Lugar y características

El ensayo fue realizado en la localidad de Paratodo, Pte. Hayes, en una parcela denominada Chacra 7 en los lotes A y B (de 52 hectáreas), situada a 10 kilómetros hacia el sur de la aldea Blumenfeld (23°22'16,87" S y 59°41'27,28" O). El ensayo principal con la toma de datos tuvo una duración de 18,2 meses, desde de julio 2021 a diciembre 2022.

La evapotranspiración potencial (ETO) promedio anual de la zona es de 1.650 mm y una pluviometría de 820 mm. El suelo es del tipo Cambisol, fértil, con un pH de 6,47 en agua, capacidad de intercambio catiónico de 14,83 meq100 g^-1, materia orgánica de 2,6% y con un nivel de fósforo de 150,55 ppm. El suelo no mostró indicadores superficiales de salinidad y su porcentaje de sodio intercambiable (PSI) es <2%. Posee una textura limo-arcillosa y no presenta limitaciones en nutrientes.

Las condiciones meteorológicas registradas durante el ensayo fueron recolectadas por una estación meteorológica cercana y datos de precipitaciones fueron anotados manualmente (Figura 1).

Figura 1.  Datos de la estación meteorológica de Paratodo desde julio 2021 hasta diciembre de 2022 de la evapotranspiración potencial (ETo) mensual y temperatura máxima promedio mensual; datos de precipitaciones fueron recolectadas in situ, Paratodo, 2022 

Tratamientos y diseño experimental

El diseño experimental empleado fue de franjas divididas, donde las franjas correspondieron a los tratamientos y las divisiones a las repeticiones. Fueron evaluados dos tratamientos: cobertura bianual a base de pastura de Megathyrsus maximus cv. Gatton Panic (Gatton) y cobertura anual de rotación soja-trigo-soja (Trigo). Las franjas tuvieron una dimensión de 28 m de ancho y 700 m de largo (19.600 m²) y dividieron en 4 repeticiones de 28 x 175 m (4.900 m²) de área útil de medición. Para los datos de productividad de la soja se tomaron ocho repeticiones, dos repeticiones por división.

Manejo y variables

El manejo del área correspondiente al Gatton previo al estudio fue a partir de la siembra, realizada en septiembre de 2018 (18/09/2018); la primera actividad productiva fue la cosecha de semillas el 19/12/2018 y una segunda cosecha el 29/03/2019, y posterior corte de biomasa para la elaboración de heno (10/07/2019). En el año 2020 se volvió a realizar la cosecha de semillas y corte de biomasa para la elaboración de heno (20/01/2020 y 20/04/2020, respectivamente). El rebrote posterior fue desecado para aprovechar los residuos vegetales, en mayo del año 2021 (18/05/2021), y con esta desecación comenzó el barbecho químico para el Gatton. El Trigo tuvo un proceso de agricultura continua bajo siembra directa de rotación soja-trigo-soja. La siembra de cultivo de renta soja en estudio fue el 04/02/2022 y su cosecha se realizó el 01/06/2022 (Figura 2).

Figura 2.  Línea de tiempo del estudio de sistemas de producción de siembra directa y sus efectos sobre las características fisicoquímicas de un Cambisol, Paratodo, 2018-2022 

El inicio de las evaluaciones físicas y químicas del suelo fue el 14/07/2021 (INI), dos meses después de la desecación del Gatton el 18/05/2021 (tiempo cero) y la siembra del Trigo (20/05/2021). Las variables mensuales medidas desde el tiempo cero hasta el final del estudio fueron: residuos vegetales de los CC (BIOM), humedad gravimétrica (HG), nitrógeno (N) de nitratos (NO₃-N) y amonio (NH₄-N) del suelo.

Las variables medidas al momento de la siembra del cultivo principal, el 15/02/2022 (INIS), y al final del barbecho químico posterior al cultivo de soja, el 28/12/2022 (FIN), fueron: densidad aparente (DAP), resistencia a la penetración (RP) y tasa de infiltración del suelo (TI). Las variables de producción del cultivo de soja evaluadas fueron: altura de la planta, cantidad de nudos por planta, cantidad de frutos por planta y rendimiento por hectárea del cultivo.

La humedad gravimétrica (HG) se determinó mediante el análisis de muestras compuestas, cada una formada por dos submuestras de suelo extraídas de la superficie útil por repetición. Las muestras fueron colectadas con una barrena cilíndrica de 20 mm de diámetro a dos profundidades: 0-50 y 50-100 cm. Las muestras se almacenaron en recipientes herméticos y luego se secaron en estufa a 65 °C durante 72 horas hasta obtener peso constante. El porcentaje de humedad gravimétrica se calculó mediante la ecuación 1:

% HG = (Peso del agua / Peso del suelo seco) × 100

Los residuos vegetales colectados del suelo de una superficie de 1 m² por tratamiento y repetición fueron tamizados a 2 mm y secados a 65 °C durante 72 horas; estos datos fueron extrapolados a kilogramos por hectárea de masa seca.

Para la determinación del nitrógeno en forma de nitratos (NO₃-N) y amonio (NH₄-N), se extrajeron muestras de suelo a una profundidad de 0-60 cm en cada una de las cuatro repeticiones. Las muestras fueron selladas herméticamente y transportadas bajo temperatura controlada. El análisis se realizó dentro de las 24 horas posteriores a la extracción mediante electrodos selectivos de iones (ESI), siguiendo la metodología estándar de Pronova GmbH, en el Laboratorio del Departamento de Producción Vegetal (DEPROVE) del Servicio Agropecuario de la Cooperativa Chortitzer Ltda. Los resultados se expresaron en partes por millón (ppm) de la solución de suelo.

La densidad aparente del suelo (DAP) se determinó utilizando un cilindro de volumen conocido y 20 mm de diámetro. Las muestras fueron extraídas a dos profundidades: 0-25 y 25-50 cm, secadas en estufa a 65 °C durante 72 horas hasta peso constante. El cálculo se realizó mediante la ecuación 2:

DAP = Peso del suelo seco / Volumen del cilindro

La resistencia a la penetración (RP) se determinó en las cuatro repeticiones por tratamiento mediante un penetrómetro de impacto modelo IAA/Planalsucar-Stolf, con la masa impactadora de 4 kg regulada a 0,40 m de altura. La transformación de la cantidad de impactos por decímetro a megapascales (MPa) se realizó a través de la ecuación matemática (Ecuación 3) planteada por ^{Stolf et al. (2014)} donde RP es la resistencia a la penetración y N es la cantidad de impactos por decímetros:

RP (MPa) = 0,56 + 0,689 × N

Los resultados se expresaron en intervalos de 5 cm hasta los 70 cm de profundidad.

La tasa de infiltración (TI) se midió mediante infiltrómetros-permeametros de disco, localizadas en el suelo en cada tratamiento y repetición. Las lecturas se registraron en intervalos de un minuto durante los primeros 10 minutos, cada 5 minutos entre los 10 y 30 minutos, y cada 10 minutos desde los 30 hasta los 120 minutos. La tasa de infiltración representa la relación entre la infiltración y el tiempo parcial, y se calculó mediante la ecuación 4:

TI = (L₂ - L₁) × f / (t₂ - t₁)

donde: L = lectura del infiltrómetro, f = factor de calibración (0,1292) y t = tiempo parcial

La infiltración básica se determinó como el promedio de las últimas tres mediciones.

Los parámetros morfológicos y de productividad de la soja fueron evaluados en microparcelas de 4,5 m² en ocho repeticiones (dos repeticiones por división) por tratamiento mediante cosecha manual. El material empleado fue la variedad DM 8277 IPRO STS con grupo de madurez 8.2. Los parámetros biométricos (altura, número de nudos y frutos de la planta de soja) se midieron en tres plantas seguidas con competencia completa; el promedio de las 3 plantas correspondió al valor de cada una de las repeticiones. La densidad poblacional se determinó considerando todas las plantas de cada microparcela. El rendimiento se estimó a partir del peso de los granos obtenidos de las plantas cosechadas en las microparcelas de cada repetición, utilizando una trilladora estática experimental.

Análisis estadísticos

Los datos del ensayo se analizaron mediante análisis de varianza (ANAVA). Cuando se detectaron diferencias significativas entre tratamientos, se aplicó la prueba de Scott y Knott al 5% de probabilidad de error. Para describir las tendencias de los datos se utilizaron regresiones lineales y polinómicas. Las variables de rendimiento de soja se analizaron mediante la prueba t para dos muestras con varianzas iguales, con un nivel de significancia del 5%.

Agua gravimétrica

La Figura 3 muestra la precipitación acumulada y la humedad gravimétrica (HG) de las evaluaciones realizadas a dos profundidades del suelo (0-50 y 50-100 cm). Se registró una mayor HG media general para el Gatton durante el ensayo con 19,2%, mientras que para Trigo fue 15,4%. Esto representa una HG general 26,7% superior en el tratamiento Gatton respecto al Trigo. Se observó una relación directa entre las precipitaciones acumuladas y la dinámica de la HG del suelo.

Figura 3.  Humedad gravimétrica en dos estratos de dos sistemas de producción durante un periodo de 1,5 años, Paratodo, 2022 

La HG del tratamiento Gatton mostró una proporción alta en los dos estratos (0-50 cm: 20-24% y 50-100 cm: 23-26%) durante el periodo desde el barbecho (18/05/2021) hasta la siembra del cultivo de soja (29/01/2022), sin verse afectada significativamente por las precipitaciones, que aportaron 563 mm durante este periodo. Esta conservación de humedad se debió a la práctica de barbecho químico y la buena cobertura del suelo, que redujeron la evapotranspiración, como lo mencionan ^{Bristow (1988}) y los autores ^{Golik, Chamorro, Bezus, Pellegrini y Voisin (2022}) en sus estudios.

En contraparte, el tratamiento Trigo mostró una disminución en el contenido de humedad entre julio y agosto de 2021 (de 16% a 11-13%), atribuida principalmente al consumo del cultivo de cobertura (trigo) hasta su cosecha (20/09/2021), lo que demostró un alto potencial de flujo transpiratorio (^{Lu et al., 2000}). Este comportamiento representó un costo hídrico alto en comparación con el tratamiento Gatton, lo que impactó en el rendimiento del cultivo sucesor (^{Fernández, Quiroga y Noellemeyer, 2012}; ^{Nielsen y Vigil, 2005}). El uso de agua del perfil por el cultivo de trigo se observó hasta octubre de 2021.

Después de la cosecha del cultivo de cobertura, el trigo presentó un incremento drástico de la HG debido a las lluvias subsecuentes en el periodo de barbecho para el cultivo sucesor, con una acumulación de 521 mm (septiembre de 2021 a febrero de 2022), pero no alcanzó los valores de humedad del suelo que tuvo el tratamiento con Gatton. ^{Savabi y Stott (1994}) encontraron una significativa mayor intercepción de la precipitación por los residuos de trigo en comparación con maíz y soja, lo que lleva a una alta eficiencia de acumulación de agua en el perfil. Este comportamiento se observó en el tratamiento trigo; sin embargo, no igualó los valores del cultivo de cobertura Gatton.

A partir de febrero, como indica la Figura 3, se observó una disminución en la humedad en ambos tratamientos y estratos, atribuida al consumo hídrico de la soja en crecimiento. El cultivo recibió durante su ciclo una precipitación total acumulada de 346 mm y, como no tuvo impacto sobre la HG, se infiere que fue inferior a su demanda e incluso utilizó la humedad remanente del perfil del suelo, con un marcado impacto en el estrato de 50-100 cm de profundidad.

Posterior a la cosecha del cultivo de renta, se inició el barbecho químico para el cultivo sucesor 2023 y se observó un incremento medio de la humedad del 30,4% en Gatton y 48,7% en Trigo (Figura 3), debido a la recarga hídrica por las precipitaciones y la suspensión total de la transpiración. Posteriormente, se registró una disminución en la HG durante la temporada seca por falta de precipitaciones y mayor evaporación. Durante el período de barbecho del cultivo sucesor 2022 hasta las precipitaciones de primavera, la HG se igualó entre los dos tratamientos y en las dos profundidades evaluadas. A partir de octubre de 2022, se observó un aumento de la HG en ambos tratamientos y estratos en respuesta a las precipitaciones, donde el tratamiento Gatton presentó valores superiores en un 25% respecto al Trigo.

Se observó una tendencia en el contenido de HG entre los dos estratos del mismo tratamiento: cuando hubo un cultivo establecido, el estrato de 50-100 cm presentó menor HG que el estrato de 0-50 cm; sin embargo, cuando se iniciaron las prácticas de barbecho químico, el estrato más profundo comenzó a acumular agua y superó la HG del estrato superficial. Por otro lado, el efecto de las precipitaciones mayores a 100 mm durante los barbechos químicos se observó en el estrato más profundo hasta durante dos muestreos consecutivos, lo que indica la importancia de mantener un barbecho de mayor duración (^{Quiroga et al., 2005}).

Biomasa aérea

Según los datos obtenidos y presentados en la Figura 4, la biomasa de Gatton se descompuso en un 72,37%, mientras que la del Trigo alcanzó un 80,98%. Al inicio del estudio (INI), el tratamiento Gatton presentó 2,09 veces más biomasa que el Trigo, con valores de 11.311 kg MS ha⁻¹ frente a 5.390 kg MS ha⁻¹. Esto resultó en una descomposición de 8.186 y 4.365 kg MS ha⁻¹ para Gatton y Trigo, respectivamente, con una tasa de descomposición 1,88 veces mayor para el Gatton.

Niveles altos de biomasa pueden conducir a tasas de descomposición más rápidas según indican ^{McClelland, Paustian y Schipanski (2021}); sin embargo, en esta investigación, el Trigo presentó menor cantidad de biomasa pero una descomposición superior en términos porcentuales (11,9%). Según la ecuación obtenida en la regresión (Figura 4), el Gatton aportó 87,54% más de biomasa al suelo y mayor material descompuesto (12,7 y 9,5 kg ha^-1 dia^-1 para Gatton y Trigo, respectivamente).

^{Kamkar, Akbari, Teixeira da Silva y Movahedi Naeini (2014}) encontraron que la relación C/N de los residuos de trigo supera los valores de 60:1, lo cual se puede confirmar por las experiencias locales, y dado que la relación C/N de sus residuos sobrepasa el umbral de 50:1, también presenta elevados contenidos de ligninas y lípidos (^{Ibáñez, 2006}). Este mismo autor afirma que la actividad biológica del suelo en estas condiciones es muy escasa, lo que puede explicar la tasa de descomposición más lenta del trigo en el presente ensayo.

Con respecto a los residuos del Gatton, que presentan una relación C/N cercana a valores de 35:1 según ensayos locales recientes, se obtuvieron tasas de descomposición más aceleradas que las del trigo, como se observó en este ensayo. ^{Ibáñez (2006}) concluye que la relación C/N de los residuos vegetales no lignificados fluctúa entre 30:1 y 50:1.

Figura 4.  Descomposición de la biomasa aérea de dos sistemas de producción durante un periodo de 1,5 años, Paratodo - 2022 

En la Figura 4 se observa que, en los primeros muestreos, hasta los 50 días después del inicio (DDI), se produjo una acelerada descomposición del Gatton; posteriormente, la tasa de descomposición se fue asemejando a la del trigo, lo que se ve expresado en las ecuaciones presentadas. El aumento en noviembre de 2021 (134 DDI) se atribuye a los eventos postcosecha del cultivo de cobertura trigo, donde ocurrió un aporte de residuos vegetales. Por otra parte, el incremento en biomasa a los 337 DDI se atribuye a los restos de soja que permanecieron en la parcela posterior a la cosecha. Se debe tener en cuenta que la relación C/N de las leguminosas es más baja, alrededor de 8:1 (^{Ward, 2022}), lo cual conduce a una descomposición más rápida en ambos cultivos de cobertura.

Nitratos del suelo

En la Figura 5 se observa el contenido de N (NO₃-N y NH₄-N) del suelo en función a las precipitaciones, encontrándose una fuerte dependencia, principalmente en periodos secos con temperaturas altas seguidos por periodos de precipitaciones, aunque sean bajas. Las concentraciones de N en general se mantuvieron entre 18 y 74 ppm, valores relativamente mayores en comparación con resultados de otros estudios (^{Mazzilli, Ernst, Sastre y Terra,2015}; ^{Sawchik, 2001}).

Figura 5.  Suma de Nitrógeno (N) en forma de Nitrato (NO₃-N) y Amonio (NH₄-N) del suelo en ppm a una profundidad 0-60 cm y pluviometría acumulada entre las fechas de medición en dos sistemas de sucesión durante un periodo de 1,5 años, Paratodo, 2022  

No se observaron diferencias estadísticas en el contenido de N en el suelo entre la práctica del barbecho con Gatton y el cultivo de trigo. La cantidad de nitrógeno disponible fue suficiente para cubrir los requerimientos de los cultivos, debido a la incorporación de residuos vegetales acumulados a lo largo de varios años de sucesión. Esto resultó en una disponibilidad de nitrógeno que no mostró variaciones significativas en el perfil del suelo entre 0 y 60 cm de profundidad.

El primer aumento a altas concentraciones de N (55 ppm para Gatton y 50 ppm para Trigo) se observó en el muestreo del 13/10/2021, cuando las precipitaciones primaverales comenzaron a acumularse (380 mm), con una subsecuente disminución en el siguiente muestreo. Como no hubo diferencia entre los tratamientos antes y después del muestreo del 13/10/2021, se estima que el N fue de origen orgánico y provenía de los residuos de cultivos anteriores, activados por la humedad.

La disminución de la concentración en el muestreo posterior fue efecto de desnitrificación, volatilización o lixiviado por las precipitaciones de 380 mm a capas más profundas (^{Beltran, Galantini, Tognetti y Barraco, 2022}; ^{Willumsen y Thorup-Kristensen, 2001}). Puede haber un correlación entre cantidad de nitratos y cantidad de HG en función a la tasa de desnitrificación en situaciones de capacidad de campo (^{Picone, Videla y García, 1997}), aunque suelos secos y calcáreos presentan mayor tendencia a la volatilización. Por otro lado, si el perfil del suelo supera la capacidad de campo, está expuesto a la lixiviación de nitratos. En este caso, los cultivos de cobertura tienen la ventaja de absorber los nitratos, con la consecuente retención de nitrógeno en su biomasa, que luego estará disponible para el cultivo sucesor (^{Fernández et al., 2012}).

Se observó otro incremento en las concentraciones de N (42 ppm para Gatton y 38 ppm para Trigo) el 16/02/2022, provocado por las precipitaciones y una ligera aireación del suelo debido al proceso de siembra. A partir de esta fecha, los valores de N se redujeron gradualmente, efecto atribuido al consumo del cultivo de soja, a pesar de ser una planta con potencial de fijación biológica de nitrógeno (FBN).

El muestreo del 16/06/2022 mostró los valores más bajos de N (18 ppm para Gatton y 22 ppm para Trigo), seguidos por un incremento en el siguiente muestreo con los valores más altos del estudio (74 ppm para Gatton y 61 ppm para Trigo). Estos altos valores son atribuidos a la mineralización de la biomasa del cultivo de soja con una relación C/N baja (^{Fernández etal., 2012}). Si bien este comportamiento no estuvo en función de las precipitaciones, las anteriores habrían activado dicha descomposición. ^{Scagnozzi, Saviozzi, Levi-Minzi y Riffaldi (1997}) detectaron en su estudio la liberación de NO₃-N en el suelo después de 60 días de la cosecha a base de residuos de soja, lo que coincide con los resultados obtenidos.

Se observó también una disminución gradual de la concentración de N durante el barbecho químico, hasta la fecha del 26/10/2022, cuando las precipitaciones primaverales reactivaron un aumento del N en el suelo, alcanzando altos valores al final del estudio (38 ppm para Gatton y 46 ppm para Trigo), aunque no fueron estadísticamente significativos entre tratamientos. ^{Wood et al. (1991}) demostraron un mayor agotamiento de NO3-N en sistemas de producción perennes con pasturas, debido a su consumo y retención en su biomasa, en comparación con sistemas de producción con rotaciones intensivos que devuelven el NO₃-N al suelo en el estrato superior por los residuos vegetales, lo cual podría explicar la diferencia observadas entre tratamientos.

Densidad aparente

Los resultados de los tratamientos (Figura 6) muestran diferencias significativas entre las fechas de muestreo INIS y FIN, no así entre profundidades y tratamientos. Los valores para ambos cultivos de cobertura en INIS estuvieron ligeramente encima de 1,4 g cm-3, y para FIN la DAP se redujo significativamente hasta aproximadamente 1,2 g cm⁻³.

Los resultados de análisis del suelo mostraron una textura promedia franco-arcillosa con 47 % de arcilla, con texturas muy distintas entre repeticiones, desde un suelo franco (33% de arcilla) hasta arcilloso (65% de arcilla). Los valores DAP para estas texturas deberían oscilar entre 1,1 a 1,3 g cm^-3 en condiciones óptimas de desarrollo radicular, con reducciones de hasta 0,2 de su máximo desde 1,36 a 1,56 g cm^-3, siendo el valor intermedio de 1,47 g cm^-3 (^{Chen et al., 1998}; ^{Jones, 1983}). En esta investigación, el desarrollo radicular presentó cierta restricción en INIS, mientras que para FIN la DAP se encontró en un rango óptimo.

En general, el tratamiento Gatton mostró una menor DAP en comparación al trigo, tanto en profundidad como en las evaluaciones realizadas en INIS y FIN, debido a su mayor aporte de biomasa al suelo. Varios estudios (^{Fu, Chen, Huang, Qu y Wei, 2021}; ^{Meki, Snider, Kiniry, Raper y Rocateli, 2013}; ^{Shaver, 2010}) mencionan una correlación entre la cantidad de BIOM y la DAP; cuanto mayor es la biomasa, menor es la DAP. Sin embargo, en este estudio no se observaron diferencias significativas. En la Figura 6 también se observa un aumento en la DAP a mayor profundidad (0-25 y 25-50 cm) en INIS, mientras que en FIN ya no se presentaron diferencias importantes entre profundidades.

Figura 6.  Densidad aparente del suelo (DAP) (g cm^-3) en dos diferentes sistemas de producción (Gatton y Trigo), dos profundidades (0-25 y 25-50 cm) y dos fechas de evaluación (INIS y FIN), Paratodo, 2022 

La menor DAP en FIN no tuvo el comportamiento esperado, ya que no se observó un efecto de la descomposición de la biomasa producida y el consecuente aumento de la porosidad del suelo. ^{Rubio, Gama Roldán, Pérez Bidegain y Quincke (2018}) mencionan la influencia de las condiciones climáticas sobre la DAP y encontraron en su estudio una DAP crítica en función a la disponibilidad del agua de 1,59 g cm^-3, lo cual restringiría el crecimiento vegetal. Otro factor podría ser la descomposición del sistema radicular del cultivo de cobertura por los microorganismos, con un consecuente aumento en la porosidad. Los valores en INIS se encontraban en el límite superior del rango para el tratamiento Gatton (1,4-1,53 g cm^-3) y por encima del límite mencionado en trigo en la profundidad de 25-50 cm (1,65 g cm^-3). La DAP media en INIS fue de 1,47 g cm^-3 y 1,53 g cm^-3 para Gatton y trigo, respectivamente, resaltando una diferencia de 4,1% menor para Gatton. Al final del ensayo, ambos tratamientos terminaron con una DAP media de 1,18 g cm^-3. Promediando los valores de DAP de ambas mediciones, el Gatton registró una DAP menor en un 3,03%, con un valor de 1,32 g cm^-3, frente a los 1,36 g cm^-3 del Trigo.

Tasa de infiltración

Los resultados de la tasa de infiltración (TI) mostraron diferentes en INIS entre los tratamientos Gatton y trigo, con mayor tasa de infiltración instantánea (TII) y tasa de infiltración básica (TIB) a favor del Gatton (Figura 7). Por un lado, el periodo seco y caluroso en el barbecho con poca precipitación (Figura 3) llevó a un suelo superficial con menor humedad en el estrato 0-50 cm en comparación al estrato profundo. Por otro lado, se observó una diferencia entre los tratamientos mencionados, atribuida a los macroporos producidos por los cultivos de cobertura recientes en función a la cantidad de sus residuos, que permitieron el aumento de la infiltración de agua (^{Shaver, 2010}).

Figura 7.  Tasa de infiltración (TI) en cm h^-1 en dos diferentes sistemas de producción (Gatton y Trigo) y dos fechas de evaluación (INI y FIN), Paratodo, 2022. 

En FIN se obtuvieron resultados muy similares entre los tratamientos Gatton y Trigo, con mayor TI para el Gatton como resultado de una mayor cantidad de residuos. La escasa diferencia entre tratamientos se atribuye a la porosidad establecida durante este período de 10 meses.

La Figura 8 muestra la tasa de infiltración básica (TIB) de ambos sistemas. Hubo diferencia significativa entre INIS y FIN, con mayor TIB para el Gatton seguido por el Trigo en la evaluación INIS (7,58 y 3,52 cm h^-1, respectivamente); en FIN no hubo diferencia significativa entre los tratamientos (0,97 y 0,86 cm h^-1). Esto se relacionó a la mayor cantidad de residuos del suelo, con buena estabilidad de agregados y mayor porosidad, principalmente en el tratamiento Gatton, atribuido a los altos residuos radiculares y profundos (^{Peterson y Power, 2015}). Los mismos autores mencionan que los sistemas radiculares de cultivos perennes de pasturas pueden llegar con facilidad a más de 10.000 Kg ha^-1 de masa seca, aumentando la velocidad de infiltración.

La cubierta de residuos intercepta parte de la lluvia, limitando la formación de costras y las pérdidas de suelo por escorrentía, aumentando así la tasa de infiltración de agua en el suelo (^{Lal, 2008}). Por otra parte, los residuos vegetales y los productos de su descomposición mejoran la estructura del suelo a través de una mayor estabilidad de los agregados y porosidad (^{Jordán, Zavala y Gil, 2010}), lo que también mejora la tasa de infiltración de agua del suelo (^{Ranaivoson, Naudin, Ripoche, Affholder, Rabeharisoa y Corbeels, 2017}). Esto es confirmado por los resultados de esta investigación y se puede observar en Figuras 7 y 8.

Figura 8.  Tasa de Infiltración Básica (TIB) en cm h^-1 en dos diferentes sistemas de producción (Gatton y Trigo) y dos fechas de evaluación (INIS y FIN), Paratodo, 2022. 

En INIS, Gatton y Trigo tuvieron una buena cobertura de biomasa (7.114 y 4.969 Kg ha^-1, respectivamente), mientras en FIN registraron 3.125 y 1.025 Kg ha^-1. ^{Ranaivoson et al. (2017}) encontraron en su estudio de que 2.000 a 3.000 Kg ha^-1 son suficientes para asegurar una buena TI y evitar el escurrimiento del agua superficial. Los valores registrados en la evaluación FIN podrían comprometer el sistema de producción con cultivo de cobertura de trigo.

Datos similares a INIS fueron reportados por ^{Lizarralde, Ciganda, Baethgen, y Quincke (2016}), quienes estudiaron la TIB en un sistema de rotación soja-trigo continuo y en otro basado en rotación con pastura. De manera similar, (^{Grazia, Barrios, Tittonell, Rodríguez y Andrada, 2008}) no encontraron diferencias significativas entre sistemas de rotación (convencional y siembra directa), aunque señalaron una tendencia a favor de la siembra directa.

Resistencia a la penetración

La resistencia a la penetración (RP) mostró diferencias notables entre los tratamientos Gatton y Trigo en las dos evaluaciones (INIS y FIN), Figura 9. En INIS (14/02/2022), los valores de RP fueron consistentemente menores en el tratamiento Gatton hasta los 38 cm de profundidad, donde superaron a los del Trigo, igualándose a los 68 cm, con valores menores que 2 MPa. Alcanzaron un máximo de 2,90 MPa a 5-10 cm de profundidad, en comparación con los 3,24 MPa observados en el tratamiento Trigo. Estas diferencias fueron más pronunciadas en las capas superficiales (5-20 cm), donde Gatton presentó valores iniciales de 1,05 MPa frente a 1,96 MPa en Trigo, indicando un suelo menos compactado en el tratamiento Gatton.

En la evaluación FIN (28/12/2022), los valores de RP aumentaron en ambos tratamientos. Sin embargo, el tratamiento Gatton continuó mostrando una menor resistencia en todo el perfil del suelo evaluado (0-70 cm). En las capas superficiales, Gatton registró 1,30 MPa frente a los 1,74 MPa de trigo. A profundidades de 10-15 cm, los valores máximos fueron de 2,95 MPa en Gatton, mientras que en trigo se alcanzaron valores críticos de compactación de 3,69 MPa.

Los resultados muestran diferencias claras en la resistencia a la penetración (RP) entre los tratamientos, destacando el impacto diferencial de los cultivos de cobertura en la estructura del suelo. La menor RP observada en el tratamiento Gatton indica que este cultivo contribuyó a una mejor porosidad y reducción de la compactación del suelo, debido a su mayor aporte de biomasa y residuos vegetales, así como al desarrollo de un sistema radicular más profundo y ramificado. Esto indica que los cultivos de cobertura, con su mayor desarrollo radicular, estructuran mejor el suelo, generan mayor estabilidad de agregados y disminuyen la densidad del suelo, acorde con otros estudios (^{Pulido Moncada, Gabriels, Lobo, Rey y Cornelis, 2014}; ^{Watanabe, Figueiredo, Silva, Neves y Oliveira, 2017}).

Por otro lado, varios estudios indican una correlación inversa entre la humedad del suelo y la RP (^{Herrick y Jones, 2002}; ^{Ruiz, Castillo Ontaneda y Vidal Díaz, 2020}; ^{Villazón-Gómez, Martín-Gutiérrez y Cobo-Vidal, 2019}), lo que se debe tener en cuenta al comparar las evaluaciones INIS y FIN entre sí. La medición de la RP requiere condiciones de humedad cercanas a la capacidad de campo, lo que en esta región se consigue previo a la siembra, después de un barbecho químico eficiente.

Figura 9.  Resistencia a la penetración (RP) del suelo (MPa) en una profundidad de 0-70 cm en dos sistemas de producción (Gatton y trigo) y dos fechas de evaluación (INIS y FIN), Paratodo - 2022. 

Las investigaciones muestran un rango de tolerancia de interpretación respecto al valor crítico absoluto en condiciones de humedad a capacidad de campo. Varios autores indican 2 MPa como valor crítico límite (^{De Lima, Miola, Timm, Pauletto y Da Silva, 2012}; ^{Reichert, Kaiser, Reinert y Riquelme, 2009}; ^{Silva, Tormena, Fidalski, Imhoff, 2008}; ^{Tormena, Silva y Libardi, 1998}), otros 2,5 MPa (^{Taylor, Roberson y Parker, 1966}) o 3 MPa (^{Ruiz et al., 2020}), y el estudio de ^{Moraes, Debiasi, Carlesso, Franchini y Silva (2014}) diferencia 2 MPa para un sistema de laboreo convencional, 3 MPa para un sistema de laboreo mínimo y 3,5 MPa para el sistema de siembra directa. De todos modos, valores de RP superiores a 3 MPa se consideran críticos para el crecimiento radicular de la mayoría de los cultivos, limitando la exploración del suelo, el acceso al agua y nutrientes y, en consecuencia, el desarrollo y rendimiento de las plantas (^{Bengough, McKenzie, Hallett y Valentine, 2011}; ^{Klein y Camara, 2007}).

Una RP por encima del valor crítico (3 MPa) solo se observó en el trigo en la capa de 5 a 15 cm de profundidad en INIS, y en la capa de 5 a 20 cm en FIN. Esta tendencia se atribuye al menor aporte de residuos del trigo y a una menor capacidad para mitigar la compactación inducida por actividades agrícolas, como el tránsito de maquinaria o el manejo intensivo del suelo (^{Hamza y Anderson, 2005}; ^{Hobson et al., 2021}). Gatton, en general, indicó menor RP en comparación con el trigo, generando mejores condiciones para el desarrollo del cultivo sucesor.

Rendimiento de la soja

Con respecto a las variables biométricas y de rendimiento evaluadas, el cultivo de soja del tratamiento Gatton mostró una tendencia de mayores valores que el de trigo; sin embargo, los que se destacaron significativamente fueron la altura (99,6 y 89,6 cm) y el rendimiento de granos (3.336 y 2.929 kg ha⁻¹), superando en 406 kg ha⁻¹ al tratamiento trigo (Tabla 1). Asimismo, el peso de 1.000 semillas fue superior en el tratamiento Gatton (136,7 g) frente al trigo (123,5 g), aunque con una significancia marginal (p = 0,085). Sin embargo, no se observaron diferencias significativas en el número de nudos por planta (p = 0,398), el número de vainas por planta (p = 0,526) ni en la densidad de plantas (p = 0,715) entre ambos tratamientos.

La altura y el rendimiento de las plantas son rasgos poligénicos, complejos y deseables que se heredan de forma cuantitativa (^{Diondra et al., 2008}). No necesariamente debe existir una correlación positiva entre estas dos variables, aunque varios estudios la encontraron (^{Borowska y Prusiński, 2021}; ^{Sulistyo, Purwantoro y Sari, 2018}).

Tabla 1. Rendimiento de la soja en diferentes sistemas de rotación (Gatton y Trigo) en un suelo del tipo Cambisol, Paratodo, 2022 

*NS=No significativamente diferente; **DS=Diferencia significativa con la Prueba T para dos muestras suponiendo varianzas iguales (p-Valor 0,05).

La tasa de crecimiento de las plantas depende de factores ambientales como la disponibilidad hídrica y de nutrientes, la densidad de plantas (^{Herbert y Litchfield, 1982}) y la temperatura. Los datos expuestos en la Tabla 1 indican que las plantas de soja en el tratamiento Gatton lograron producir más biomasa total (BT) que en el trigo. Con un mayor índice de área foliar y mayor densidad de plantas, pudieron interceptar más radiación y, con suficiente agua y nutrientes (Figuras 3 y 4), transformaron más CO₂ en producción. Esta diferencia en la interceptación de la radiación durante el desarrollo del fruto probablemente causó las diferencias a favor del tratamiento Gatton debido a una mayor incorporación de biomasa, sobre todo en el rendimiento, acorde con resultados obtenidos en otros estudios (^{Liu, Jin, Herbert, Zhang y Wang, 2005}; ^{Taylor, Mason, Bennie y Rowse, 1982}).

El barbecho químico más largo del Gatton (283 días) en comparación con el trigo (184 días), más el volumen de residuo aportado, justificó el mayor porcentaje de agua gravimétrica que impactó en el rendimiento final de la soja, principalmente en su fase reproductiva, acorde con otros estudios (^{Irmak et al., 2002}; ^{Dos Santos Cordeiro et al., 2021}). Esto demostró que el sistema de producción a base de una gramínea por un período más largo refleja una mayor sostenibilidad productiva en el cultivo de soja, sin tener en cuenta los costos productivos de la parcela (sostenibilidad económica), en especial si no se pudo generar un retorno en este período.

Estos resultados indican que la incorporación de pasturas perennes como cobertura en regímenes de siembra directa puede ser una estrategia efectiva para mejorar la sostenibilidad y eficiencia de los sistemas agrícolas en ambientes semiáridos, promoviendo tanto la conservación del suelo como el incremento de los rendimientos agrícolas.