Problemas de ahorro energético y compactación del suelo

Daños causados por la compactación excesiva del suelo

El uso de máquinas de labranza pesadas y vehículos de transporte con la tecnología existente de múltiples operaciones para el cuidado del suelo y los cultivos conduce a una compactación excesiva del suelo bajo el impacto de los sistemas de rodadura.

La compactación del suelo conduce a:

• disminución de la permeabilidad al agua y encharcamiento de la capa superior, lo que intensifica la erosión hídrica;
• formación de una costra superficial cuando se seca el suelo compactado;
• deterioro del intercambio de gases;
• mala colocación de las semillas y reducción de la germinación de campo; por ejemplo, la germinación de cebada disminuye en 27-30%, la de trigo de invierno — en 23,4%;
• reducción del número de microorganismos beneficiosos;
• desaceleración de los procesos microbiológicos y redox, reduciendo así la disponibilidad de nutrientes para las plantas;
• disminución en 24-30% de la eficacia de los fertilizantes.

Las pérdidas de rendimiento de grano por hectárea debido a la compactación ascienden a 0,82-1,24 t, y el consumo excesivo de diésel — 2,5-3,5 kg. Las pérdidas más notables se observan en regiones húmedas.

Una sola pasada del tractor compacta el suelo hasta una profundidad de 45 cm; con pasadas múltiples, especialmente del tractor K-700 — hasta 50-60 cm. La consecuencia de la compactación se manifiesta de forma persistente durante varios años, especialmente en las capas subsuperficiales.

Al cultivar cultivos, las unidades de máquina-tractor realizan 5-15 pasadas por el campo, compactando las capas arable y subsuperficial del suelo. Solo durante el período de labranza presiembra y siembra, los sistemas de rodadura de la maquinaria cubren hasta el 80% del área del campo, y las plantaciones de papa, remolacha azucarera y otros cultivos en hileras solo durante el período primaveral son sometidas a un impacto de 3-5 veces por las unidades. El área total de sus huellas al realizar todo el complejo de trabajos de campo alcanza el 100-200% del área del campo.

Al sembrar con tractores DT-75, el 21,6% del área del campo está sometido a deformación directa e indirecta; con tractores T-150K — 29,4%; con tractores K-700 en agregación con tres sembradoras — 39% (Departamento de Agricultura, AAM). La densidad de la capa del suelo sod-podzólico a lo largo de la huella de los tractores de ruedas aumenta en 0,1-0,3 g/cm³, alcanzando 1,35-1,55 g/cm³, lo que es sustancialmente superior a la densidad óptima del suelo para los cultivos de campo. El rendimiento de los cultivos en la rotación de cultivos de grano e hileras mezcla de veza y avena — trigo de invierno — cebada — papa disminuyó en promedio durante 10 años en 6-22% por el impacto compactador de los tractores. La mayor disminución se observó con los tractores de ruedas T-150K y K-700.

Durante el arado de otoño a una profundidad de 20-22 cm de suelo sod-podzólico franco-medio de la zona no chernozémica, a una profundidad de 20-80 cm la densidad durante 10 años de uso de tractores T-150K y K-700 aumentó en 0,1-0,15 g/cm³, alcanzando 1,38-1,62 g/cm³ (AAM nombrada en honor a K. A. Timiryazev).

Según datos de experimentos de larga duración de la sucursal del Cáucaso Norte del IICT de Mecanización Agrícola, en chernozems la resistencia específica del suelo al arar a 20-22 cm por las huellas de tractores ligeros de ruedas y de oruga es 12-15% mayor que fuera de las huellas, y por las huellas de tractores T-150K y K-701 — en 44%. Al mismo tiempo, empeoró la calidad del desmenuzamiento del terrón de suelo: fuera de las huellas el grado de desmenuzamiento del terrón era 87%, y por las huellas de tractores T-150K — 83%, K-701 — 56%. El impacto compactador de estos tractores se extiende a una profundidad de 40-60 cm, máximo — hasta 1 m.

La presión específica admisible para la mayoría de los suelos es de 0,4-0,5 kg/cm², máxima — 1,0-1,5 kg/cm². Sin embargo, los tractores de ruedas de alta potencia tienen un indicador de hasta 3-4 kg/cm² y más. Por el nivel de impacto compactador sobre el suelo, los tractores nacionales se pueden ordenar de la siguiente manera: DT-75 < MTZ-52, MTZ-100 < MTZ-82 < T-150K, K-700 < K-701.

La sobrecompactación del suelo conduce al deterioro de las propiedades agrofísicas, biológicas y agroquímicas. A una profundidad constante de la capa cultivada se forma una suela de arado — una capa excesivamente compactada que afecta negativamente los regímenes hídrico, aéreo y térmico del suelo.

La sobrecompactación más fuerte ocurre con humedad elevada del suelo. Por esta razón, el estado óptimo para la labranza es la madurez física, que se encuentra dentro de los límites de humedad para suelos sod-podzólicos — 12-21%, suelos forestales grises — 15-23%, chernozems — 15-24%. Para todos los tipos de suelo, la humedad recomendada para la labranza no es superior al 65-70% CC. La presión admisible sobre suelo húmedo al 60% CC para el gradeo de principios de primavera es de 0,3-0,4 kg/cm², durante la labranza presiembra — 0,5-0,6 kg/cm², labranza principal — no superior a 1-1,5 kg/cm². La pérdida de rendimiento de los cultivos de campo en el eslabón de la rotación de grano e hileras mezcla de veza y avena — trigo de invierno — cebada — papa en promedio durante dos rotaciones fue del 6-22% dependiendo de la acción compactadora de los tractores. La mayor disminución se observó al usar tractores T-150K y K-700.

Las pérdidas totales de rendimiento de cultivos de grano por sobrecompactación del suelo en Rusia alcanzan 13-15 millones de t, remolacha azucarera — más de 2 millones de t, grano de maíz — alrededor de 0,5 millones de t (Instituto de Suelos V. V. Dokuchaev, cálculo).

La labranza de suelos compactados está asociada con un aumento de los costos energéticos. Según los cálculos, el consumo de combustible durante la labranza de suelos compactados aumenta bruscamente; por ejemplo, durante el arado en más de 1 millón de t por año.

La causa principal de la disminución de los rendimientos de los cultivos bajo compactación del suelo es el deterioro de las condiciones para la formación de un sistema radicular poderoso y su actividad activa. Según datos de la Estación Experimental Agrícola del Estado de Minnesota (EE. UU.), un aumento de la densidad del suelo franco de 1,16 a 1,38 g/cm² conduce a una disminución de la longitud de las raíces de guisante en 6,2 veces, y de la masa — en 1,9 veces. La compactación del suelo provoca la formación de un sistema radicular superficial, lo que afecta la nutrición mineral de las plantas, que se deteriora en 36-42% incluso con suficiente suministro de humedad.

Medidas para reducir la compactación del suelo

La base del sistema de medidas para limitar el nivel de impacto de la maquinaria pesada sobre el suelo son las medidas preventivas dirigidas a reducir el número de pasadas de la maquinaria y a descompactar el suelo durante su labranza, la aplicación de dosis elevadas de fertilizantes orgánicos y el enriquecimiento con materia orgánica, encalado o yesado, y la mejora de la estructura.

Para prevenir la sobrecompactación, el suelo se labra al alcanzar la madurez física. En todos los tipos de suelo, la labranza se realiza con humedad no superior al 60-70% CTH.

Los límites admisibles de carga sobre suelo franco sod-podzólico húmedo (60% CC) durante el gradeo de principios de primavera son de 0,3-0,4 kgf/cm², en el período de labranza presiembra — 0,5-0,6, en la labranza principal — 1,0-1,25 kgf/cm² (Academia Rusa de Ciencias Agrícolas, ARCA). Para el chernozem típico franco-pesado, la presión sobre el suelo durante la labranza principal no debe superar 0,8-1,0 kgf/cm², durante la siembra y la labranza presiembra — 0,4-0,6 kgf/cm².

Para reducir la sobrecompactación del suelo durante los trabajos de principios de primavera, por ejemplo, el gradeo de la tierra arada en otoño, la siembra y el cultivo presiembra, es necesario usar tractores de oruga o tractores con neumáticos duales, neumático-orugas y, en lo posible, evitar el uso de tractores de ruedas tipo T-150K, K-701. Especialmente gran daño causan las partes de rodadura de los tractores a las siembras de cereales de invierno y gramíneas durante las fertilizaciones de principios de primavera con fertilizantes nitrogenados. Las abonadoras pesadas compactan el suelo, por lo que para realizar las fertilizaciones es conveniente usar aviación o tractores con neumático-orugas.

Cuando se usan tractores de ruedas, se agregan de manera que la rodada del tractor coincida con la rodada del implemento de arrastre. La huella del tractor y del implemento de arrastre en los trabajos presiembra se afloja adicionalmente, y la profundidad por la huella se aumenta en 3-4 cm. El repostaje de las unidades con material de siembra, fertilizantes, herbicidas o combustible se realiza fuera del campo o en caminos especialmente designados.

La optimización de las rutas de movimiento de la maquinaria agrícola por el campo es una medida preventiva importante para evitar la sobrecompactación excesiva del suelo. Para ello, se establecen rutas permanentes (rodadas) de desplazamiento de las unidades durante la siembra y el cuidado de las plantas. El movimiento de la maquinaria por rutas permanentes al usar las mismas marcas permite reducir el área de compactación del suelo en 1,7-2,7 veces en comparación con el movimiento no controlado.

Al cuidar cultivos en hileras, el movimiento repetido de la maquinaria debe realizarse por la misma rodada por la que se realizó la plantación. El incumplimiento de esta regla conduce al daño de las plantas por los órganos de trabajo del cultivador, ya que el ancho de las entrehileras de unión no siempre se mantiene durante la siembra.

La minimización de la labranza prevé la reducción del número de pasadas de la maquinaria por el campo, lo que se logra combinando varias operaciones y métodos tecnológicos y realizándolos en un solo proceso de trabajo. Este enfoque permite reducir en 2-3 veces el número de pasadas por el campo.

La reducción de la compactación del suelo se logra reemplazando o reduciendo el número de labranzas profundas por superficiales y someras mediante el uso de unidades de gran ancho de trabajo y alto rendimiento en campos poco infestados. Así, en las condiciones de la zona esteparia, el arado de otoño para cereales tempranos de primavera se reemplaza por labranza con cultivadores planos usando unidades de gran ancho de trabajo, por ejemplo, KPSH-9, KPSH-5, KPSH-11.

La descompactación del suelo mediante labranzas mecánicas se logra con labranza a diferentes profundidades en la rotación de cultivos; combinación de labranza con vertedera y sin vertedera; labranza con cultivador plano, de discos, cincel, etc. Tales sistemas permiten reducir la carga sobre el suelo y el área de compactación en 30-40%.

Un método eficaz de descompactación de los horizontes subsuperficiales es el cincelado periódico, realizado una vez cada 3-4 años, a una profundidad de 30-40 cm. El cincelado profundo destruye la suela de arado, afloja la capa subsuperficial compactada y mejora la permeabilidad al agua y al aire. Para ello se utilizan cinceles descompactadores profundos PCh-2,5, PCh-4,5, arados descompactadores PRPV-5-50, cultivadores planos descompactadores profundos, implementos para labranza sin vertedera tipo paraplow y arados con cuerpos recortados.

La mayor eficacia del aflojamiento profundo de las capas subsuperficiales se alcanza en el cultivo de cultivos en hileras: maíz, papa, remolacha azucarera y otros, así como cultivos de invierno. El rendimiento de los cultivos en hileras aumenta en 15-20%.

Los métodos de aflojamiento profundo también se realizan en el sistema de agricultura de contorno y mejoramiento. En suelos sujetos al riesgo de erosión hídrica, el aflojamiento profundo a través de la pendiente favorece la conversión de la escorrentía de agua por la superficie en escorrentía intrasuelo, aumentando las reservas de agua y reduciendo el lavado del suelo.