Compactación del suelo

Aunque los suelos en el Medio Oeste superior están sujetos a ciclos anuales de congelación y descongelación y a profundidades de congelación de tres pies o más, sólo las dos a cinco pulgadas superiores experimentarán más de un ciclo de congelación-descongelación por año.

La creencia de que los ciclos de congelación y descongelación aflojan los suelos compactados puede haberse desarrollado hace años, cuando la compactación habría sido relativamente superficial. En aquella época, la maquinaria pesaba menos y en la rotación de cultivos se cultivaban gramíneas y leguminosas de raíces profundas.

La combinación de cargas pesadas por eje y condiciones de suelo húmedo aumenta la profundidad de compactación en el perfil del suelo. Por ejemplo, una carga de 10 toneladas por eje o más en suelos húmedos puede extender la compactación a profundidades de dos pies o más. Debido a que esto está muy por debajo de la profundidad de la labranza normal, es más probable que la compactación persista en comparación con la compactación poco profunda que puede eliminarse en gran medida mediante la labranza.

Sin embargo, la compactación se puede aliviar hasta cierto punto en suelos excesivamente secos. En suelos muy secos, se formarán grietas en la mayoría de los suelos de Minnesota. Consideradas una herramienta de labranza natural, estas grietas romperán la compactación, pero solo hasta la profundidad de la grieta (Figura 2).

Si bien la labranza profunda (más de 18 pulgadas) es capaz de romper los discos duros creados por el tráfico de ruedas, no se ha demostrado que aumente el rendimiento de manera constante o durante un largo período de tiempo.

En el Medio Oeste, los resultados de las investigaciones han mostrado pocas respuestas positivas en el rendimiento al subsolado. Cuando ocurren respuestas, son relativamente pequeñas y variables. Predecir los efectos del subsolado es difícil y puede deberse a lo siguiente:

• Diferencias de suelo

• Grado de compactación del subsuelo

• La humedad del suelo

• Tráfico futuro

• Las condiciones climáticas

• Cultivos cultivados

• Métodos de labranza

El arado continuo con vertedera o el disco a la misma profundidad provocarán graves labranzas (capas compactadas) justo por debajo de la profundidad de labranza en algunos suelos. Esta bandeja de labranza es generalmente relativamente delgada (de 1 a 2 pulgadas de espesor), puede no tener un efecto significativo en la producción de cultivos y puede aliviarse variando la profundidad de la labranza a lo largo del tiempo o mediante operaciones especiales de labranza.

Bajo la influencia de la actividad microbiana, las partículas del suelo se unen formando unidades generalmente estables llamadas agregados (Figura 7). Los equipos pesados ​​y los implementos de labranza pueden dañarlos y reducir la estructura del suelo.

La estructura es una defensa importante contra la compactación del suelo. Sin una buena estructura, las partículas individuales del suelo son más susceptibles a la compactación por la presión externa. Esto aumenta la densidad aparente y disminuye el espacio poroso.

Los suelos muy transitados retienen la humedad por más tiempo, se recargan más lentamente y se calientan más lentamente en comparación con los suelos menos compactados (Figura 8).

Impacto de la labranza profunda

En el Medio Oeste, el uso de implementos de labranza más profundos en combinación con discos, mangos y rastras destruye la estructura del suelo y lo afloja a una profundidad de 10 a 16 pulgadas. Si bien esto airea temporalmente el suelo y reduce la densidad aparente, puede reducir el contacto entre la semilla y el suelo y entre la raíz y el suelo.

El aire introducido en el suelo no tiene capacidad de carga y el suelo se puede compactar fácilmente después de la labranza. Los ejemplos de germinación y crecimiento más lentos en las huellas de las ruedas se han vuelto más comunes (Figura 9).

Las investigaciones muestran que el aumento del tráfico de vehículos retrasa la aparición de plántulas y que la tasa de aparición es más variable (Figura 12). Si bien la emergencia de cultivos en suelos compactados puede alcanzar la emergencia en suelos no compactados, las plantas corren un mayor riesgo de sufrir enfermedades, depredación y escasez de humedad.

Investigadores de Pensilvania compararon tres niveles de compactación anual, midiendo la población de maíz, la altura de las plantas y el rendimiento:

1. Suelo sin compactación.

2. Compactación de neumáticos de carretera inflados a 100 libras por pulgada cuadrada (psi).

3. Compactación de neumáticos de flotación inflados a 36 psi.

Las parcelas no compactadas tuvieron una mayor población de plantas que las parcelas traficadas en dos de cada cuatro años. Los neumáticos de carretera dieron como resultado un menor número de plantas que los neumáticos de flotación (Figura 13), debido en parte a que los neumáticos de carretera crearon surcos en el campo y una mayor irregularidad en la superficie después de la compactación, lo que resultó en un control más deficiente de la profundidad de siembra.

El estudio concluyó que la compactación creada a partir de un psi más alto disminuyó la población de plantas en comparación con la ausencia de compactación.

La compactación del suelo puede influir en la altura de las plantas al impedir el desarrollo normal de las raíces. Esto es más perjudicial si se trata de una compactación poco profunda (de 6 a 8 pulgadas).

Si las lluvias oportunas no ablandan las capas compactadas para que las raíces puedan penetrar el suelo, las plantas se atrofiarán y tendrán menos raíces finas y menos masa radicular en general. El maíz es el más sensible porque es uno de los cultivos más altos. Al final de la temporada, el maíz puede ser entre 6 pulgadas y 2 pies más corto en suelo compactado que en suelo no compactado (Figura 14).

Las investigaciones han demostrado que la altura del maíz se vio afectada por la compactación del suelo seis semanas después de la siembra y hasta la cosecha (Tabla 1).

La compactación anual de neumáticos de carretera redujo la altura de las plantas en un 21 por ciento seis semanas después de la siembra y en un 11 por ciento en el momento de la cosecha en comparación con el control. La altura del maíz en las parcelas con llantas de flotación fue estadísticamente la misma que la del maíz no compactado.

La Figura 15 muestra una bandeja de labranza que se formó debido al arado con vertedera de caída cuando las condiciones del suelo eran demasiado húmedas. Observe el sistema de raíces poco profundo que puede provocar estrés hídrico, deficiencias de nutrientes y acame.

Si bien la cosecha del año en curso se verá afectada, se desconoce cuánto tiempo persistirá esta capa. Se trata de una arcilla de esmectita, lo que resulta evidente por la profunda grieta en el lado izquierdo de la foto. El agrietamiento del suelo arcilloso y la humedad adecuada disminuirán la severidad de la labranza.

El rendimiento de los cultivos se reduce cuando la compactación del suelo disminuye la emergencia, el crecimiento y la absorción de nutrientes de los cultivos. Algunos investigadores estiman que la compactación del suelo puede reducir el rendimiento hasta en un 60 por ciento.

Los rangos en los efectos del rendimiento son amplios porque el resultado de la compactación es variable y se debe a muchos factores. Los efectos de la compactación no son consistentes en todo el campo.

Estudio xnumx

Los investigadores encontraron reducciones significativas en el rendimiento con la compactación anual de neumáticos de carretera en comparación con el control en tres de los cuatro años. Sin embargo, las diferencias de rendimiento entre los neumáticos de flotación y los de control no fueron significativas en tres de los cuatro años.

Esto puede deberse a la capacidad de la planta de maíz para compensar menos plantas por acre con mazorcas más grandes. Observaron que la compactación tiene el mayor efecto sobre el rendimiento cuando el cultivo está bajo estrés, como por ejemplo por sequía o una temporada de crecimiento excesivamente húmeda.

Estudio xnumx

Un estudio de la Universidad Purdue encontró que las diferencias en el recuento de rodales afectaban el rendimiento final en campos con tráfico versus campos sin tráfico.

Las parcelas de tráfico rodado tuvieron una mayor cantidad de mazorcas producidas, pero las mazorcas fueron más pequeñas que las mazorcas de las parcelas no compactadas (Figura 16). La relación entre el rendimiento final y el tráfico de ruedas se vio desdibujada por la capacidad de la planta de maíz para producir mazorcas más grandes cuando se reduce la población de plantas.

Estudio xnumx

Los investigadores de la Universidad Purdue observaron reducciones en el recuento de rodales del 20 al 30 por ciento en las parcelas compactadas.

También midieron reducciones en la altura de las plantas de un tercio a la mitad y reducciones en el rendimiento de aproximadamente el 19 por ciento en comparación con las parcelas no compactadas. Los rendimientos de maíz fueron de 160 bushels por acre en suelo no compactado en comparación con sólo 130 bushels en parcelas compactadas.

Otros estudios

Los estudios de investigación realizados en latitudes septentrionales muestran que el efecto de una compactación severa del subsuelo puede afectar el rendimiento de los cultivos durante años. Los resultados de investigaciones de Lamberton y Waseca, Uppsala, Suecia y Quebec muestran una tendencia similar de rendimientos inicialmente más bajos después de la compactación con cargas por eje de 10 toneladas o más.

El efecto disminuyó con el tiempo y los rendimientos en suelos compactados se acercan a los rendimientos en suelos no compactados después de dos a siete años, dependiendo del suelo y el clima. Los suelos con mayor contenido de arcilla se recuperaron más lentamente de los efectos de la compactación.

Si bien estos estudios muestran un alivio gradual y natural de la compactación del subsuelo, los datos de Waseca sugieren que hay suficiente compactación "residual" del subsuelo para reducir el rendimiento de los cultivos en años en los que hay tensiones ambientales.

La Figura 17 muestra que los rendimientos de maíz volvieron a la normalidad cinco años después de que se creó la compactación. Sin embargo, los rendimientos en 1988, 1990 y 1993 fueron reducidos. En 1988, las precipitaciones durante la temporada de crecimiento fueron las más bajas jamás registradas, mientras que en 1990 y 1993 la región recibió precipitaciones superiores a la media (167 y 175 por ciento de la media a largo plazo).

Este estudio ilustra que un evento único de compactación puede provocar una reducción del rendimiento de los cultivos 12 años después. En operaciones agrícolas normales, todos los años se utiliza equipo pesado. La compactación del subsuelo resultante de las prácticas agrícolas puede ser un problema a largo plazo.

La mayoría de los efectos de la compactación son perjudiciales para el crecimiento de las plantas. Sin embargo, hay algunas excepciones. Los suelos ligeramente compactados en un año seco pueden aumentar el rendimiento de los cultivos, como se analizó anteriormente. Otra excepción es el caso de la deficiencia de hierro en la soja.

La clorosis por deficiencia de hierro (IDC) se ha convertido en un problema cada vez mayor en la mitad occidental de Minnesota y el cuarto oriental de Dakota del Norte. El IDC es inducido por una combinación de factores como pH alto, sales y niveles de carbonato de calcio. Sin embargo, se ha observado que las huellas de las ruedas que atraviesan un área afectada por IDC tendrán soja verde y saludable (Figura 18).

Las lecturas del penetrómetro en las huellas verdes de las ruedas muestran una mayor densidad aparente en las 7 a 18 pulgadas superiores del suelo en comparación con las áreas cloróticas amarillas (Figura 19). La disminución del tamaño de los poros en las huellas de las ruedas conduce a una menor aireación del suelo, lo que aumenta la desnitrificación.

Además, las huellas de las ruedas compactadas tienden a derramar agua y tienen menos agua total que el suelo menos compactado entre las huellas. Esto disminuye la solubilidad del bicarbonato cuando los suelos están mojados en las huellas de las ruedas, lo que también ayuda a disminuir la clorosis.

Cómo la compactación ayuda a los campos con IDC

Si bien la compactación suele ser perjudicial para la mayoría de los cultivos de Minnesota, puede beneficiar a la soja cultivada en áreas propensas a IDC en años húmedos, aunque esta práctica generalmente no se promueve.

Cuando los campos muestran síntomas de IDC a principios de año, pueden suceder una de dos cosas. Una es que a medida que el campo se seca, el agua es arrastrada hacia las pequeñas pistas porosas a través de la acción capilar, haciendo que las pistas estén más húmedas que entre las áreas rastreadas. El resultado son huellas de ruedas más cloróticas que entre áreas de huellas.

Sin embargo, la mayoría de las veces, las huellas de las ruedas permanecen verdes durante toda la temporada de crecimiento. El hecho de que las huellas de las ruedas se vuelvan cloróticas o permanezcan verdes es a menudo consecuencia de la tolerancia varietal a los factores regionales del suelo IDC.

Generalmente, el manejo más efectivo para IDC es la selección de variedades o la adición de un quelato de hierro en el surco. Además, se ha logrado plantar un cultivo complementario, como la avena, para eliminar el exceso de nitrógeno.

El suelo compactado requiere más fuerza y ​​energía para realizar las operaciones de labranza. En un experimento en Illinois, se midieron los requerimientos energéticos para preparar un semillero en suelo compactado y no compactado.

El suelo compactado provocó un aumento de 10 a 16 veces en la energía requerida a bajas velocidades y de cuatro a ocho veces a altas velocidades. El tiro de las puntas estrechas del cincel aumentó de 70 libras en suelo no compactado a 350 libras en suelo compactado.

En un año normal, hasta el 90 por ciento del campo puede ser rastreado por equipo (Figura 20). El tráfico controlado restringe la cantidad de suelo que se transita utilizando las mismas huellas de ruedas.

Del 90 al 21 por ciento de la compactación total de la capa de arado se produce en el primer recorrido por el campo. Al controlar el tráfico, el área de las vías tendrá una compactación un poco más profunda pero el suelo entre las vías no se compactará (Figura XNUMX).

Cómo controlar el tráfico

Los agricultores de maíz y soja que utilizan GPS, labranza en surcos, labranza en franjas o labranza cero pueden limitar el tráfico entre ciertas hileras y evitar compactar el área de las hileras. Esto requiere combinar adecuadamente todas las máquinas, incluidas las cosechadoras, los carros de granos y los equipos de manipulación de estiércol, para limitar la compactación a las mismas áreas entre hileras.

Beneficios del tráfico controlado

Hay informes ocasionales de efectos adversos en el crecimiento de las plantas cuando las huellas de las ruedas están a ambos lados de la hilera, pero incluso entonces, el daño se limita a ciertas hileras. Los beneficios para el tráfico controlado, utilizando carriles compactados permanentemente, son

• Mejora de la eficiencia y flotación del tractor.
• Se necesita maquinaria menos potente
• Mejor puntualidad de las operaciones

Factores a considerar al comprar maquinaria

Convertir maquinaria a tráfico controlado no es un cambio simple, sino más bien una transición que puede tardar varios años en completarse (Figura 22). Es por eso que usted debe considerar el tráfico controlado en todas las decisiones importantes de compra de maquinaria.

La selección de neumáticos es muy importante con el tráfico controlado porque minimizar la cantidad de área compactada es crucial. Utilice neumáticos más altos y angostos.

Si no es posible controlar el tráfico de todas las ruedas, controle el equipo más pesado, como el carro de granos. El carro de granos tiene el mayor potencial para compactar el suelo debido a su gran capacidad de carga (más de 2,000 fanegas) y un solo eje que soporta el peso.

Minimizar la compactación

Siga estos consejos cuando utilice un carro de granos para minimizar la compactación

1. Intente utilizar los mismos caminos en todo el campo.
2. Utilice las huellas de las ruedas anteriores de la cosechadora al descargar la cosechadora.
3. Después de cargar el carro de granos, siga esas vías por el campo y tome los promontorios de regreso al semirremolque o a la entrada del campo.
4. Nunca cruces el campo en diagonal. Esto creará múltiples patrones de huellas de ruedas con una compactación del 80 por ciento.
5. Si no puede aparcar camiones en la carretera contigua, manténgalos en los promontorios. Los semirremolques y los vagones por gravedad pueden tener una carga por eje menor, pero el inflado de los neumáticos es bastante alto.

Mantener adecuadamente las tasas de inflado de los neumáticos y disminuir las cargas por eje es otra estrategia para gestionar la compactación.

Gestionar cargas por eje

Las cargas pesadas por eje y las condiciones del suelo húmedo aumentarán la profundidad de compactación en el perfil del suelo. A medida que las cargas aumentan más allá de las 10 toneladas por eje, también aumenta el potencial de compactar el suelo más allá de la capa de labranza.

Los grandes tractores de 500 caballos de fuerza (CV), las cosechadoras completas, las cisternas de purín y los carros para granos pueden pesar entre 18 y 40 toneladas por eje. Pueden crear una compactación de hasta 2 a 3 pies, independientemente de si están equipados con orugas o neumáticos (Tabla 2, Figura 23). Mantenga las cargas por eje por debajo de 10 toneladas para localizar la compactación en las 6 a 10 pulgadas superiores.

Los neumáticos de pista y duales tienen mejor flotación que los neumáticos simples. Si puede equipar cosechadoras o carros de granos con cualquiera de estas opciones, la flotación aumentaría y permitiría a la cosechadora realizar algunas pasadas adicionales antes de quedarse atascada en el campo.

Para minimizar la compactación por el peso de la cosechadora, descargue las cosechadoras en los cabeceros o descárguelas con más frecuencia.

Inflar adecuadamente los neumáticos

La carga total por eje, así como la presión de contacto entre el neumático y el suelo, afectan la compactación del subsuelo. Históricamente, a medida que aumenta el peso del equipo, también aumenta el tamaño de los neumáticos. Esto evita aumentos drásticos en la presión de contacto del neumático, medida en libras por pulgada cuadrada (psi), sobre la superficie del suelo.

Los expertos en tractores coinciden en que no existe una forma más sencilla y única de mejorar la eficiencia del tractor que utilizar la presión de inflado adecuada de los neumáticos. El inflado adecuado de los neumáticos no sólo mejora la eficiencia del tractor sino que también puede reducir la intensidad de la compactación de los neumáticos.

Cuando se agregan neumáticos dobles o triples a un tractor, se reduce la carga de cada neumático, lo que reduce la tasa de inflado necesaria. Esto también disminuye la profundidad y la intensidad de la compactación.

Para confirmar la presión adecuada de los neumáticos, consulte con sus distribuidores de neumáticos o busque en línea.

Cualquier equipo, ya sea con orugas o neumáticos, puede generar compactación. La elección del equipo que genere la menor cantidad de compactación depende de varios factores.

Tractores

Un tractor de orugas estacionado ejerce una presión sobre el suelo de aproximadamente 4 a 8 psi dependiendo del ancho, la longitud y el peso del tractor. Este psi cambia con la posición de los rodillos intermedios de las ruedas, la rigidez de los resortes en los puntos de conexión, la rigidez de la cadena, la transferencia dinámica de peso cuando se encuentra bajo la carga de la barra de tiro, etc. (Figura 24).

Los neumáticos radiales ejercen una presión de una a dos libras más que su presión de inflado adecuada. Por ejemplo, si una llanta radial se infla a 6 psi, la llanta ejerce una presión de 7 a 8 psi sobre el suelo. Esta presión también depende del tamaño de los tacos, la rigidez de los neumáticos y la carga de la barra de tiro.

Los neumáticos de capas diagonales de estilo antiguo, inflados a sólo 6 a 8 psi, no pueden funcionar de manera eficiente y se desgastan fácilmente con una presión de neumático tan baja. En consecuencia, deben inflarse a entre 20 y 25 psi.

Cómo gestionar la compactación del suelo.

Para mantener la compactación del suelo en la zona de arado, mantenga la presión de los neumáticos radiales alrededor de 10 psi. Dependiendo del tamaño de los neumáticos, es posible que tengas que agregar neumáticos dobles para lograr este objetivo. Consulte con su distribuidor de llantas local para encontrar la presión de inflado adecuada para sus llantas.

Investigación: Compactación de tractores

La investigación de Iowa ha demostrado que los tractores pequeños equipados con orugas o neumáticos radiales crean compactación en las 5 a 8 pulgadas superiores. Sin embargo, los efectos de la compactación fueron insignificantes por debajo de esa profundidad.

La Figura 25 muestra la correlación entre las presiones de inflado de los neumáticos y la compactación del suelo en un estudio realizado por la Universidad Estatal de Ohio. El efecto de compactación se midió a una profundidad de 20 pulgadas en un suelo franco limoso (las llantas tenían aproximadamente 28 pulgadas de ancho) para cuatro escenarios diferentes. Ellos compararon

• Un tractor John Deere 8870 con dobles 710/70R38 inflados correctamente a 6 y 7 psi (delantero y trasero)
• El mismo tractor John Deere con neumáticos demasiado inflados a 24 psi
• Cat Challenger 65 con orugas de goma de 24 pulgadas
• Cat Challenger 75 con orugas de goma de 36 pulgadas

En cuanto a las propiedades físicas del suelo, el tractor con neumáticos correctamente inflados fue el mejor clasificado, seguido muy de cerca por los de orugas de 36 pulgadas y de 24 pulgadas. El tractor con neumáticos demasiado inflados provocó la mayor compactación. Las clasificaciones relativas fueron las mismas para los vehículos sin carga y con carga remolcada (cultivador de campo de 40 pies).

Las cosechadoras

La carga total por eje para equipos de campo pesados, como carros de granos o cosechadoras, es casi la misma independientemente de si el equipo usa orugas o neumáticos. Las orugas mejoran la tracción y la capacidad de desplazamiento en el campo, pero un carro de granos de 25 toneladas por eje seguirá creando compactación del subsuelo, ya sea que tenga orugas o neumáticos.

Investigación: Compactación combinada

Otro proyecto de investigación de Ohio probó un carro de granos de 1200 fanegas con una cosechadora John Deere 9600 con diferentes disposiciones de huellas de neumáticos. Los neumáticos dobles del carro de grano provocaron, con diferencia, la peor compactación. Los resultados (Figura 26), de peor a menor compactación, fueron:

1. Carro para granos con ruedas dobles.

2. La cosechadora tiene neumáticos simples 30.5L32 a 34 psi.

3. La cosechadora con un sistema de semioruga con un promedio de psi de 10.

4. La cosechadora tiene neumáticos dobles 18.4R38 a 26 psi.

5. La cosechadora tiene neumáticos anchos 68x50.0-32 sobreinflados a 24 psi.

6. La cosechadora tiene los mismos neumáticos anchos a la presión correcta de 15 psi.

Tenga en cuenta que el semioruga tenía una presión calculada promedio sobre el suelo de aproximadamente 10 psi, pero dio resultados que parecen igualarlo a un neumático con aproximadamente 26 a 30 psi. Esto se debe principalmente a las presiones hacia abajo ejercidas por las ruedas guía. Los investigadores plantearon la hipótesis de que cuanto menor sea la presión inflacionaria, mejor será para la porosidad del suelo.

Carros para cereales y esparcidores de estiércol líquido

Al igual que las cosechadoras, la capacidad de carga total de los carros para granos y los esparcidores de estiércol líquido es enorme y las cargas por eje pueden llegar a las 40 toneladas. Anteriormente, los equipos pesados ​​utilizaban neumáticos de capas diagonales de estilo antiguo que necesitaban presiones de inflado muy altas para funcionar eficazmente.

La industria de los neumáticos ha diseñado neumáticos radiales para reemplazar los neumáticos de capas diagonales en los equipos más grandes. Esto ayudó a reducir la presión de los neumáticos a casi la mitad de la tasa de inflado de los neumáticos de tela diagonal. Los fabricantes de esparcidores de estiércol líquido han estado agregando más ejes a medida que aumenta la carga del tanque, reduciendo la carga por eje (Figura 27).

Efecto sobre el pavimento de la carretera

Otro aspecto de la carga del equipo que rara vez se menciona es el efecto que tiene la carga por eje en la estabilidad de la carretera. La siguiente tabla compara la tensión sobre el pavimento creada por una variedad de vehículos agrícolas pesados.

El número de pasadas hasta el fracaso indica que algunos tipos de vehículos acortan la vida útil del pavimento con significativamente menos pasadas.

*Nota: Los pavimentos de hormigón asfáltico estructuralmente equivalentes tienen impactos similares.

Observe que el carro de granos cargado, de 875 fanegas, puede hacer que el pavimento sea inestable en menos de 30 viajes. Si se transfiriera la misma carga a un camión de 7 ejes, se necesitarían 175,000 pasadas para que el pavimento fallara. Si esto es lo que está pasando con las carreteras, imagínense lo que pasa con los suelos.