REGULACION DEL REGIMEN HIDRICO DE SUELOS BAJO AGRICULTURA DE SECANO EN VENEZUELA MEDIANTE LA APLICACION SUPERFICIAL DE EMULSIONES DE ASFALTO*

I. PLA. A. FLORENTINO Y D. LOBO**

COMPENDIO

Uno de los problemas fundamentales que determinan los bajos y erráticos rendimientos de los cultivos estacionales de secano en Venezuela, es la irregularidad en el régimen hídrico del suelo durante la estación de crecimiento, especialmente al inicio, cuando períodos alternados de excesos y déficits de agua afectan desfavorablemente a las plantas. Dicha irregularidad se debe a la interacción entre la errática distribución y altas intensidades de las precipitaciones, las propiedades físicas de los suelos, especialmente en su superficie, y las altas tasas de evaporación. La incidencia relativa de los problemas de excesos o déficits de agua varía según los suelos y zonas climáticas. Otras limitaciones derivadas de la irregularidad antes mencionada se reflejan en siembras tardías y dificultades en las labores de preparación de tierras. El uso de emulsiones asfálticas, asperjadas sobre la superficie del suelo rastreado y seco, después de la siembra, ha demostrado en numerosas pruebas de laboratorio, invernadero y campo realizadas en los últimos años, ser muy efectivo para regular el régimen hídrico del suelo, reduciendo en forma mareada los inconvenientes antes citados. Por un lado estabiliza los agregados superficiales del suelo frente al impacto de las gotas de lluvia impidiendo el sellado y favoreciendo la infiltración y almacenamiento de agua en el suelo, y por el otro en los intervalos sin lluvia, reduce las pérdidas de agua por evaporación en la superficie del suelo, contribuyendo a su conservación para uso del cultivo. Como beneficios colaterales, están la reducción de problemas de erosión en terrenos inclinados, y la prevención de formación de costras que afecten la emergencia de las plántulas. En el trabajo se presentan resultados obtenidos en diferentes suelos de las principales zonas con agricultura estacional de secano en el país, que demuestran los efectos antes mencionados.

ABSTRACT

INTRODUCCION

A pesar de la existencia de grandes sistemas de riego en Venezuela, la agricultura de secano representa la principal fuente directa a indirecta de alimentos en el país, siendo ésto característico de otras zonas tropicales; del mundo. Los cultivos más comunes bajo estas condiciones son: maíz (Zea mays), sorgo (Sorghum vulgare),arroz (Oryza sativa)) y ajonjolí (Sesamum indicum). Los bajos y erráticos rendimientos de estos cultivos constituyen el principal problema de producción, debido a:

a) Irregularidad; en la cantidad y distribución de las lluvias, así como variaciones en el inicio de las mismas (Fig. 1).

b) Alta concentración e intensidad de las lluvias; lo que produce mayor energía cinética acumulada con sus respectivos efectos perjudiciales sobre el suelo (Fig. 1 a, 2b, y Cuadro 1).

c) Suelos susceptibles al sellado superficial por efecto del golpeteo de las gotas de lluvia, debido a su composición mineralógica (predominio de arcillas caolinita y micas), distribución de tamaño de partículas y bajo contenido de materia orgánica, al ser cultivados en forma intensiva (Cuadro 2 y 3).

Entre las causas directas del problema de producción se destacan:

a) Alternancia de aguachinamiento y sequía, especialmente al inicio de la estación de crecimiento, por:

1) Altas intensidades de lluvia, superiores a la capacidad de infiltración del suelo, reducida por la formación de un sellado superficial (aguachinamiento).

2) Bajo almacenamiento de agua de lluvia en el suelo y altas pérdidas por evaporación en los frecuentes y erráticos períodos secos que ocurren en la estación de crecimiento del cultivo (sequía).

b) Erosión producida por efecto de las lluvias sobre suelos con pendiente.

Las consecuencias que se derivan de ello son:

a) Dificultades en la preparación de tierras y en la siembra.

b) Pobre emergencia y desarrollo de las plantas.

c) Mayor susceptibilidad a ataques de plagas y enfermedades.

d) Baja producción y productividad.

e) Pérdida de suelo por erosión.

FIGURA 1. Valores de precipitación (P) media, valores de precipitaciones mensuales máximas y mínimas y valores de avapotranspiración potencial media para el período 1961-1970 en seis estaciones (letras minúsculas) localizadas en la vencidad de los sitios de muestreo de los principales suelos (LETRAS MAYUSCULAS) Incluidos en el estudio.

FIGURA 2ª. Distribución e intensidades de la precipitación pluvial en los meses iniciales de la estación lluviosa del año 1972 en una estación (Araure) de los Llanos Occidentales. (Información extraída directamente de las cintas pluviógrafo). (Sólo se grafican los días con precipitación mayor de 20 mm).

FIGURA 2b. Distribución e intensidades de la precipitación pluvial en los meses iniciales de la estación lluviosa del año 1970 en una estación (Sabaneta) de los Llanos Occidentales. (Información extraída directamente de Ias cintas del pluviógrafo). (Sólo se grafican los días con precipitación mayor de 10 mm) .

CUADRO 1. Distribución anual e intensidades promedio de la precipitación pluvial para diferentes duraciones y frecuencias, en localidades correspondientes a los suelos incluidos en el estudio.

CUADRO 2. Algunas caiactensticas químicas y mineralógicas de los suelos incluidos en el estudio (CIC: Capacidad de Intermedio de Cationes; % S.B.: % de saturación con bases; M.O.: Materia Organica; Mont.: Montmorillonitas y Verm.: Venniculitas)

CUADRO 3. Distribución de tamaño de partículas (% en masa de la fracción cpn diámetro menor de 2 mm.) de los suelos incluidos en el estudio

Aplicaciones superficiales de asfalto emulsificado en forma de aspersión han demostrado ser efectivas para proteger la superficie del suelo de la acción agresiva de la lluvia, evitando la formación de costras y con ello sus efectos perjudiciales sobre el rendimiento de los cultivos

Aquí se reportan los resultados de algunas pruebas de invernadero y de campo, que indican los efectos de la aplicación superficial de emulsiones de asfalto aniónicas y catiónicas, bajo nuestras condiciones paticulares de clima, suelo y producto disponible.

MATERIALES Y METODOS

La emulsión de asfalto utilizada, producida por Bitumeca, C.A. (Caracas), consiste de 95% de cemento asfáltico QS, subproducto de la refinación del petróleo y 5% de emulsificante. Después de realizar muchas pruebas se encontró que la forma más efectiva de aplicación era la aspersión superficial de una suspensión con una relación asfalto/agua de 1/6 o de 1/12; se usó emulsión aniónica para todos los suelos excepto para "CHAGUARAMAS" en el que se usó emulsión catiónica. La aplicación se hizo inmediatamente después de la siembra con una asperjadora, usando suelo seco al aire finamente roturado. Puede mezclarse y aplicarse conjuntamente con herbicidas y fertilizantes líquidos. Se usa en cantidades que oscilan entre 0,5 y 1,5 TM/Ha, según se aplique en bandas o cubriendo totalmente la superficie del suelo. La mejor época de aplicación es antes del inicio de las lluvias.

Los suelos utilizados incluyen una amplia gama entre los principales actual o potencialmente agrícolas de los llanos de Venezuela, clasificados como: Fanfurria, Guanaguanare, Guanare, Méndez y Morita, (Inceptisol), Barinas, Maraca y Chaguaramas (Alfisol), Guanipa (Ultisol).

Para los ensayos de invernadero se utilizaron bandejas de suelo con 600 cm² de superficie expuesta y 5 cm de espesor de suelo, diseñada con un sistema para recoger el agua escurrida y el suelo arrastrado, y también se usaron macetas con 3-4 kg. de suelo con una superficie expuesta de 300 cm². Todas recibieron agua de lluvia simulada desde un simulador de lluvia de invernadero (16). En cada bandeja se sembró algodón, sorgo y ajonjolí en hilera, a razón de 8 semillas/cultivo y en caída maceta se sembró una semilla de maíz.

Los ensayos de campo se llevaron a cabo, unos en microparcelas de 1 m x 1 m y otros de 3 m x 1 m., delimitadas y preparadas en la forma que correspondiere al tratamiento respectivo, aplicando lluvia simulada con un simulador de lluvia de campo (16) y sin cultivo; se midió volumen de agua escurrida, cantidad de sedimento e intensidad de la lluvia.

En el suelo "CHAGUARAMAS", además de las pruebas anteriores, en el año 1979 en la época de lluvia, se realizó un experimento con parcelas de 10 m x 4 m., cada una y por triplicado para cada tratamiento, con 5% de pendiente y donde se sembró sorgo (cultivo más común en la zona), a razón de 300.000 plantas/Ha., en hilera y aplicando la emulsión de asfalto en la forma descrita anteriormente.

En una repetición de cada tratamiento, se midió la cantidad de sedimento arrastrado por el agua de escorrentia.

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Como se presenta en las Figuras 3, 4, 5, 6 y 7, y en los Cuadros 4, 5, 6 y 7, la información sobre los resultados obtenidos en las diferentes pruebas muestran que:

a) Las tasas de infiltración de agua de lluvia simulada y la profundidad de humedecimiento del suelo son significativamente mayores, y que las pérdidas de suelo por erosión son significativamente menores en los suelos tratados superficialmente con emulsión de asfalto, que en los suelos sin tratamiento (testigos). (Fig. 3 y Cuadro 4).

FIGURA 3. Lámina de agua de lluvia simulada (100 mm/hora) infiltrada vs energía cinética acumulada de esa misma lluvia, en un suelo en condiciones de campo, originalmente seco al aire, roturado con agregados menores de 20 mm de diámetro, desnudo (D) cubierto completamente con residuos vegetales (C) ó tratado superficialmente con 2 litros/m² de una dilución 1/12 en agua de emulsión aniónica de asfalto (A).

CUADRO 4.Profundidad de humedecimiento (Prof. Hum.), y cantidad de suelo arrastrado por el agua de escorrentía después de una lluvia simulada de 100 mm. en una hora, cayendo sobre microparcelas de 1 m² de suelo roturado (agregados de menos de 20 mm. de diámetro), seco al aire, desnudo sin tratar (testigo), tratado con emulsión aniónica de asfalto (asfalto), ó cubierto completamente con residuos vegetales. En los casos con 2 % de pendiente, dicha pendiente no es natural.

Los efectos del tratamiento con asfalto resultan ser tan efectivos, como los de una cobertura total del suelo con residuos vegetales secos.

Resultados similares se observan en la Figura 4, referida a ensayos más controlados, y con el simulador de lluvia de invernadero, realizados con mayores pendientes.

b. Incremento significativo en la emergencia de plántulas de maíz, sorgo, algodón y ajonjolí en los suelos tratados superficialmente

con asfalto en relación al testigo, en el cual por el efecto del impacto de las gotas de lluvia y posterior secado del suelo, se forman costras superficiales (Cuadro 5).

c) Reducción apreciable en las pérdidas de agua de lluvia almacenada en el suelo por evapotranspiración e incremento en el número de días para que las plantas alcancen marchitez, lo cual se corresponde a una mayor demora en alcanzar altas tensiones de humedad en el suelo a 15 cm., de profundidad en el tratado superficialmente con asfalto (Fig. 5, 6 y Cuadro 6).

En cuanto a esto, el tratamiento con asfalto fue tan efectivo, como el de cobertura vegetal total.

d) Las temperaturas máximas que se alcanzan en el suelo superficial tratado no son superiores a las que se alcanzan en el suelo sin cobertura, aunque sí superan a las obtenidas bajo cobertura total de residuo vegetal (Fig. 6).

e) Pérdidas de suelo por erosión marcadamente superiores y rendimientos de sorgo mucho menores en el testigo (sin tratar) que en el tratado superficialmente con emulsión catiónica, bajo condiciones de campo y lluvia natural. (Fig. 7 y Cuadro 7).

Se observa que las mayores pérdidas de suelo ocurren cuando el cultivo aún no cubre superficialmente el suelo y una tasa similar a las pérdidas de suelo obtenidas en las pruebas, donde se utilizó lluvia simulada.

CUADRO 5. Emergencia de plántulas de cuatro cultivos a través de la costra formada en la superficie desnuda sin tratar (testigo) ó tratada con emulsión aniónica de asfalto (asfalto), de varios suelos, por efecto de una lluvia simulada con energía cinética acumulada de 75 Kgm/m² . La emergencia máxima se tomó como 100 por ciento para cada cultivo. La costra se secó al aire antes de haber ninguna emergencia

FIGURA 4. Tasa de infiltración (1), suelo arrastrado (E) por el agua de escorrentia, en suelo seco al aire pasado por tamiz de 8 mm, desnudo, con 15t de pendiente, sin (ST) y con tratamiento (T) superficial (150 gm/m2) de emulsión aniónica de asfalto, sometido a una lluvia simulada de 70 mm/hora. En cada gráfica se muestra la tasa de infiltración básica (IB) y la evolución durante los primeros 60 minutos de la tasa de infiltración en suelo rastreado y seco al aire.

FIGURA 5. Pérdidas acumuladas de agua por evapotranspiración en los 15 días que siguen a la aplicación de 30 mm de lluvia simulada a 70 mm/hora (energía cinética: 2,5 Kgm/mm m²) sobre suelo disgregado (< 4 mm), seco al aire, contenido en macetas, "sin tratar" ó "tratado" con aspersión superficial de 30 cc/m² de emulsión de asfalto diluida 1/12 en agua, sembrado previamente con sorgo, ajonjolí ó algodón (una planta por maceta).

FIGURA 6. Pérdidas acumuladas de agua por evapotranspiración (E.T.), tensión de humedad en el suelo (t ) a 15 cms de profundidad, y temperaturas máximas del suelo (T) a 5 cm de profundidad, en los días que siguen a la caída de 45-57 mm de agua de lluvia simulada (P.S.) a 90 mm/hora (energía cinética: 2,2 Kgm/mm m²) sobre suelo seco al aire, disgregado (< 4 mm), contenido en macetas, "desnudo", "tratado", en la superficie con 30 cc/m² de emulsión aniónica de asfalto diluida 1/12 en agua, ó "cubierto" completamente con residuos vegetales, sembrado previamente con una semilla de maíz a 5 cm de profundidad. En Chaguaramas "desnudo" no hubo emergencia. Temperaturas máximas del aire: 30-35ºC.

CUADRO 6. Pérdidas por evapotranspiración (cultivo: maíz) del agua de lluvia (simulada a 70 mm./hora) caída sobre suelo seco al aire desnudo sin tratar (testigo), tratado superficialmente con emulsión aniónica de asfalto (asfalto) ó cubierto completamente con residuos vegetales (cubierto), y que logra almacenarse, al cabo de 2 y 7 días. Los días transcurridos para la emergencia y marchitez se contaron a partir del día en que se aplicó la lluvia simulada

lluvia simulada acumulada (mm)

FIGURA 7. Pérdidas acumuladas de suelo (Chaguaramas) por erosión, durante la estación de crecimiento del sorgo en 1979, en experimentos de campo con lluvia natural (gráfico I), y en pruebas en el mismo sitio con llovía simulada (gráfico II), ambas cayendo sobre suelo desnudo (D), ó tratado superficialmente (1 litro/m²) con emulsión de asfalto (A) diluida 1/6.

CUADRO 7. Promedio (X ) del número de plantas por parcela y de rendimiento (TM/Ha) de sorgo en experimentos de campo en suelos "CHAGUARAMAS ".

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Las diferencias en rendimientos se debió fundamentalmente a la reducción en el número de plantas, ya sea por el arrastre de semillas y plántulas con el agua de escorrentía ó por efecto del rápido secado de la costra formada en la superficie del suelo.

Los resultados anteriores demuestran que los principales efectos directos de la aplicación superficial de emulsiones de asfalto son:

a) Estabilización de los agregados del suelo superficial frente al impacto de las gotas de lluvia.

b) Minimización de las pérdidas por evaporación del agua de lluvia almacenada en el suelo.

Como consecuencia indirecta, una mayor infiltración, almacenamiento y conservación del agua de lluvia en el suelo, lo que constituye una regularización del régimen hídrico del suelo frente a la irregularidad de las lluvias.

Los beneficios directos que en la práctica se pueden derivar de dicha "REGULARIZACION" son:

Menores problemas por aguachinamiento en zonas planas.

b) Crecimiento inicial de plantas más vigorosas.

c) Menores pérdidas de agua y suelo en zonas con pendiente pronunciada.

d) Mayor resistencia de las plantas a períodos secos prolongados, en la estación de crecimiento. ~.

e) Mayores rendimientos.

Las perspectivas de utilización futura de esta práctica en forma extensiva, son favorables debido a:

a) Disponibilidad del producto básico en cantidades ilimitadas a costo razonable en el país.

b) Necesidad de incrementar y regularizar la producción de alimentos a nivel nacional para reducir la dependencia del exterior. c) Bajos requerimientos de inversión y mano de obra.

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