Rev. Fac. Agron. (Maracay) 26:15-25. 2000.

Limitaciones a la emergencia de plántulas de maíz (Zea mays L.) y sorgo (Sorghum bicolor L.) en algunos suelos de Venezuela

In order to evaluate physical constraints to maize and sorghum seedling emergence, eight soils were selected, at Central and Western plains of Venezuela. Four Inceptisols: Fanfurria, Guanare, Ospino, and Turen and four Alfisols: Barinas, Chaguaramas 1, Chaguaramas 2, and Chaguaramas 3. A  greenhouse experiment  was conducted planting maize (PB-8) and sorghum (WAC-8228). Six replications were arranged in a randomized design. The soil received rainfall at constant intensity of about 93.5 mm.h-1. Maize and sorghum seedling emergence, crust resistance and crust thickness, particle size distribution, wet aggregate size distribution, sealing indices, rupture modulus, and organic carbon content were evaluated. Under the study conditions, maize seedling emergence from Inceptisols was zero, excepting Fanfurria soil (53%), and on Alfisols was from 17 to 67%.

Key words: Alfisols, seedling emergence, crust, inceptisols, maize, sorghum

Recibido:  Julio, 1999                         Aceptado:  Junio, 2000               

*    Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía. Instituto de Edafología, Maracay. Venezuela. Apartado 4579. E-mail: lozano@telcel.net.ve                  

Sorghum emergence was similar, excepting Ospino soil (11%). Poor seedling emergence was due to formation of surface hard crust on Inceptisols.There was no significant correlation among seedling emergence and moisture content, rupture modulus, organic carbon, and clay content, but there was a significant correlation among seedling emergence and stable aggregates content whit size > 0.8 mm, crust resistance, and crust thickness.

COMPENDIO

Con la finalidad de evaluar las limitaciones para la emergencia de plántulas de maíz y sorgo en suelos de los Llanos Centrales y Occidentales de Venezuela, se realizó un ensayo en condiciones de invernadero con lluvia simulada, en cuatro Inceptisoles: Fanfurria, Guanare, Ospino y Turén y en cuatro Alfisoles: Barinas, Chaguaramas 1, Chaguaramas 2 y Chaguaramas 3, en un diseño completamente aleatorizado con seis repeticiones. Se sembró maíz (Zea mays L.) híbrido PB-8 y sorgo (Sorghum bicolor L.) variedad WAC-8228. Los suelos se sometieron a un evento de lluvia simulada de 93.5 mm.h-1 de intensidad. Se evaluó el número de plántulas emergidas, contenido de humedad, espesor y resistencia de la costra; y en cada suelo se determinó a nivel de laboratorio: distribución de tamaño de partícula, estabilidad de los agregados al humedecimiento y al impacto de gotas de lluvia, módulo de ruptura y contenido de carbono orgánico. Bajo las condiciones del ensayo, la emergencia de plántulas de maíz fue nula en la mayoría de los Inceptisoles, con excepción de Fanfurria (53%), y en los alfisoles fluctuó entre 17 y 67%; mientras que para el sorgo fue más baja pero de tendencia similar, con excepción de Ospino (11%). La pobre emergencia fue debida a la formación de una costra superficial de alta resistencia mecánica. Se presentó una correlación no significativa de la emergencia de plántulas con variables como contenido de humedad, módulo de ruptura, contenido de carbono orgánico y contenido de arcilla, pero fue significativa con la proporción de agregados estables mayores de 0.8 mm, la resistencia y el espesor de la costra.

Palabras clave: alfisoles, emergencia de plántulas, encostrado, inceptisoles, maíz, sorgo

INTRODUCCION

Los cultivos de maíz (Zea mays L.) y sorgo (Sorghum bicolor L.) son ampliamente sembrados en los Llanos Centrales y Occidentales como cultivos de secano (época de lluvia). Sus bajos rendimientos  se han atribuido, en parte, al déficit hídrico  o limitaciones a la aireación, producto de la formación del sello superficial cuando se inician las lluvias y el suelo está desprotegido, y al  pobre establecimiento de ambos cultivos debido a la reducción de la emergencia por la alta resistencia de la costra formada en la fase subsiguiente de secado (Pla, 1998). El sello superficial es una capa compactada de poco espesor, formada luego de la desintegración de los agregados superficiales caracterizada por altos contenidos de limo y arcilla, una  mayor densidad aparente y menor agregación que la capa subsiguiente, lo que produce una disminución de la conductividad hidráulica. Esto se debe a que las fracciones de diferentes tamaños del material desintegrado se orientan y depositan en forma estratificada sobre la superficie en un arreglo denso; o también, a que son transportadas junto con el agua de percolación hasta taponar los poros (Boiffin y Monnier, 1985), originando problemas de anegamiento en zonas planas y pérdidas de agua por escorrentía en zonas con pendiente (Pla, 1990).

La costra por su parte, se caracteriza por su alta resistencia mecánica lo que dificulta la emergencia de plántulas luego de la germinación (Awadhwal y Thierstein, 1985). Algunos autores han señalado que esta impedancia de la costra está relacionada con su resistencia mecánica (Joshi, 1987), con el contenido de humedad (Holder y Brown, 1974; Verasan, 1985), con el tamaño de la semilla (Rathore et al., 1983; Braunack y Dexter, 1988), con el tamaño de los agregados (Braunack, 1995), con la temperatura de secado (Lemos y Lutz, 1957) y  con la cohesión en seco, evaluada como módulo de ruptura (Richards, 1953). El efecto sello se refiere al decrecimiento en la tasa de infiltración bajo condiciones húmedas, mientras que el efecto costra se refiere a que el sello una vez seco, se endurece ofreciendo resistencia a la emergencia de plántulas. Ambos efectos no son  independientes sino que se presentan en forma combinada, aunque no siempre un sello efectivo resulta en una costra efectiva, principalmente cuando los contenidos de arcilla son bajos (Pla, 1998).

El presente trabajo tiene como finalidad, evaluar a través de indicadores físicos del suelo, las limitaciones para la emergencia de plántulas de maíz y sorgo en suelos de los Llanos Centrales y Occidentales de Venezuela.

MATERIALES Y MÉTODOS

Para estimar el porcentaje de plántulas que emergen a través de la costra, se realizó un ensayo en condiciones de invernadero con lluvia simulada, en cuatro Inceptisoles: Fanfurria, Guanare, Ospino y Turén y en cuatro Alfisoles: Barinas, Chaguaramas 1, Chaguaramas 2 y Chaguara-mas 3. Se utilizó un simulador de lluvia portátil diseñado por Nacci y Pla (1991), colocando el dispositivo de formación de gotas a una altura de 2.5 m. El diseño estadístico fue completamente aleatorizado, con seis repeticiones, donde las unidades experimentales consistieron en bandejas de  aluminio de 0.23 m de largo por 0.16 m de ancho y 0.07 m de profundidad, colocadas en número de cuatro, en las cuales se colocó suelo superficial               (0 - 0.15 m), pasado por un tamiz de 4 mm, dos de ellas se utilizaron para evaluar la emergencia de plántulas por medio de la costra formada por impacto de gotas, y dos bandejas para la evaluación de la resistencia a la  penetración, espesor de la costra y contenido de humedad. Se sembraron 10 semillas/bandeja de maíz híbrido PB-8 y 15 semillas/bandejas de sorgo híbrido WAC-8228, distribuidas uniformemente a una profundidad de 0.15 m.

Los diferentes suelos fueron sometidos a un evento de lluvia simulada de 93.5 mm.h-1 de intensidad y una duración variable en función del tiempo de formación del sello superficial; evaluado previamente a  nivel de laboratorio, utilizando  la curva de conductividad hidráulica del sello (Nacci y Pla, 1991). Así, para Guanare y Chaguaramas 1, la lluvia fue de 600 s, para Ospino y Chaguaramas 2 de 900 s, para Barinas y Chaguaramas 3 de 1 200 s y para Turén y Fanfurria de 1 500 s. Estas variaciones tienen su fundamento en los trabajos de Epsein y Grant (1967), quienes indican que las propiedades de resistencia de la costra están afectadas por el  tiempo de aplicación de la lluvia artificial hasta que se forma el sello superficial, después del cual, aportes adicionales de lluvia  no producen variaciones en las propiedades mecánicas de la costra. El ensayo se llevó a cabo por un período de siete días, evaluándose en cada suelo: a) número de plántulas emergidas a través de la costra, b) espesor de la costra, medido con un vernier, c) contenido de  humedad y d) resistencia de la costra, para lo cual se utilizó un penetrómetro manual de punta plana de 29 mm2 de área.

A los suelos bajo estudio se les realizaron las siguientes determinaciones: distribución de tamaño de partículas, distribución de agregados estables al humedecimiento, estabilidad de agregados al impacto de gotas de lluvia (conductividad hidráulica del sello), cohesión en seco y contenido de carbono orgánico (Pla, 1983; Heanes, 1984; Nacci y Pla, 1991; Lozano, 1995). Los resultados fueron analizados con el programa estadístico Statgraphic versión 6.0.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

De las características evaluadas para cada suelo, en el Cuadro 1 se presenta la distribución de tamaño de partículas, donde se aprecia que en los suelos hay un predominio de partículas con diámetro entre 2 a 250 mm, bajo contenido de partículas mayores de 250 mm y un contenido variable de partículas menores de 2 mm (entre 9 a 23%). Esta distribución de tamaño de partículas le confiere a los suelos evaluados una alta separabilidad y susceptibilidad a la formación de sello al humedecerse y costra en la fase subsiguiente de secado (Pla, 1998). Aunque todos los suelos evaluados tienen tendencia a formar sello superficial tanto en condiciones de lluvia simulada como natural (observaciones de campo), el tiempo de formación del mismo, luego de iniciada la lluvia, es variable (conductividad del sello estable), tal y como se aprecia en la Figura 1; así, los suelos donde más rápido se formó el sello fueron Guanare y Chaguaramas 1, y en los suelos Turén y Fanfurria, donde tardó más tiempo. En este trabajo no se consiguió correlación del tiempo de formación del sello con ninguna de las variables evaluadas. Sin embargo, el valor final que alcanza la  conductividad  hidráulica del sello (Cuadro 2),  se  relaciona  con el contenido de partículas con diámetro entre 2 y 250 mm  (r = - 0.752159).

Cuadro 1. Distribución de tamaño de partícula de los suelos bajo estudio

Figura 1. Evolución de la conductividad hidráulica del sello superficial formado por el impacto de gotas de lluvia simulada en los suelos evaluados

En el Cuadro 2, además de los valores de conductividad del sello, se presentan los contenidos de carbono orgánico, cohesión en seco y distribución de agregados estables al humedecimiento, los cuales posteriormente se relaciona-rán con las propiedades mecánicas de la costra y su impedancia a la emergencia de plántulas de maíz y sorgo. Como se aprecia en el Cuadro 3, bajo las condicio-nes del ensayo, la emergencia de plántulas de maíz fue casi nula en los Inceptisoles, con excepción del suelo Fanfurria con 53% de emergencia y en los Alfisoles fluctuó entre 17 y 67%, siendo mayor en Chaguaramas 3 y menor en Chaguara-mas 1. Para sorgo se produjo emergencia en todos los Alfisoles y en los Inceptisoles sólo en Fanfurria y Ospino, posiblemente por tener éstos un menor espesor de la costra. El porcentaje de plántulas emergidas presentó una alta correlación negativa con la resistencia de la costra (r = -0.867255), con el contenido de agregados estables de diámetro menor de 0.1 mm (r = -0.773757) y con el espesor de la costra (r = -0.877245), también se correlacionó pero en forma positiva, con el contenido de agregados de diámetro mayor de   0.8 mm (r = 0.885270).

Cuadro 2. Algunas características físicas y químicas de los suelos bajo estudio

Cuadro 3. Efecto de las características de la costra sobre la emergencia de plántulas de maíz y sorgo en los suelos bajo estudio

           Los resultados coinciden con lo señalado por otros autores como Unger et al. (1998), quienes  reportan que suelos con altos contenidos de agregados estables menores de 0.125 mm, son susceptibles al desarrollo del sello superficial, mientras que aquellos con alto contenido de agregados estables mayores de 0.84 mm, la formación del sello es mucho menor y se consideran no erosionables. Por su parte, Potter et al. (1998), relacionaron la estabilidad de los agregados con los contenidos de arcilla y materia orgánica, pero en este trabajo las correlaciones de la cantidad de agregados estables con estos parámetros fue bastante  baja, posiblemente debido a que la estabilidad de los agregados no está relacionada con el contenido per se, sino que depende más de la ubicación de la materia orgánica con respecto a las partículas minerales, como lo sugieren Fortun y Fortun (1989). A diferencia de investigaciones anteriores, no se consiguió relación entre la emergencia de plántulas y el  contenido de carbono orgánico, cohesión en seco, ni con el contenido de humedad de la costra.

CONCLUSIONES

Todos los suelos evaluados mostraron una alta  susceptibilidad a la formación de sello superficial luego del  impacto de las gotas de lluvia sobre la superficie de los agregados, debido principalmente a la distribución de tamaño de partícula con predominio de partículas entre 2 y 250 mm. Sin embargo, los sellos formados no siempre produjeron costras lo suficientemente gruesas y resistentes para limitar la emergencia de plántulas de maíz y sorgo. Las costras menos resistentes se desarrollaron en aquellos suelos con mayor contenido de agregados estables al humedecimiento de diámetro mayor de 0.8 mm y menor proporción de agregados estables con diámetro menor de 0.1 mm (Barinas, Fanfurria y Chaguaramas 3) donde se alcanzó la mayor emergencia de plántulas. La mayor estabilidad estructural de estos suelos se manifiesta también en los valores, relativamente más altos de la conductividad hidráulica del sello superficial formado por el impacto de las gotas, lo cual garantizó una mayor penetración de agua, manteniendo una mayor humedad y menor resistencia de la costra al final del ensayo.

AGRADECIMIENTO

Los autores desean expresar su agradecimiento por el financiamiento otorgado por el CONICIT, a través de los proyectos S-2425 y S1-2178.

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