El suelo constituye un recurso fundamental para el desarrollo de los agroecosistemas (Medina, 2016). Sus propiedades físicas dependen de la relación entre las fases sólida, líquida y gaseosa (Astier et al., 2002). Estas propiedades tienen un efecto directo sobre la retención de humedad, la aireación, el desarrollo de raíces (Veum et al., 2014) y, por ende, en la agroproductividad del suelo(Palma-López et al., 2017).
Los Vertisoles son suelos con un elevado porcentaje de arcillas, con un significativo agrietamiento cuando se encuentran en estado seco. Poseen una elevada fertilidad. Sin embargo, las dificultades durante las labores agrotécnicas a causa del endurecimiento en la época de sequía y del encharcamiento durante las lluvias dificultan el adecuado desarrollo del sistema radicular (Palma-López et al., 2017). Se forman en áreas donde el relieve es de llano a depresional u ondulado, en las zonas tropicales y subtropicales de nuestro planeta. La vegetación clímax es de sabana, pasto natural o bosque (WRB, 2007).
Son muy estudiados en el mundo debido a la importancia de su comportamiento físico en aspectos aplicados de uso y manejo de suelos (Imbellone y Mormeneo, 2011). A nivel mundial ocupan una extensión de 335 millones de ha. En las regiones tropicales se concentran unos 200 millones de ha (WRB, 2007). En Cuba ocupan una extensión de 695 000 ha, sobre todo en la región oriental de la isla (Hernández et al., 2014).
Cuando en estos suelos cambia el uso de la tierra desde su estado natural hacia un agroecosistema la primera modificación de sus propiedades se manifiesta a través del incremento de la densidad aparente y de la compactación (Torres et al., 2016). De esta manera, resulta característico que se encuentren afectados por la degradación física manifestada a través de los procesos de compactación, evidenciados por elevados niveles de densidad aparente y resistencia a la penetración (Willians y Reyes, 2014).
El objetivo del presente trabajo es determinar la relación entre la humedad gravimétrica y la resistencia a la penetración en un Vertisol Crómico cálcico bajo pasto natural.
El trabajo se realizó a finales de la temporada seca (en el mes abril) del año 2017, en áreas pertenecientes a la Estación Provincial de Investigaciones de la Caña de Azúcar (EPICA) de Holguín, en un suelo Vertisol Crómico bajo pasto natural (Hernández et al., 2015). Se muestrearon 10 puntos, con una separación de 3 m entre sí, a lo largo de un transecto de 30 m de longitud. Se determinó la resistencia a la penetración con un penetrómetro de impacto modelo IAA/Planalsucar-Stolf según Stolf et al. (1983), con la masa impactadora de 4 kg regulada a 0.40 m de altura. La transformación de la cantidad de impactos por decímetro (dm) a megapascales (MPa) se realizó a través de la expresión matemática planteada por (Stolf, 1991):
Donde RP es resistencia a la penetración y N es la cantidad de impactos por dm. Estos resultados fueron expresados en intervalos constantes (10 cm), hasta los 30 cm de profundidad.
Con barrena para muestreos de suelos se tomaron muestras de suelo y se colocaron en pesafiltros. Se les determinó la masa de suelo húmedo y se pusieron en una estufa a 105° C, hasta que alcanzaron un peso constante (masa de suelo seco) para determinar la humedad gravimétrica a partir de la ecuación:
donde: θg es la humedad gravimétrica; msh es la masa del suelo húmedo y mss es la masa del suelo seco.
El sitio de trabajo se encuentra asociado a un perfil descrito en las coordenadas 20° 40' 10.9" de latitud N y 75° 47' 11.0" de longitud W. El mismo se abrió en una planicie o llanura, con una altura absoluta de 28 m snmm; drenaje superficial moderado, drenaje interno moderado a imperfecto; vegetación generalmente herbácea con algunos arbustos de marabú (Dichrostachys cinerea). La descripción morfológica de dicho perfil, realizada por los autores, se muestra en la Tabla 1. El suelo se clasificó cómo un Vertisol Crómico (Hernández et al., 2015).
Se realizó un análisis exploratorio de datos para determinar las principales medidas de posición, tendencia y forma. Se efectuó un análisis de varianza de clasificación simple y las diferencias se determinaron mediante la prueba de comparación de rangos múltiples de Duncan con una significación del 5% (p<0.05). Se realizó un análisis de regresión simple para construir un modelo estadístico que describe el impacto de la variable regresora (humedad gravimétrica) sobre la variable dependiente (resistencia a la penetración). El procesamiento de los datos se acometió mediante el software STATISTIC 7.
La Tabla 2 muestra el comportamiento de los principales estadígrafos de posición, dispersión y forma para la humedad gravimétrica y la resistencia a la penetración en las tres profundidades. En el caso de la media puede apreciarse que para la humedad gravimétrica no existen diferencias significativas entre las profundidades de 0-10 y de 10-20 cm, y que estas sí difieren de forma altamente significativa de la capa de 20-30 cm. Estas diferencias entre los dos horizontes superficiales comparados con el horizonte más profundo pueden deberse a que los dos primeros coinciden con el horizonte A mientras que la capa subyacente ocupa el borde inferior de dicho horizonte con la parte superior del horizonte B.
En el caso de las medias de la resistencia a la penetración se encontró que la misma aumenta al pasar de la capa superficial (2.658 MPa) a la intermedia (2.710 MPa) para disminuir en la capa más profunda (2.316 MPa), sin que se encontraran diferencias significativas entre ellas.
Los valores de la mediana y la media de la humedad gravimétrica se encuentran más cercanos entre sí. Lo cual indica que entre los valores de esta propiedad física existen, comparada con la resistencia a la penetración, menos observaciones extremas en los conjuntos de datos que hagan desplazarse desde el centro de la distribución de datos a la segunda medida de localización mencionada.
De forma semejante, la menor diferencia entre los valores mínimos y máximos en la humedad gravimétrica hace que las medidas de dispersión (varianza, desviación estándar y coeficiente de variación) sean menores para la humedad gravimétrica que para la resistencia a la penetración.
Al estudiar la deformación horizontal de los valores de las variables respecto al valor central de las medias (asimetría) se observa en la distribución de los valores de la humedad gravimétrica en las dos primeras profundidades una asimetría hacia la derecha o positiva, al ser los valores de la asimetría superior a la unidad. Para la profundidad de 20-30 cm y para la resistencia a la penetración (en las tres profundidades) la asimetría es hacia la izquierda o negativa.
En el caso de la forma de distribución de los valores obtenidos en cada variable con la forma de una distribución normal, tanto en la humedad gravimétrica como en la resistencia a la penetración la forma de la curtosis es leptocúrtica. Aunque este apuntamiento es más pronunciado, para la humedad gravimétrica en las dos primeras profundidades, que son las que coinciden con la asimetría hacia la derecha (Rey y Ramil, 2007).
La Figura 1 muestra el efecto de la humedad gravimétrica sobre la resistencia a la penetración. Puede observarse que existe una relación inversamente proporcional entre las propiedades físicas mencionadas, debido a la cual la resistencia a la penetración se comporta exponencialmente en sentido contrario cuando la humedad gravimétrica aumenta o disminuye.
En las profundidades de 0-10 y de 10-20 cm esta relación tiene un comportamiento semejante, en cuanto a los niveles de compactación y el contenido de humedad gravimétrica en el suelo. Sin embargo, en la capa de 20-30 cm puede apreciarse que, comparada con las dos profundidades sobreyacentes, la resistencia a la penetración se modifica de forma más atenuada ante los cambios en los contenidos de la humedad gravimétrica.
De esta forma, en la capa de 20-30 cm, a valores equivalentes de resistencia a la penetración, con respecto a las capas de 0-10 y de 10-20 cm, les corresponde un mayor contenido de humedad gravimétrica que en las capas superiores y mientras menor es la resistencia a la penetración, mayores es la diferencia en cuanto a los tenores de humedad gravimétrica, de nuevo comparándolos con las capas sobreyacentes. Este mayor contenido de agua a iguales niveles de compactación puede estar dado por un mayor contenido de arcilla Smeclita, al coincidir esta capa con el límite superior del horizonte B.
El espesor de esta capa coincide con la profundidad del límite superior (24-29 cm) del horizonte B reportado por Hernández et al. (2014) al estudiar tres perfiles de Vertisoles ubicados en los alrededores de El Guatao y entre Tapaste y Campo Florido, en las provincias de Artemisa y Mayabeque (todos con horizonte principal de diagnóstico vértico).
Andrade et al. (2013), al realizar un estudio en suelos de las regiones del centro-oeste, norte y nordeste de Brasil, encontraron una relación inversa entre el contenido gravimétrico de agua y la resistencia a la penetración, ajustada mediante ecuaciones potenciales. Además, para un valor de 2 MPa de resistencia a la penetración los tenores de humedad considerados como críticos fueron de 0,07, 0,177 y 0,225 g.g-1 para las texturas arcillosa, franca y arenosa, respectivamente.
Elisei (2017), encontró en Argiudoles típicos (Argentina) con un 22-23% de materia orgánica y plantados con siembra directa durante más de 10 años, que en las profundidades de 0-5, de 5-10, de 10-20 y de 20-30 cm la resistencia a la penetración disminuía exponencialmente con el incremento de la humedad gravimétrica. Además, que esta relación era más fuerte entre los 5 y los 20 cm. De la misma manera Pinzón et al. (2016), al estudiar la variabilidad espacial de la resistencia a la penetración y la humedad volumétrica en suelos bajo diferentes tipos de cobertura vegetal en el departamento de Boyacá en Colombia, encontraron que ambas propiedades variaban inversamente en todas las profundidades.
La humedad gravimétrica por profundidades fue menor en los dos horizontes más cercanos a la superficie comparada con la capa de 20-30 cm, encontrándose diferencias altamente significativas entre los valores de dicha propiedad física por encima de los 20 cm y los determinados en la capa subyacente.
Se encontró, en las tres profundidades, una relación inversa y exponencial entre la humedad gravimétrica y la resistencia a la penetración. Comparada con las dos capas sobreyacentes, en la profundidad de 20-30 cm, para igual valor de la resistencia a la penetración existe un mayor contenido de humedad gravimétrica, influenciado probablemente por la calidad de la arcilla Smeclita en el horizonte B.