a través del subsoleo, y la segunda, de manera gradual con la rotación de cultivos y siembra de cultivos de cobertura, o con la combinación de ambas.

El subsoleo tiene como finalidad romper las capas compactas de suelo para reducir el escurrimiento de agua, incrementar la infiltración de agua, promover aireación, estimular el crecimiento de raíces y el rebrote de plantas ya establecidas, así como promover el establecimiento de nuevas plántulas (^{Barton et al., 1996}; ^{Ibarra et al., 2004}). Evaluaciones realizadas en la zona de estudio han reportado que el subsoleo en comparación con el tratamiento de rastra del productor, incrementó 32% (1.7 t ha^-1) el rendimiento de grano de maíz, 84% la longitud de raíces y 5.1% la altura de plantas El subsoleo al romper la capa compactada, generó mayor porosidad para que las raíces crecieran y las plantas tuvieran mayor oportunidad de absorber nutrientes y aprovechar la humedad que se encontraba a mayor profundidad (^{López et al., 2017}).

Después del subsolado se deben tomar medidas para estabilizar la estructura que se ha aflojado, para ello, en primer lugar, se requiere romper el círculo vicioso suprimiendo o regulando el laboreo del suelo con maquinaria con la práctica de la cero labranza. En segundo lugar, incrementar los niveles de MO en el suelo; a través, de buscar fuentes alternativas de forrajes para evitar el pastoreo de los residuos de cosecha y sensibilizar a los productores para no quemar las parcelas y sembrar cultivos de cobertura.

Las especies promisorias de cultivos de cobertura que han dado muestras de ser potenciales subsoladores biológicos son el pasto Bahía (Paspalum notatum), la gramínea festuca (Festuca elatior), el pasto Guinea (Panicum maximum), la alfalfa (Medicago sativa), el gandul (Cajanus cajan) y el caupí (Vigna unguiculata). El rábano forrajero (Raphanus sativus) y los arbustos fijadores de nitrógeno Tephrosia vogelii, Sesbania sesban y Gliricidia sepium han sido también identificados como potencialmente útiles (^{Barber y Navarro, 1994}).