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1 ISSN 0325-9137

I NTAEstactón Experimental Regional Agropecuaria RAFAELA

... '1 ,

ESTUDIO DE MElODOS

PARA LA DETERMINACION DE ESTABILIDAD ESTRUCTURAL

EN SUELOS DEL CENTRO-OESTE DE SANTA FE (*)

AUTORES

!ng. Agr. Mercedes Gutierrez (* * ) Ing. Agr. José Luis Panigatti (*** )

Est. Mat. Oscar.Quaino (* ** )

(*) Trabajo realizado enla Estación Experimental Regional Agropecuaria del INTA Rafaela.

(**) Pasante - Actualmente becaria de la Cátedra de Edafología, Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Rosario.

(* * *) Técnicos de la Estación Experimental Regional Agropecuaria Rafaela.

PUBLléACION MISCELANEA N~ 1

INTA· República Argentina

Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Estación Experimental Regional Agropecuaria Rafaela

Marzo 1979

'" I

I I

INTRODUCCION

La.degradación de la estructura de,los.suelos depende de factores y condiciones diversas y de interacciones complejas, siendo muy varia .. dos los métodos utilizados para medir esta propiedad física. La meto' dología aplicada para evaluar estabilidad estructural, tiende a ajusta!. se de acuerdo ,a las condiciones zonales.

En el caso particular de este estudio, el área presenta suelos, condi-o dones climáticas y tipo s de explotación y manejo que le son caracte= rísticos.

En el presente trabajo se estudiaron dos métodos que se utilizan para mediciones de rutina, y se buscó la simplificación de uno de ellos pa~ ra lograr un método rápido, económico y de precisión aceptable.

ANTECEDENTES

Son numerosos los intentos realizados para evaluar la estructura del .'. suelo y así expresar cuantitativamente una propiedad dinámica del mis

mo •

. En la mayoría de los trabajos la estabilidad de agregados se determina en medios líquidos.

Bryant et al. (1948), expresan la estabilidad de los suelos en agua, al porcentaje de la muestra original retenida en tamices de malla de 2 y 0, S mm, después de ser sometida al tamizado en húmedo y al secado a 10SoC.

Mullen et al. (1974), determinan estabilidad de agregados efectuando el tamizado en húmedo cont¡:¡.micesdemallade 2,8; 1,0 y O,Smm, pre vio período de estacionamiento en agua. El material retenido én los ta:­mices, una vez secado y pesado, se expresa en p~rcentaje del equiva= lente peso seco de los agregados originales de3 a Smm.

Aplicando-la·teoría establecida' por '·Van Bavel-O 949), De Boot y De Leenheer ,(1958), sos¡tienen quetomando'la"diferencia de'diámetro-p~ so medio entre ,la dis,tribución de los:agregados secos y la distribu-

',. ción de,los 'agregados',estables'húmedos," se obtiene una buena medida de la, e stabilidad' de los' agregados del suelo.

Utilizando ,el método ¡ rápido de la mezcla agua-alcohol para evaluar la . estructura· de diferentes ',tratamientos, culturales, Tallarico (974) en­contró, ,tanto para los, suelos con cultivos anuales extensivos, como

", paraJosocupados por pasturas-permanentes, una correlación positiva altamente significativa entre los resultados 10grado!3 por este método y los que sum:inistraron otros tres más complicados. No obstante, no halló asociación de los valores obtenidos en suelos dedicados a culti­vos intensivos.

El mismo autor en, 1973, comparando varios métodos para evaluar la . estructura,deLsue10,. concluye que.e1 m~todo de De Boot y De Leenheer parad~ter:rrlÍnariestabi1idad de agregados por el cambio de diámetro­peso medio", sería el que presenta'mayorexactitud'para la evaluación. Esto lo fundamenta el hecho de que,este,índice de estabilidad es el que mejor correlaciona con los rendimientos de los .cultivos.

MATERIALES Y METODOS

Se trabajó con muestras superficiales'(2 -:16 cm) de'sue10s Argiudo­les típicos, extraídas de lotes de la Estación Experimental del INTA de Rafaela, afectados con tratamientos diferentes en re1aci6n a su ma nejo, y ellos son:

a) Suelo vir gen: bajo vegetación predor:ninante de gramíneas y sin la brar en los últimos 50 años.

b) Monocultivo: con secuencia de uno a dos cultivos anuales.

c) Rotaciión: con secuencia de cultivos anuales y alfalfa. '

En el suelo con Monocultivo, se tomaron los siguientes manejos: 1) Lino j implantado anualmente con varias labores precedentes; I1) Meli lotus, con secuencia de diferentes cultivos anuales.

-6-

•

En el suelo con Rotación se muestreó un potrero {a} corre'spondiente a una pradera en el cuarto año desde su implantación y otro potrero (b) en el segundo' añode;implantación de' cultivos ap.uales que siguen a un alfalfar de' cuatro años.

En cada,tratarniento se tornaron aLa.zar lQYhue~tras desue10,las que posteriormente fueron mezcladas y desagregadas enJahora:torio.

Los métodos estudiados Jueron:A) agua- ,alcohol; B)Oe Boodty De Leenheer modificado y C) tarnizado en húmedo cOn un solo tamiz.

A) METOPO DEL AGUA-ALCOHOL

En las determinaciones,conagua-a1cohol se efectuaron 6 variantes p~ ra obseryar posibles diferencias aLtipo de secado de las muestras y a la temperatura de procesado:.a) Secadas al aire según elmétodoori ginal y procesadas bajo condicione s de heladera 00 ± 3 OC), laborato­

rio~(25 ~,5°C)y estufa (50~,,5°C),<y b) secadas'enestufa,durante24h a 105°C y procesadas en condiciones similares a las émteliióresi'.

Al material utilizado (agregados, soluciones, pipeta y placa), se lo mantuvo en el ambiente correspondiente por un período mayor de 4 h5: ras" para. a1canzar.una temperatura' constante en el mismo ante s de las determinaciones.

De acuerdo con el método original de De Boodt y De ~enher (967), para suelos compactos, el tiempo de inmersión en la mezcla de agua­alcohol fue 15 minutos, manteniendo las tres partes de los agregados cubiertos por el líquido.

Se efectuaron de 1 a 3 grupos de 12 repeticiones para cada tratamien­to, considerando el índice de estructura corno el porcentaje de agua que contiene la mezcla, en las que el 75% de los agregados resisten a la acción desagregante del líquido, manteniéndose estables •

Para determinar'la destrucci6n de los agregados, se siguieron los criterio s expuesto s en el método de De Boodt y De leenheer (967) ,que son 10 s siguiente s:

1) Ruptura provocada por la explosión que produce el aire al ser des­plazado bruscamente por el líquido. que penetra en los po:r:os del a­gregado.

2) Grietas profundas en los agregados, las que observar en suelos pesados.

Además se incorporó el siguiente criterio:

son más factibles de

3) Pre sencia de un halo continuo debido a la acumulación de microagre gados del suelo, que se desprenden del agregado y se depositan en el fondo de la cavidad que lo s contiene.

Para una mejor visualización, las observaciones se realizaron con una lámpara de 60 W, con posiciones regulables.

A' todas las déterminaciones las llevó a cabo un único operador para ml nimizar diferencias subjétivas en la evaluación.

A los efectos de observar las variaciones que podía presentar el méto­"do al incrementar el número de repéticiones, no se efectuó un mismo

número de grupo de repéticiones para cada porcentaje de la mezcla.

Para observar . .la,influencia-del,tamaño delos'agregados sobre la esta-

,bilidad, éstos fueron separados. Se tamizaron los agregados en seco con tamices de 8 y 4,8 mm y de los agregados que quedaron en el tamiz de 4,8 mm se seleccionaron visualmente aquellos que tenían una medi­

da aproximada a los tamaños extremos, esto es 8 y 4,8 mm.

B) METODO DE DE BOODT y DE LEENHEER MODIFICADO

Se determinó estabilidad estructural con el método de De Boodt y De beenheer' (1958), . con las modificaciones introducidas en el INT A de Ra

faela" que son las siguientes:

a) Se eliminó el humedecimiento para llevar a capacidad de campo.

b) Se suprimió el período de incubación.

c) Se descartó el uso del ta'miz de malla más fina en el tamizado en húmedo.

El tiempo de tamizado en húmedo fue de 5 minutos, según e11llétodo original de De Boodt y De Leenheer (1958).

El tamizado de cada muestra se realizó independientemente para evitar posibles variaciones en los resultados, debidas a la diferencia de tiem

po de colocación de cada juego de tamices en el agua.

- 8 -

" I

..

C) METODO DE' TAMIZADO EN AGUA CON UN SOLO TAMIZ

Las muestras de suelo utilizadas con este método fueron secadas al aire.

Con el suelo de Rotación (potrero a), se llevó a cabo el tamizado en . seco con todas las combinaciones posibles de tamices, de malla de 2; 3,36; 4,8 Y 8 mm, agrupados de dos en dos. Se eliminó la combina­cion de,2 y 3, 36mm,' pues se'producía un alto porcentaje de roturas al manipular agregados-tan pequeños.

Después del,tamizado en seco, la muestra. remanente en el tamiz inf~ rior (entre 70 a-120 g) sepesó y tamizó en húmedo con agua corriente (con un contenido de 2 gil de sales totales) por un período de 5 minu­tos" siguiendo el mismo criterio que en método anterior. Posterior­mente se secaron en estufa (100 -105° C) durante 20~24 horas.

Se determinó la estabilidad de cada muestra expresándola como el po!, . centaje del material remanente en el tamiz, en relación al peso de la muestra original.

Para los suelos con Monoculúvo II (Melilotus) y Virgen, se siguió el mismo procedimiento, utilizando las 'combinaciones de tamices 2-8 mm;' 3,36-8 mm; 4,8-8 mm.' Las restantes combinaciones fueron eli­minadas por quedar poco remanente en los tamices.

En cadasituacio'n de estudio se hicieron 16 repeticiones con cada com binación de tamices, al igual que en el método original.

En el suelo con Monocultivo II y con las combinaciones de 2=8 mm y 3,36-8 mm, se efectuó el tamizado en seco y luego el tamizado en hú­medo con agua destilada yagua corriente para observar si existían di­ferencias en la estabilidad debidas a la concentración de sales del agua corriente.

El presente trabajo se fue ejecutando en etapas, por lo que se realiza­ron ajustes de acuerdo a los resultados que se iban obteniendo.

-9-

1

RESULT ADOS y DISCUSION

Los. resu)tados,logrados con el método del agua-alcohol se consideran independientemente para su análisis, mientras que los obtenidos por

,- el método de De Boodt y De Leenheer modificado y por el tamizado en húmedo con un solo tamiz, se comparan para su análisis y discusión •

.. Los resultados se dan en la misma secuencia que en Materiales y mé­todos, es decir:

a) Método del agua-alcohol b) De Boodt y De Leenheer modificado c) Tamizado en agua con un solo tamiz

A) METODO DEL-AGUA - ALCOHOL

EnJa Tabla; 1, donde se resumen todos,los valores obtenidos, se ob­servan diferencias marcadas en los ·índices de estructura para el su;:, 10 Virgen en relación a·Monocultivo y Rotación. En este caso el mét~ do da,resultados'que perm·iten comparar satisfactoriamente la estabi;

_lidad de,suelosno perturbados y suelos afectados adistintos>tipos de laboreo y manejo. Así en el suelo Virgen se dan índices de 100% en todos los casos,' mientras que ep·los suelos trabajados, los índices están comprendidos en el rango de 20 - 80%.

En ambostra,tamientos de secado. de,las muestras, en estufa y al aire, . no se encu,entran variaciones consis,ten:t:es en los índices de es1!.:ructu­ra por influencia de las tres temperaturas utilizadas en el procesa-

.mientoj las diferencias se deben.principalmente a fluctuaciones en los resultados obtenidos por es.te.método, los que se ponen en evidencia al aumen,tar el número de determinaciones. Esto se observa en los r~ sultados parciales que se muestran en)as Tablas 2 y 3, donde se veri fican las variaciones del número de agregados destruídos al hacer va­rios grupos de d~term.inacionesocon dis,tintos porcentajes de la mezcla agua=alcohol. No se hallaron diferencias entre los dos tipos de secado.

En la. observación de la influencia por ,tamaño de agregados sobre la ,. estabilidad, no se obtuvieron valores. constantes. Los resultados pre­

sentados en la Tabla 3, muestran en algunos caso's el mismo índice p~ ra los tamaños de agregados, y en otros, las diferencias de los índi­ces por tamaño no son comparables. Aquí nuevamente se visualizan las variaciones en los porcentajes obtenidos al realizar varias deter­

minacione s.

-10-

: I --¡ I

.. • ...

Tabla 1: lndi:ces de estructura obtenidos por el método del agua-alcohol, en los distintos t:ra:tamientos (1)

Secado al aire Secado en estufa

Suelos ~.~.~ --

Heladera Laboratorio Estufa Heladera Laboratorio Estufa

Virgen 100 - 100 100 _. 100 100 - 100 100 - 100 100 - 100 100- 100

M ono cultivo 1 ',Lmo) 20 30 40;.30-30 30-20-20 30 30

Rotaci6n CRo,t:r'erob) 20 20 30 30-20 30 30

Rotación (Pot:re,ro a)

8mm 30 ~30 40 40-40-30 30-40-30 30":'30-40 4~8 m'm 40-40-30 30 30-40 .. 40 30-40-30 30 30 .. 40-ª0

Monocultivo ,II (Meli1otu s)

8 mm 50-60 50 50-60 60 60 40 4~ 8 ffil'm 70 50 50-60 80.;0,70", 70 50

, ,

(I) _ Cadavruor corresponde a un grupo de 12 repeticiones.

Tabla 2: Agregados destrurdos en cada grupo de 12 repeticiones con porcentajes crecientes de agua en la mezcla de agua-alcohol (!)

% de agua

20 30 40 50

0iG,

;; :r:~~; :\~l~;~!.~_l~~J.~ ~ .. ~~.=.=~-. __ i~~;~~~~rei~~.;~;.:!~~~~.~~~.}.~.~.~.~~-_~_i.i!~gi¡.~ l5. __ Q=.I~;.:¿i~_._ --==~===-========-----------=== Secado ---==-----------=======----==-~= Aire

1 9

10 6-8-8

Estúfa

1 1-3

o 1-5-1 5-2-5

11

O 3-4 5-7

6-8-8

2(; Aire

o ... ·:·2-1

Suelo Virgen

1

Suelo con Monocultivo 1 (Lino)

2 O +>:,:'1:

3 S~' .. :' O .::Z'.: :,'.

10-9 7 . "\ ,~,

9

Suelo con rot.ación (Potrero b)

O O 4 O

4-2 5 10 7-7

. ."":'.

o 1

1 O

1 O

3-4-6 6-5 9-11 12

O O 3 1

6-6-5 8 ... 5-7 10-6-10 9-10

(1) El índice de estabilidad se fija como el por centaje de agua de la m ezc1a en que 3 o menos agr e­

gados están destruídos. Si la destrucción es mayor se establece el porcentaje anterior.

'"i VJ-1,'::.

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•

% de ag~~ ~ :: '-... ·s

(1)

30

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60

70

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Cuando,se efectuaron 3'grupos de·12 repeticiones cada uno se fijó co­mo,índice. de es,tabilidad, aquel en que .2 de los 3 grupos mantenía el 75% o más de los agregados estables. Se tomó este criterio en la eva luación, cladoque en ningún caso de los presentados se obtuvieron v;; lores iguales en los tres grupos de 12 repeticiones •

. Schweizer. et al. (1972) obtuvieron por el método de De Boodt y De Leenheer una mayor estabilidad para suelos dé Rotación respecto a Monocultivo. El mayor índice obtenido para Monocultivo (lino) en re­lación a Rotación (Potrero b), logrado por el método agua-alcohol a temperatura de laboratorio (Tabla 1), explicaría la falta de exactitud que presenta el mismo como medio comparativo para dos situaciones de manejo como las expuestas.

B) METODO DE DE BOODT y DE LEENHEER M'ODIFICADO

Se realizaron las determinaciones en los tratamientos de suelos Vir­gen, Rotación y Monocultivo y se obtuvieron los resultados que se ex presan en la Tabla 4.

Tabla 4: E stabilidad de agregado s expresada por la diferencia de diámetro--peso medio.

----_.- Tratamiento

, Vir gen Rotación Monocultivo (Potrero b) (Me1ilotus)

X (cm 2) 3,7 13,0 14,6

S (% ) 0,97 2,36 3,95

C. V. (% ) 26,3 18,0 27,0

Si bien los resultados que muestran la diferencia de diámetro-peso medio son lógicos comparándolos entre sí, los coeficientes de vari~ ción se consideran muy altos para ser aceptados para un método de

laboratorio •.

-14-

-~.

•

•

- -

C) METODO DE TAMIZADO EN AGUA CON UN SOLO TAMIZ

Se comenzó trabajando con el suelo de Rotación (IPotrero a} para co~ parar los resultados obtenidos con diversos diámetros de agregados secos, los que se presentan en la Tabla 5.

Tabla_S: Estabilidad de agregados de distintos tamaños.

Diámetro agregados

(mm)

2 - 4,8

2 8

3,36-4,8

3,36 - 8

4,8 - 8

----------------------

12

20

11

19

18

S

%

1,40

1,97

1,45

1,87

4,32

C. V.

11,7

10,0

13,8

9,7

24,3

;

Los coeficientes de variacion son aceptables a excepción del encontra-do para los agregados de diámetro entre 4,8 - 8 mm. A su vez éstos son mucho menores a los hallados con el método anterior e incluídos en la Tábla 4.

Por razones de practicidad se eliminaron los tratamientos de agrega­dos de 2 - 4,8 mm y 3,36 - 4,8 mm, dado que es muy difícil obteneE,. los y dieron los valores más bajos de estabilidad expresados en por­centaje, 10 que sería un problema para usar en suelos con menor esta bilidBd de agregado s •

Seleccionados los otros diámetros de agregados, se trabajó posteri0E,. _ :r;nente con los_tratamientos de. suelo Virgen y Monocultivo (Melilotus), mostrándose los valores obtenidos en la Tabla 6, conjuntamente con los de Rotación. Aunque el C. V. encontrado anteriormente para el sue 10 bajo Rotación fue alto para 10 s agregado s de 4,8 - 8 mm; este tra­tamiento se incluyó para verificar si el mismo se mantenía con lo s o­tros manejos.

-15-

Tábla 6: .. Estabilidad de agregados de distintos tamaños y tratamientos .'" de suelo s.

Tralamien.Jo Diámetro

de agre-~. Virgen~ _ .. _ Rotac:ión~.~._ _Monocultivo~

gados (potrero b) (Melilotus)

(mm) x s c. V. x s C. V. x s C. v.

%

2 - 8 54 4,60 8,5 20 1,97 10,0 10 1,05 10,3

3,36 - 8 55 2,86 5,2 19 1,87 9,7 10 2,91 30,6

4,8 - 8 52 6,27 12,0 18 4,32 24,3 9 3,19 37,3

Dentro de cada tratarnientoodesuelo,'los resultados muestran unacoiE; cidencia entre·las-medias de estabilidad al agua, expresadas en por .. centaje, de los distintos diámetros de agregados. En cambio entre

tratamientos las diferencias entre las medias son muy elevadas yac que·guardan'una·relación<aproximada a 5 - 2 - 1 en el orden de mayor laboreo e-intensidad de cultivo.

Si seaceptan'los-tratamientos'dondelos C. V. son menores del 15%, se podrfa seleccionar cualquier combinación de tamices para el sue-10Vir gen,· sólo las dos de mayor diferencia en el diámetro de agrega dos para-el·tratamientoRotación, restringiéndose al de valores extr:=. mos para' el Monocultivo. De esto resulta que a mayor intensidad en el uso del suelo es menor la posibilidad de selección de diferencias de diámetro de agregados y que, dentro de ciertos límites, deben se­leccionarse los que presentan mayor rango o amplitud en el diámetro.

Para todos los tratamientos de suelo, la combinación de tamices de 2 - 8 mm da resultados comparables y además menor C. V.

En la Tabla 7 se expresan los resultados obtenidos con el método de un solo tamiz utilizando agua corriente yagua destilada.

"'.

JI.

;t,

•

Tabla 7: lniluencia del agua utilizada en la estabilidad de agregados del suelo,con Monocultivo (Melilotus).

Diámetro Tratamiento

de los agregados _ " ,_ Agua corriente __ _,~_ Agua destilada_

(mm) X 5 C. v. X 5 C. v.

%

2 - 8 13 1,68 12,7 21 2,54 12, 1

3,36 = 8 14 2,34 17,0 20 5,61 28,9

Con la combinación de 2 ~ 8 mm, se obtienen coeficientes de variación

aceptables (menores de 15%), en relación con los-correspondientes a

la combinaciO"n de 3,36 - 8 mm, resultado simila'r a los ya expuestos

para el mismo tipo de manejo.

En ambas combinacione s, las medias 10 gradas con el tamizado en

, agua destilada son mayores que lasobteriidas con agua corriente. Esa

diferencia se debería al-iritercambiodel Ca++ existente en el' suelo por

por el Na+ del agua corriente, la que tiene más de 2 gil de sales, en­

tre los que predominan los Cl-, 504- y C03H- de Na. Al haber agre­

gados sumergidos en agua por 5 minutos, con agitación, el sodio po­

dría actuar como elemento disper sante •

-17-

I~

CONCLUSIONES

- El método del agua~a1cohol, si bien es rápido y ventajoso desde el

punto de vista económicopor el escaso material que requiere, no

es adecuado para determ:inacione s a campo, ya que se necesita un

período previo de secado de la muestra, la posterior desagrega­

ciónde la misma y la elección de agregados sin aristas.

- Los resultados obtenidos demuestran la falta de sensibilidad del

método agua-alcohol para los casos estudiados.

- El método de De Boodt y De Leenheer modificado presenta altos

coeficientes de variación en los suelos con diferentes tratamientos.

A esto se suma la complejidad y el alto costo que demanda su im­

plementación, por lo que no .es recomendable su utilización como

método de rutina.

- La medíción de la estabilidad estructural de suelos con el tamiza-

do en húmedo y un sólo tamiz, es factible de implementar lográn-

dose resultados con bajos coeficientes de variación, 10 cual permi

tiría su aplicación como método de rutina. La combinación de tami

ces de 2 - 8 mm es la más conveniente para los suelos con distin­

tos tratamientos. Esta técnica es sencilla, rápida yde bajo costo.

- 18 -

'.

•

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Secretaría de Estado de Agricultura y Ganadería . t·NTI Estací6n Experi mental Regíonal Agrop. Rafaela .. IK_ ~ mpreso en el ServL¿í..o d9 Comu n k. y Rel ac.lúb IJ cas

500 ejemplares. .