FONDO NACIONAL DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS
CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN RECURSOS AGROECOLÓGICOS
 

TÉCNICAS DE EVALUACIÓN DE COMPACTACIÓN DE SUELOS

Manuel Wagner*y Gerardo Medina**

* Investigador. Instituto de Investigaciones en Recursos Agroecológicos. CENIAP-FONAIAP.
** TAI. Instituto de Investigaciones en Recursos Agroecológicos. CENIAP- FONAIAP.

                      Serie B - Nº 33                    1998

ISBN 980-318-115-7
DEPÓSITO LEGAL F223199863113364

RESUMEN

Las técnicas para evaluar problemas de compactación de suelos se presentan estructuradas en tres capítulos referidos a: introducción, determinaciones analíticas (límite inferior de plasticidad, límite superior de plasticidad, índice de plasticidad, conductividad hidráulica, macroporosidad, densidad aparente y módulo de ruptura) y recomendaciones para la preparación de suelos. Cada una de las determinaciones analíticas incluye una serie de puntos en forma secuencial, con el propósito de presentar la información bajo formato estandarizado. Los aspectos tratados en cada técnica, si son aplicables fueron: título; concepto; principio; equipos y materiales; reactivos (opcional); procedimiento; cálculos; forma de expresión de los resultados; interpretación; comentarios y referencias particulares.

^  INTRODUCCIÓN

El uso y manejo de los suelos está limitado por las características naturales de los mismos, el clima y por las condiciones socioeconómicas prevalecientes. Para el desarrollo y manejo de los suelos disponibles es indispensable conocer y entender sus potencialidades y limitaciones a nivel local y regional. Muchas de las áreas ya explotadas agrícolamente y, en especial, las de posible expansión futura, presentan una combinación de limitaciones climáticas, de suelos y topografía que afectan su potencial para producción agrícola sustentable y dificultan su desarrollo. Además, estimaciones recientes han puesto de manifiesto las grandes y a veces insuperables dificultades para el mantenimiento de la productividad de muchos de los suelos de reserva con las tecnologías actualmente disponibles (Pla, 1995).

Las prácticas actuales de manejo de suelos y aguas se han creado sobre la base de observaciones empíricas de campo de la respuesta a diferentes clases y frecuencias de aplicación de fertilizantes o riego. Sin embargo, estas prácticas deberían fundamentarse en la identificación de características específicas del medio ambiente total. Esto implica necesariamente conocer por completo, las relaciones suelo-planta-agua-atmósfera y las diversas prácticas de manejo (Gavande, 1973).

Generalmente, en el manejo de aguas y suelos con fines agrícolas se busca aumentar la infiltración y reducir la evaporación. La mayor parte de la infiltración ocurre cuando el suelo superficial está saturado o casi saturado. Por ello, una mayor infiltración ocurrirá cuando la conductividad hidraúlica a bajas succiones del suelo superficial sea alta. Por otro lado, como la evaporación ocurre cuando el suelo superficial está bastante seco, ella será menor cuando la conductividad hidraúlica es baja a valores de succión altos. Ambas cosas, incremento de la infiltración y reducción de la evaporación, pueden lograrse al mismo tiempo con una adecuada agregación de la capa superficial del suelo. La influencia que pueden tener las condiciones de suelo superficial sobre la infiltración, evaporación, escorrentía y erosión se hacen más críticas:

* cuanto menor sea la estabilidad de la estructura,

* cuanto mayor sea la intensidad y la irregularidad de las precipitaciones, y

* cuando las demandas evaporativas sean más grandes (Pla, 1976).

Según Amezquita (1984), el clima de una región determina qué tipo de cultivo puede adaptarse y, dentro de un mismo clima pueden existir diferentes tipos de suelo que deben ser tratados individualmente y que condicionan la clase de cultivos que en ellos pueden desarrollarse. Estos suelos no son capaces de suministrar a los cultivos el agua y los nutrimentos que ellos requieren. Por esta razón, el hombre, en su labor acondicionadora, se ve en la necesidad de suministrarlos mediante el riego y la fertilización.

Para que las plantas puedan desarrollarse el suelo debe poseer ciertas condiciones físicas aceptables; de no ser así, éstas deberían lograrse a través de una buena preparación de suelos, de tal manera que el suelo pueda almacenar más agua, mejorar el suministro de los elementos nutritivos, mejorar las condiciones de drenaje y conservar por largos años su fertilidad. Adicionalmente, la preparación apropiada del suelo facilita una buena cama para la germinación de la semilla, destruye las malas hierbas que competirían con el cultivo y coadyuva en el control de insectos dañinos, enterrando profundamente huevos y pupas.

En muchos casos, los suelos presentan tendencia a la compactación o fácilmente se puede conducir a esta condición si se hace un manejo inadecuado de los mismos. Siendo la preparación de los suelos una de las operaciones más costosas y riesgosas en la agricultura, cualquier exceso en ella representará una merma en los beneficios económicos y en una disminución de mediano a largo plazo de las características productivas de los suelos.

En este contexto, el objetivo que se persigue en este trabajo, es el de precisar algunas técnicas para evaluar problemas de compactación que pueden presentarse en suelos que han sido manejados inadecuadamente. Conociendo los parámetros de las propiedades físicas del suelo, a través de las determinaciones respectivas, será posible afinar el manejo del mismo, esencialmente al momento de la preparación antes de la siembra.

^    DETERMINACIONES ANALÍTICAS
1. Límite inferior de plasticidad

1.1. Concepto

El límite inferior de plasticidad marca la transición entre la consistencia plástica y la friable y es el contenido máximo de humedad, en el cual el suelo puede manejarse sin deteriorar sus propiedades físicas (Pla, 1976). También se define como el momento cuando el contenido de humedad en el suelo permite que éste se deje amasar en cilindros de 3 a 4 mm de diámetro y de 5 a 6 cm de longitud, sin desmenuzarse (Malagón, 1976).

1.2 Principio

Cuando se toma una capa continua de moléculas de agua de hidratación de los cationes absorbidos entre las láminas de arcilla, facilita el desplazamiento de unas sobre otras, sin permitir su separación (Pla, 1977).

1.3 Equipos y materiales

1.3.1. Lámina de vidrio
1.3.2. Balanza
1.3.3. Estufa
1.3.4. Cápsula de metal
1.3.5. Tamiz de 2 mm

1.4 Procedimiento

Tamice de 15-20 g de suelo por 2 mm de abertura. Amase y forme cilindros de suelo, de 3 mm de diámetro, aproximadamente. Deslice con la mano sobre un vidrio el cilindro de suelo. En el momento que se produzca su resquebrajamiento, determine la humedad del suelo. Este valor representa el límite inferior de plasticidad (Figura 1).

1.5. Cálculos

LIP = (PSH - PSS) / PSS x 100

Donde: LIP: límite inferior de plasticidad (%)

PSH: peso del suelo húmedo (g)

PSS: peso del suelo seco (g)

1.6. Forma de expresión de los resultados

Se expresa como porcentaje del contenido de humedad, de forma gravimétrica.

1.7. Interpretación

El suelo adquiere la capacidad de ser moldeado y mantiene su forma después que la presión deformable ha cesado, o representa el contenido de humedad máximo en el cual un suelo puede manejarse sin deteriorarse su estructura.

1.8. Comentario

El límite inferior de plasticidad representa el contenido de humedad en un suelo, por encima del cual es peligroso manipularlo con equipos de labranza y cultivo, ya que se pueden causar posibles efectos de compactación y sellado superficial.

^    2. Límite superior de plasticidad

2.1. Concepto

El límite superior de plasticidad es el contenido de humedad en el cual un suelo comienza a fluir bajo la acción de una fuerza aplicada (Malagón, 1976).

2.2. Principio

En la medida que el contenido de humedad en el suelo aumenta (rango húmedo), la tensión superficial por unidad de área disminuye, de manera tal que no se compensa el incremento en área de contacto entre partículas y se ocasiona un decrecimiento en la consistencia del suelo. Al estar el suelo saturado la tensión superficial deja de existir y el suelo fluye. Estas relaciones sólo se dan en suelos que tienen contenido de arcilla suficientes para hacer que la atracción molecular sea efectiva. La atracción molecular del limo y la arena es insignificante (Gavande, 1973).

2.3. Equipos y materiales

2.3.1. Tamiz de 2 mm
2.3.2. Cuchillo
2.3.3. Aparejo mecánico "Casa Grande"
2.3.4. Ranurador
2.3.5. Cápsula de metal
2.3.6. Balanza
2.3.7. Estufa
2.3.8. Vaso de precipitado

2.4. Procedimiento

Tamice de 150-200 g de suelo y colóquelos en un vaso de precipitación, agréguele agua hasta obtener una masa fácilmente moldeable, removiendo constantemente la mezcla con un cuchillo. Posteriormente, coloque en el fondo de la copa del aparejo "Casa Grande" una porción de la pasta de suelo, hasta que alcance un espesor de aproximadamente un cm, al mismo tiempo que se va alisando con el cuchillo la superficie de la muestra. Con el ranurador y en sentido longitudinal se corta en dos partes iguales la pasta de suelo, de tal manera que queden separadas aproximadamente dos mm en el fondo de la copa. Dé vuelta a la manilla del aparejo a una velocidad aproximada de dos revoluciones por segundo (golpes), hasta lograr que las dos porciones se unan. Si esto se logra después de un número de golpes (12-38), se procede a recoger el suelo y colocarlo en el recipiente metálico, se pesa y se traslada a una estufa (110 ºC) hasta obtener el porcentaje de humedad del suelo (Figura 2). Repita el proceso hasta tener al menos uno o dos valores por encima o por debajo de 25 golpes. Si la muestra se une antes de los 12 golpes, se toma y se coloca nuevamente en el vaso de precipitado agregándole suelo. Si se une después de los 31 golpes se agrega agua.

Para determinar el límite superior de plasticidad de manera analítica, Pla (1977) cita como procedimiento colocar en el eje de las abscisas (escala cuadriculada), el valor correspondiente al porcentaje de humedad gravimétrica y en el eje de las ordenadas (escala logarítmica) el valor correspondiente al número de golpes obtenidos del aparejo "Casa Grande". El límite superior de plasticidad expresado en porcentaje de humedad gravimétrica, se corresponderá con 25 golpes, resultado de la interpolación entre 31 y 38 golpes, respectivamente (Figura 2a).

2.5. Cálculos

LSP = (PSH25 - PSS25)/PSS25

Donde: LSP: límite superior de plasticidad (%).

PSH25: peso del suelo húmedo (g) a 25 golpes.

PSS25: peso del suelo seco (g) a 25 golpes.

2.6. Forma de expresión de los resultados

Se expresa como porcentaje del contenido de humedad, de forma gravimétrica en el suelo.

2.7. Interpretación

El límite superior de plasticidad se relaciona con la resistencia al corte que tiene un suelo, cuando posee un determinado contenido de humedad. Un suelo que presenta un porcentaje de humedad igual o mayor a su límite superior de plasticidad, no opondrá resistencia al corte, se le daña su estructura y disminuye su tasa de penetración de agua.

2.8. Comentarios

El límite superior de plasticidad está dado por la cantidad de agua que contiene un suelo en el momento en que comienza a comportarse como un fluido y deja de comportarse como una masa sólida (Gavande, 1973). Intervenirlo en ese momento ocasiona rompimiento y cambios de la estructura del suelo de manera irreversible.

^    3. ÍNDICE DE PLASTICIDAD

3.1. Concepto

El índice de plasticidad es el porcentaje de agua gravimétrico en el suelo entre el límite superior e inferior de plasticidad (Montenegro y Malagón, 1990).

3.2. Principio

La plasticidad del suelo resulta de la acción en el suelo de dos fuerzas: cohesión o atracción molecular y adhesión o tensión superficial. La cohesión en suelos húmedos tiene lugar entre las moléculas de la fase líquida, las cuales actúan como puente entre partículas adyacentes de suelo. La adhesión actúa como una fuerza de atracción molecular entre la fase líquida y la superficie de la fase sólida. La estructura del suelo resulta de la variación entre estas fuerzas dentro de la mesa del mismo (Malagón, 1976).

3.3. Cálculos

IP = LSP - LIP

Donde: IP: índice de plasticidad (%)

LSP: límite superior de plasticidad (%)

LIP: límite inferior de plasticidad (%)

3.4. Forma de expresión de los resultados

Se expresa como porcentaje del contenido de humedad de forma gravimétrica en el suelo.

3.5. Interpretación

Si el índice de plasticidad es bajo, el suelo puede manejarse sin peligro de amasarse, y si el índice de plasticidad es alto, aumentaría el peligro de deterioro de las condiciones físicas (estructura), especialmente si el manejo se lleva a cabo con altos contenidos de humedad (figuras 3 y 4, en la próxima página) respectivamente. Según Pla (1977), diferencias entre los límites superior e inferior de plasticidad superior a 100% indican un contenido de arcilla que le da alta plasticidad al suelo y dificulta su cultivo. Rangos de 10 a 5% indican moderada plasticidad que presentan problemas al usar maquinaria agrícola y valores menores de 5%, identifican suelos poco plásticos e inestables que pueden cultivarse fácilmente (Cuadro 1).

3.6. Comentarios

Cuando un suelo se satura y luego se deja secar pasa por cuatro etapas: pegajoso, plástico, friable y seco. En las etapas de pegajoso y plástico, el suelo se deja moldear cuando se aplica presión, mientras que éste presenta buena agregación cuando se maneja en estado friable. Al aplicar la labor de aradura en condición de suelo pegajoso y plástico se provoca compactación, quedando el suelo expuesto a la acción de los factores climáticos, perdiendo humedad en ausencia de lluvias, formándose terrones grandes y duros. Esta situación requiere un aumento de pase de rastra, lo que provoca la pulverización del suelo. Cuando la aradura se aplica en condiciones friables, se obtienen mejores resultados, el rastreo se realiza por breve lapso, se disminuye el número de operaciones y se conserva la estructura. Finalmente, cuando el suelo se trabaja muy seco, aumentan los requerimientos de potencia de un tractor, los implementos bajan su rendimiento, aumenta el número de labores secundarias, el suelo pierde estructura y se favorece el proceso de erosión (Baver, 1963).

Cuadro 1. Valores para evaluar el índice de plasticidad (Pla,1977)

^    4. CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA EN SUELOS SATURADOS

4.1. Concepto

Velocidad con la cual pasa el agua a través de una masa de suelo por unidad de gradiente de carga hidráulica (Pla, 1977).

4.2. Principio

En un suelo saturado el agua se mueve en dirección de la disminución de la presión hidráulica, con una velocidad directamente proporcional a la diferencia de presión hidráulica entre dos puntos y la conductividad del suelo al agua, e inversamente proporcional a la distancia entre los dos puntos (Bouwer, 1964).

4.3. Equipos y materiales

4.3.1. Del toma-muestra tipo Uhland (Figura 5), cilindro metálico con suelo.
4.3.2. Cilindro metálico adicional de 7.5 cm de diámetro y 7,5 cm de altura, para fijarlo con tirro en la parte superior del cilindro metálico con suelo.
4.3.3. Liencillo, banditas de goma y bandeja de peltre.
4.3.4. Permeámetro de Darcy, carga constante (Figura 6).
4.3.5. Embudo de porcelana, vaso de precipitado y cilindro graduado.

4.4. Procedimiento

A los cilindros metálicos con suelo proveniente del campo, se les conecta el cilindro metálico adicional (Figura 6), saturándose posteriormente por capilaridad en una bandeja con agua. Para ello, los cilindros deben colocarse sobre un soporte o malla que impida el contacto de su borde inferior con el fondo de la bandeja, elevando el nivel del agua hasta la parte media del cilindro metálico con suelo. Una vez saturado se traslada al permeámetro de Darcy (Figura 6), abriendo el grifo para que se llene con agua la extensión superior (cilindro metálico adicional) y se mantenga así durante su determinación. Cuando comience a drenar el agua por debajo del cilindro metálico con suelo, se comienza a registrar el tiempo y a medir con un cilindro graduando el volumen recogido en el vaso de precipitado. La relación entre el volumen recogido y el tiempo transcurrido, representa el gasto que pasa a través del suelo (Pla, 1977).

4.5. Cálculos

                  3.599,42 x L x VR / Tt 1.145,73 x L x Q       1.145,73 x L x Q
          K  =   -------------------------------------------------- =   ----------------------
                    (H + L) (3.1416 x R2)                                       (H + L) R2

Donde: K: conductividad hidráulica (cm/h)

L: altura del cilindro metálico con suelo (7.5 cm)

VR: volumen recogido (cm3)

Tt: tiempo transcurrido (seg)

H: carga de agua constante en el cilindro adicional (cm)

R: radio del cilindro metálico (3,75 cm)

4.6. Forma de expresión de los resultados

Se expresa en cm/hora.

4.7. Interpretaciones

Los valores obtenidos de conductividad hidráulica expresan la lentitud o rapidez en la cual se mueve el agua en el suelo, limitando en algunos casos la penetración de agua en el mismo. Grassi (1976) establece que valores de conductividad hidráulica de 0.1 a 2 cm/h son considerados de movimiento muy lento a moderadamente lentos. De 2 a 12 cm/h, el movimiento del agua en el suelo es de moderado a moderadamente rápido y valores 12 a 18 cm/h, el movimiento del agua se considera rápido (Cuadro 2). Estos valores sólo pueden usarse como una guía general, pues habrá numerosos casos en que, por circunstancias especiales de clima, cultivos o métodos de riego pueden ser diferentes a los aquí expuestos (Pla, 1977).

Cuadro 2. Valores para evaluar la conductividad hidraúlica  (Grassi,1976)

4.8. Comentarios

El uso de cilindros de suelo no alterados, sólo se justifican en aquellos casos donde el suelo no es roturado. Utilizando este método se pueden detectar situaciones donde se presentan limitaciones de penetración de agua por estrato.

^    5. MACROPOROSIDAD

5.1. Concepto

Se define como macroporosidad al contenido de aire (%) en los poros del suelo, cuyo radio equivalente es superior a 15 micras.

5.2. Principio

En relación con la porosidad del suelo, más que su valor total, es de mayor consideración la proporción relativa de la fracción de poros que pierden con facilidad agua (macroporos) y de la fracción que retiene el agua (microporos). El punto de separación conveniente será de 15 micras entre macro y microporos, cuando el suelo es sometido a una succión de 100 cm de columna de agua (0.010 MPa) y de acuerdo con la relación de capilaridad

r = 0.15/h

siendo h = 100 cm   (Pla, 1977).

5.3. Equipos y materiales

5.3.1. Cilindro metálico tipo Uhland, diámetro (7,5 cm)
5.3.2. Frasco nivelador Erlenmeyer
5.3.3. Balanza
5.3.4. Tapón de goma
5.3.5. Mesa de tensión
5.3.6. Plato poroso de 1 bar (0.10 MPa) de tensión
5.3.7. Estufa
5.3.8. Bandejas
5.3.9. Regla graduada
5.3.10. Liencillo, bandita de goma y papel filtro

5.4. Procedimiento

Toda vez que el cilindro de suelo no disturbado se encuentra en el laboratorio, se procede a colocar en su extremo inferior una cubierta de liencillo amarrada con una bandita de goma. Los cilindros así preparados se ponen a saturar en una bandeja con un soporte con malla, recubierta con papel de filtro en el fondo y con agua que alcance hasta un cm por encima del fondo del cilindro.

Los cilindros de suelo, al estar saturados (presentan aspecto brillante en la superficie del suelo), se trasladan al plato poroso de 1 bar (0.10 MPa) de tensión. Antes de colocar los cilindros de suelo saturado sobre el plato poroso, este último debe ser sometido a un proceso de saturación, conectando el tubo de salida de agua a un frasco nivelador Erlenmeyer, con salida lateral cerca de la boca, lleno de agua, el cual debe ser ubicado de tal manera que el nivel de agua esté 2,5 cm por encima del nivel del plato.

Cebando previamente el tubo de goma con agua, se asegura que pase el líquido continuamente del frasco nivelador al plato. La saturación de este último se logra de tres a cuatro horas aproximadamente. Al estar saturado el plato se colocan los cilindros de suelo sobre él, presionando para establecer íntimo contacto en el suelo, la malla de liencillo y el plato poroso.

Manteniendo el nivel del agua en el frasco, se deja así por tres a cuatro horas más, al cabo de las cuales se remueven y se pesan los cilindros con el suelo. Luego de pesados se vuelven a colocar en la misma forma sobre el plato poroso, así mismo el frasco nivelador se baja a una altura tal que el nivel del agua en él se mantenga 97,5 cm por debajo del nivel del plato.

Esto provoca en la mesa de tensión una succión (Figura 7, en la próxima página) de 100 cm (0.010 MPa) en el suelo que se encuentra en la parte central de los cilindros. Al mismo tiempo se satura con agua el papel secante por debajo del plato y se coloca la tapa, dejando siempre entrada de aire para mantener presión atmosférica. El peso del suelo en equilibrio suele alcanzarse antes de las 48 horas, pero de todas formas es conveniente realizar dos o tres pesadas de los cilindros hasta peso constante. Alcanzado el mismo, se remueven la malla, bandita de goma y cilindro de metal para ser pesados aparte.

Para lograr sacar el cilindro de suelo intacto de su cubierta metálica una vez removida la malla y bandita de goma, se presiona por la parte superior con una tapa de goma o cilindro de madera. Los cilindros de suelo sin su cubierta se colocan en una bandeja y se secan en una estufa a 50 ºC. Después de 48 horas se pesan y ese valor representa el peso del suelo seco en equilibrio (Pla, 1977).

5.5. Cálculos

MACR= (PSH-PSE) /Vol x 100= (PSH-PSE) / 3.1416 x R2 x H x 100= 31.83(PSH-PSE) / R2 x H

Donde:

MACR: macroporosidad del suelo (%)

PSH: peso del suelo húmedo + peso del cilindro metálico + peso del liencillo + peso malla (g).

PSE: peso del suelo en equilibrio + peso del cilindro + peso del liencillo + peso malla (g).

Vol: volumen del cilindro metálico (cm3)

R: radio del cilindro metálico (3,75 cm)

H: altura del cilindro metálico (7,5 cm)

5.6. Forma de expresión de los resultados

Se expresa en porcentaje.

5.7. Interpretaciones

Los valores de macroporosidad permiten, además de interpretar con mayor precisión el efecto de compactación de un suelo, comparar diferentes suelos. En condiciones donde no se puedan controlar los aportes de agua al suelo (agricultura de secano) y dichos aportes son concentrados e irregulares, según Trouse (1961), valores de macroporosidad de 0 a 5% limitan el desarrollo radical de la mayoría de los cultivos, entre 5 y 10% se espera un moderado desarrollo radical y con valores mayores de 10% se espera un adecuado desarrollo radical en el suelo.

5.8. Comentarios

La compactación es un factor que influye sobre la macroporosidad del suelo, dado que afecta el volumen de poros mayores de 15 micras. Se ha comprobado (Malagón,1976) que a mayor compactación, menor es la macroporosidad, independiente de la textura. Por lo general, las texturas gruesas tendrán alta macroporosidad. Texturas finas retendrán la humedad en mayor proporción, presentando una macroporosidad reducida. Debido a esta relación, en suelos arcillosos los problemas de aireación serán los más comunes, mientras que los asociados con falta de retención de humedad se encuentran en suelos de texturas arenosas.

^    6. DENSIDAD APARENTE

6.1. Concepto

La densidad aparente de un suelo es la relación que existe entre la masa o peso seco del suelo y la unidad de volumen aparente del mismo. El volumen aparente incluye a las partículas sólidas y el espacio poroso (Montenegro y Malagón, 1990).

6.2. Principio

Debido a que el suelo está compuesto de diferentes minerales, la densidad aparente sólo puede interpretarse como un valor medio. La arena contiene principalmente granos de cuarzo. En las arcillas intervienen minerales más pesados en un porcentaje más elevado. Cuanto mayor es la partícula, de la misma manera va disminuyendo el contenido de Fe,+++ Ca,++ Mg++ y CO2. Las diferencias en las densidades se deben a las variaciones en la composición mineralógica de estas partículas (Kezdi, 1975).

Los suelos de textura fina tienen más espacio poroso total que los de textura gruesa. Aunque los poros individuales son más pequeños, hay muchos más poros, y el resultado es una porosidad total mayor, de allí que la densidad aparente sea menor.

6.3. Equipos y materiales

6.3.1. Martillo tipo Uhland
6.3.2. Cilindro metálico tipo Uhland
6.3.3. Balanza
6.3.4. Estufa
6.3.5. Palín
6.3.6. Cuchillo

6.4. Procedimiento

Se toma el muestreador tipo Uhland (Figura 5), dentro del cual se encajan anillos metálicos de un diámetro igual a 7,50 cm y una altura de 7,50 cm. El muestreador se introduce en el suelo ejerciendo una presión vertical, dejando caer el martillo de manera constante, luego se retira el aparato con el cilindro de suelo, tratando de enrasar con un cilindro el exceso de material sobrante. El cilindro metálico con el suelo es trasladado al laboratorio en bolsas plásticas bien identificadas para determinarle el volumen y peso seco, obtenido en una estufa a 110 ºC durante 24 horas.

6.5. Cálculos

DAS = PSS / 3.1416 x R2 x L= 0.3183 x PSS / R2 x L

Donde:

DAS: densidad aparente del suelo (g/cm3)

PSS: peso suelo seco (g)

R: radio del cilindro metálico (cm)

L: altura del cilindro metálico (cm)

6.6. Forma de expresión de los resultados

Se expresa en gramos/cm3.

6.7. Interpretaciones

Los valores de densidad aparente no permiten comparaciones de un suelo con respecto al otro. En general, la densidad aparente de un suelo en forma aislada sólo debe utilizarse para seguir la evolución de la compactación del suelo bajo estudio. Pueden considerarse valores altos de densidad aparente (Cuadro 3), aquellos superiores a 1,3 g/cm3 en suelos de textura fina (arcillosa o franco-arcillosa), a 1,4 g/cm3 en suelos de textura media (franco a franco-limoso) y a 1,6 g/cm3 en suelos de textura gruesa (arenoso, franco-arenoso).

6.8 Comentarios

La densidad aparente es afectada por el contenido de materia orgánica, los valores más bajos (menores de 1 g/cm3), se obtienen en suelos orgánicos. En estos mismos suelos, en la medida que el contenido de materia orgánica disminuye, se incrementan los valores de densidad aparente (Malagón, 1976).

Cuadro 3. Valores para evaluar la densidad aparente, citado por Pla (1977)

^    7. MÓDULO DE RUPTURA

7.1. Concepto

El módulo de ruptura es la fuerza de cohesión aplicada sobre el área de un cilindro de suelo en posición horizontal hasta conseguir su ruptura.

7.2. Principio

La ruptura de los suelos puede presentarse de distintas formas: repentina, rígida o con grandes deformaciones y remanentes. La ruptura misma también puede tener una condición de quiebra que sea satisfecha a lo largo de una superficie única, llamada superficie de deslizamiento o falla, mientras que el resto del suelo se encuentre en estado elástico. Las deformaciones de la masa de suelo se deben principalmente a los deslizamientos entre las distintas partículas. Por esta razón se debe entender por resistencia de una masa de suelo, su resistencia al esfuerzo cortante (Kezdi, 1975).

7.3. Equipos y materiales

7.3.1. Cilindro metálico con suelo
7.3.2. Estufa
7.3.3. Regla graduada
7.3.4. Aparejo para determinar módulo de ruptura, modelo U-160-CIC-USA
7.3.5. Anillos para 250 y 500 libras

7.4. Procedimiento

Se toma el cilindro de suelo, secado en estufa a 50 ºC y se mide su longitud y diámetro. Luego se coloca en forma horizontal sobre el plato inferior del aparejo para su medición. Se le da vuelta a la manilla de manera constate (1 vuelta/seg), aplicando con el plato superior una fuerza vertical que sea capaz de romper el cilindro de suelo. En este momento la aguja indicadora de la fuerza marca un máximo, regresándose bruscamente. Aquí se registra la lectura máxima. Si la misma supera 900 libras con el anillo de 250, este último debe ser cambiado por uno de 500 libras. Con la lectura obtenida y el gráfico de calibración del aparejo se obtiene el valor de la fuerza en libras (Pla, 1977).

7.5. Cálculos

MR = 0.91x F / 3.1416 x D x L = 0.289 x F / D x L.

Donde:

MR: módulo de ruptura (kg/cm2)

F: fuerza aplicada (libras)

D: diámetro del cilindro de suelo (cm)

L: longitud del cilindro de suelo (cm)

7.6. Forma de expresión de los resultados

Se expresa en kg/cm2.

7.7. Interpretación

La medición de la fuerza de cohesión entre las partículas cuando el suelo se seca, está relacionada con la resistencia a la roturación del suelo, formación de terrones duros, costras y resistencia mecánica de las plantas a su extensión radical. En este sentido, se puede mencionar que valores del módulo de ruptura mayores de 3 kg/cm2 (Cuadro 4), indican posibles problemas a los efectos de alta cohesión en seco, antes señalado (Pla, 1977).

7.8. Comentarios

El módulo de ruptura se puede medir en costras de suelo y se ha encontrado que está relacionado con la emergencia de plántulas y el rendimiento de algunos cultivos (Gavande, 1973).

Cuadro 4. Valores para evaluar el módulo de ruptura (Pla,1997)

^    8. RECOMENDACIONES PARA LA PREPARACIÓN ADECUADA DE LOS SUELOS

Antes de presentar las recomendaciones para la preparación de suelos, es conveniente conocer los principales factores que se deben tomar en cuenta en el mejoramiento de las condiciones físicas de los suelos, para lo cual será de gran utilidad considerar los valores de los indicadores reseñados en el capítulo anterior.

a) Contenido de humedad y aireación. Para que un cultivo crezca y produzca satisfactoriamente, el suelo sobre el cual crece debe presentar ciertas condiciones de humedad y aireación que permitan satisfacer las necesidades de agua y oxígeno de las raíces de las plantas. Con la preparación del suelo se trata de proporcionar estas condiciones requeridas por las plantas, por lo que no debe ser ni deficiente, ni excesiva y debe realizarse en el momento oportuno. El suelo no debe prepararse demasiado húmedo, porque se compacta, empobreciendo su capacidad de aireación y retención de agua. Una preparación excesiva en seco contribuye a la formación de costras superficiales cuando llueva, que impiden el crecimiento de las plántulas y la infiltración del agua en el suelo.

b) Desterronamiento del suelo. El excesivo desterronamiento del suelo contribuye al aumento de la población de malas hierbas, debido a que las semillas de éstas encuentran un medio mas propicio para su desarrollo en un terreno muy mullido.

c) Profundidad de preparación. Debe ser lo suficientemente profunda como para permitir un buen anclaje y penetración de las raíces. Con ello se logra proporcionar un medio propicio para el desarrollo de las raíces al disponer de un mayor volumen de suelo para la extracción de agua y nutrimentos. Adicionalmente, los suelos preparados a la profundidad adecuada permiten acumular mayor cantidad de agua en períodos de lluvia, que posteriomente estará disponible para ser utilizada por el cultivo en períodos secos. En el Cuadro 5 se puede observar la profundidad de penetración de la mayor parte del sistema radical de algunos cultivos.

Cuadro 5. Profundidad de penetración de la mayor parte del sistema radical de algunos cultivos (Amezquita, 1984)

Suelos vírgenes

Después de deforestar y destroncar el terreno, se procede al desenraizamiento, utilizando una rastra pesada con discos dentados o big-rome, para fragmentar las raíces pequeñas. Es necesario evitar el exceso de laboreo, pues se corre el riesgo de destruir la estructura del suelo, convirtiéndolo en improductivo. Otro aspecto a prevenir es la destrucción de la materia orgánica, cosa que puede suceder si se cometen excesos en la preparación.

Suelos cultivados

Cuando en el suelo quedan residuos del cultivo anterior, se deben incorporar aplicando un pase de arado. Si los residuos son leñosos y abundantes, conviene fragmentarlos previamente con un pase de rotativa o rastra, antes de la incorporación. Estas operaciones deben realizarse con un mes de anterioridad a la próxima siembra, para dar tiempo a la descomposición de los residuos y su posterior aprovechamiento por el nuevo cultivo. Si los residuos no son muy numerosos y el suelo es arenoso, puede omitirse la aradura, siendo suficiente uno o dos pases de rastra.

Suelos arenosos

Por lo general, no se recomienda arar este tipo de suelos, a menos que el residuo de la cosecha anterior sea muy abundante y leñoso. Sólo se debe arar si se ha formado una capa dura por el continuo rastreo a la misma profundidad. Cualquier exceso de rastreo en estos suelos provoca la formación de costras superficiales, que impedirán la emergencia de las plántulas, la infiltración del agua y la aireación de las raíces.

Suelos arcillosos

Son los más problemáticos para su preparación. Se trabajarán cuando no estén ni muy secos ni muy húmedos y deberán tener la humedad adecuada para permitir la penetración adecuada del arado. Si están demasiado húmedos se forman grandes terrones, que luego son difíciles de desmenuzar con la rastra o pueden provocar compactación, con las consecuencias negativas ya mencionadas. El rastreo debe hacerse cuando el terreno esté húmedo y los residuos descompuestos, preferiblemente después de una lluvia ligera. Así se evita dar pases en exceso.

                        

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