Variabilidad espacial de los atributos físico-hídricos del suelo y de la productividad del cultivo de fréjol (Phaseolus vulgaris L) irrigado bajo un sistema de siembra directa

 

R. M. Mestas ¹, M. W.Roque², E. E. Matsura², D. R.Bizary² & A. Paz¹

¹ Facultad de Ciencias, Universidad de La Coruña, , A Zapateira s/n, CP: 15071, La Coruña, España, e-mail: roger.mestas@udc.es;

²Dep. de Água e solos UNICAMP, FEAGRI, Cidade Universitária Zeferino Vaz s/n, 13083-970 Barão Geraldo-Campinas, SP-Brasil

 

RESUMEN

Se estudió la variabilidad espacial del sue-lo con una producción de fréjol irrigado ba­jo un sistema de siembra directa, el objetivo fue evaluar la dependencia espacial de los atributos físico-hídricos del suelo relacio­nándolos con la variabilidad espacial de la producción del fréjol. Fue sembrada una parcela y demarcados 60 puntos muéstrales en una malla de 3 x 3 m. Fueron colectadas muestras sin disturbar para determinación de la densidad del suelo, en el campo se de­terminaron la resistencia del suelo a la pe­netración y la conductividad hidráulica satu­rada. La dependencia espacial fue evaluada por el método geoestatístico del krigeado puntual. Los resultados obtenidos mostraron que las regresiones obtenidas entre mapas fueron significativas, siendo que la densidad del suelo y la resistencia del suelo a la pene­tración se correlacionaron negativamente con la producción y la conductividad hidráulica saturada se correlacionó positi­vamente.

Palabras-clave: agricultura de precisión, Fréjol, geoestadística, variabilidad espacial.

 

Spatial variability of soil physical and hydrological characteristics in re­lation to the productivity of bean (Phaseolus vulgaris L) irrigated under no-tillage system.

ABSTRACT

The spatial variability of a soil used for bean production under an irrigated no-tillage system was studied. This study aimed to evaluate the spatial dependence of soil physical and hydrological characteristics in relation to the spatial variability of the irri­gated bean yield. For that reason, 60 sam­pling points were planted and demarcated in a 3 x 3 m grid. Disturbed samples were col­lected for determining soil density. In the field, soil resistance to penetration and satu­rated hydraulic conductivity were deter­mined. The spatial dependence was ana­lyzed by geostatistics using punctual kriging. According to the results, it is possi­ble to observe that the obtained regressions among maps were significant; soil density and resistance to penetration were nega­tively related to the yield, while the saturated hydraulic conductivity was related positively.

Key-words: precision agriculture, Beans, geostatistics, spatial variability.

 

INTRODUCCIÓN

La variabilidad del suelo, dentro de un campo de producción, es la causa de mu­chas fuentes de variabilidad de la produc­ción, más allá de influenciar directamente diversos parámetros, como la disponibilidad de nutrientes, la disponibilidad de agua y las condiciones relacionadas al crecimiento de las raíces en las plantas.

Conceptos como agricultura de precisión, el manejo localizado de un cultivo (Fixen, 1994; Reetz, Jr., 1994) y la preocupación por la contaminación de manantiales subte­rráneos han llevado a la búsqueda del cono­cimiento de la variabilidad espacial de los suelos.

De esta forma, el mapeo de algunos factores de producción puede permitir que el campo sea subdivido, siendo el manejo de los insumos hecho de forma diferenciada en las sub-áreas (Evans et al., 1995). Aún en un área de suelo homogéneo, la medida de un atributo en algunos puntos puede revelar grandes variaciones de valores, pues el suelo es producto de la acción de diversos fac­tores de formación y varía continuamente, principalmente en la superficie.

Según Gonçalves et al. (2001), una vez cuantificada la dependencia espacial de las propiedades del suelo, esta puede utilizarse para la interpolación entre observaciones, permitiendo el mapeo de la propiedad del suelo dentro del área, por medio de el kri­geado. Basado en lo expuesto, este trabajo tuvo como objetivo estudiar la relación de la variabilidad espacial de atributos físico­hídricos del suelo y de la producción del fréjol irrigado bajo el sistema de siembra directa.

 

MATERIALES Y METODOS

El experimento fue conducido en el cam­po experimental de la Facultad de Ingeniería Agrícola de la UNICAMP (FEA­GRI/UNICAMP), en el municipio de Cam­pinas-SP, cuyas coordenadas geográficas son: 22º48’57” sur, 47º03’33” oeste y una altitud media de 640 msnm.

El suelo del campo experimental está des­arrollado sobre materiales de naturaleza ba­sáltica y se incluye dentro del grupo de los ferralsoles específicamente “Rhodic ferral­sol”, de acuerdo con la clasificación de la FAO (FAO, 2006) y según el sistema Brasi­lero de clasificación de suelos fue clasifica­do como Latossolo Vermelho Distroférrico (EMBRAPA, 1999). El fréjol fue sembrado el día 24 de junio de 2006, utilizando la va­riedad Carioca precoz, en una parcela expe­rimental de 30 m de largo por 20 m de an­cho (Figura 1), bajo sistema de siembra di-recta.

 

Figura 1. Croquis del área experimental y el respectivo esquema del muestreo dentro del área en estudio, con unidades en metros (.⊗ = puntos muestrales)

 

El sistema de irrigación fue montado a un espaciamiento de 9 m x 12 m, utilizándose tres líneas laterales con tres aspersores cada uno, totalizando 9 aspersores, con una inten­sidad media de precipitación de 7,6 mm h^-1 . Los parámetros evaluados del suelo fueron: resistencia del suelo a la penetración (RP) MPa, densidad del suelo (Ds) kg dm^-3 y la conductividad hidráulica saturada (Ko) m día^-1. La resistencia del suelo a la penetra­ción fue determinada utilizándose de un pe­netrómetro de impacto (Stolf, 1991) y la densidad del suelo por medio de muestras de suelo sin disturbar (tomadas en anillos volumétricos metálicos de 5 cm de alto × 5 cm de diámetro).

Las mediciones de Ko fueron hechas con un permeámetro de carga constante desarro­llado por el Instituto Agronómico de Cam­pinas (IAC), a 0,20 m de profundidad. El permeámetro de carga constante esta basado en el principio de Mariotte, siendo descrita su operatividad por Viera (1998), usando los datos de campo obtenidas con el permeáme­tro, fueron determinadas las tasas constantes de infiltración (mm.min^-1), corresponde a una carga hidráulica de 0,05 m. Con los da­tos de infiltración fue utilizado el programa “Onehead” para cálcular la Ko de acuerdo con lo descrito por Reynolds et al. (1992)

Todos los atributos del suelo fueron de­terminados en la capa 0 – 0,20 m cuando el frejol se encontraba en la fase de floración, en una malla regular de muestreo de 3 x 3 m, totalizando 60 puntos muestrales (Figura 1).

La producción del fréjol, fue expresado a través del peso de la producción de granos (semillas) por planta (g planta^-1) y se deter­mino colectando 3 plantas, las más próxi­mas a cada punto muestral totalizando 180 plantas en la parcela, y obteniéndose la me­dia para representar la producción por planta en cada punto muestral . Los análisis esta­dísticos fueron verificados por medio de medidas de posición (media y mediana) y dispersión (mínimo, máximo, varianza, asi­metría y curtosis) y la distribución de los da­tos mediante la prueba de Shapiro & Wilk (1965) a un 95% de significancia. El análisis y modelaje de la estructura espacial fue eva­luada por medio de las técnicas de geoesta­tística, en la cual el estimador usual del se­mivariograma es el presentado por Journel (1989). Los ajustes del modelo del semiva­riograma fueron hechos conforme Vieira et al. (1983), utilizando el programa computa­cional GS+. Con los semivariogramas ajus­tados fue utilizado el programa Surfer ver­ciom 8.0 para la interpolación mediante el krigeado puntual, generando mapas de iso­lineas de la distribución espacial de las va­riables en el área en estudio.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la Tabla 1 esta presentada la estadís­tica descriptiva para los atributos físico­hídricos del suelo y la producción del fre­jol, obtenidos para los 60 puntos muestra­les en la parcela experimental. En los cua­tro atributos estudiados (Tabla 1), se ob­serva que los valores de la media y media­na son apreciablemente próximos, mos­trándonos que los datos no presentan una asimetría acentuada y, de acuerdo con Lit­tle & Hills (1978) cuando los valores de la media, mediana y moda presentan valores semejares, los dados se aproximan a la dis­tribución normal. Esto puede ser un indica­tivo de que las medidas de tendencia cen­tral no son dominadas por valores atípicos de la distribución (Cambardella et al., 1994), demostrando que todos los atributos involucrados en el estudio están próximos de una distribución normal e indicando que los dados están adecuados para el uso de la geoestatística.  

 

Tabla 1. Estadística descriptiva para los datos de resistencia del suelo a la penetración (MPa), con­ductividad hidráulica saturada (m día^-1), densidad del suelo (kg dm^-3) y producción (g planta^-1).

 

Según la clasificación del coeficiente de variación propuesta por Warrick & Nielsen (1980), la variable Ds presentó una baja va­riación, y los demás atributos presentaron una variación media.

Se observa que el valor medio del RP es de 5,32, para condiciones de siembra conven­cional podría considerarse como un valor re­lativamente alto, pero, de acuerdo con Ehlers et al. (1983) valores superiores a 5,0 MPa son admitidos en sistemas de siembra directa.

Por medio del análisis geoestatístico se constató que los atributos estudiados presen­taron dependencia espacial, debido a que ninguno de ellos presentó efecto pepita puro (Tabla 2; Figura 2).

 

Tabla 2. Parámetros de los semivariogramas ajustados a los datos experimentales de resistencia del suelo a la penetración (RP), conductividad hidráulica saturada (Ko), densidad del suelo (Ds) y pro­ducción.

 

Figura 2. Semivariogramas de los atributos físico-hídricos del suelo (Rhodic ferralsol) y de la pro­ducción del fréjol bajo un sistema de siembra directa. Esf = modelo esférico; Exp = modelo expo­nencial.

 

Así, tanto los atributos del suelo cuanto la producción de granos en condiciones de siembra directa, mostraron que la distribu­ción de los atributos en el espacio no es aleatoria, una vez que el grado de depen­dencia espacial (GD) según Cambardella et al. (1994) variaron de fuerte para Ko y moderada para los demasiados atributos.

Con relación al alcance de la dependencia espacial los atributos presentaron alcances de 16,96 m, 9,39 m, 20,67 m y 14,22 m, para RP, Ko, Ds y Producción respectivamente. Para visualizar la distribución espacial de los atributos en estudio, se realizó el krigeado y se construyeron mapas de isolineas (Figura 3).

 

Figura 3. Mapas de krigeado de la distribución espacial de los atributos físico-hídricos del suelo y la producción del fréjol bajo un sistema de siembra directa, RP = (resistencia del suelo a la penetración), Ko = (conductividad hidráulica saturada), Ds = (densidad del suelo) y producción

 

En la figura 3 se puede observar en los mapas de isolineas en el caso de RP la ma­yor parte del área de la parcela se encuentra en la clase por encima de 2,7 MPa, y que según Silva et al. (1994), a partir de 2 MPa el crecimiento radicular de los cultivos co­mienza a ser comprometido.

Para el caso de Ko de acuerdo con la clasificación propuesta por el Soil Survey Staff (1993), la conductividad hidráulica en la parcela estudiada se encuentra dis­tribuida entre las clases lenta a moderada y moderada.

Los ferralsoles arcillosos poseen una mi­croagregación muy acentuada debido al alto contenido de hierro. En este sentido, aunque haya un elevado contenido de arcilla, y por lo tanto, textura fina, la microagregación le confiere un comportamiento parecido al de un suelo arenoso en lo que se refiere a la conductividad hidráulica (Resende et al., 1997).

Se observa también en los mapas de dis­tribución espacial de los atributos estudiados que las áreas de mayor productividad coin­cidieron con las áreas de menores valores de RP y Ds y mayores valores de Ko.

En la Tabla 3 son presentadas las ecuaciones de las regresiones lineales simples por me­dio de la estadística clásica y el análisis de regresión lineal simple espacial entre mapas (píxel-a-píxel). Se nota que todas las regre­siones por medio de la estadística clásica no fueron significativas, y que todas las regre­siones entre mapas sí fueron significativas, observándose que los mayores R² fueron obtenidos entre los mapas de Ds y produc­ción, y entre Ko y producción, lo que permi­te afirmar que cada modelo ajustado presen­ta en torno de 18 % de la variación de la productividad, quedando el restante por cuenta de otros factores que no vendrían a ser la densidad del suelo y la conductividad hidráulica saturada.

 

Tabla 3. Regresión lineal entre la producción de granos del fréjol en función de los atributos físico­hídricos del suelo.

 

CONCLUSIÓNES

La producción del fréjol bajo condicio­nes de siembra directa y los atributos fí­sico hídricos del suelo estudiados en este trabajo presentan una estructura de de­pendencia espacial con grado de depen­dencia moderado

Todas las regresiones obtenidas entre mapas fueron significativas, siendo que la densidad del suelo y la resistencia del sue-lo a la penetración correlacionaron nega­tivamente con la producción mientras que la conductividad hidráulica saturada co­rrelacionó positivamente. Se puede obser­var que existe una mayor correlación de la producción con la densidad de suelo y la conductividad hidráulica saturada.

 

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