Reduction of hydric and wind erosion

The erosion of the soil is manifested fundamentally in the dragging of the fertile superficial layer by action of the wind, the rain and the irrigation. The effect of the wind is less notorious, but never worthless, mainly in dry seasons in soils of little cohesion. The hydric erosion is evident in the soils in slopes, but it is also presented in relatively flat soils in rainy periods or for the action of the irrigation. The capacity and erosive action of each irrigation system is different. The leak irrigation is the more suitable system in order to minimizing the induced erosive processes, since dragging doesn't take and the drops not hits the particles of the soil. In sprinkling irrigation, the erosion and the compaction take place fundamentally for the energy of the impact of the water on the soil and the affectation will depend mainly on the size and the speed of fall of the drops. The irrigation for displacement of the water for the furrows is the most negative of all, due to the high consumption of water and to the dragging of the superficial particles, those of more content of organic matter. When the soil is excessively loosed, the dragging due to the rain or irrigation waters, as well as for the wind, sometimes produces irreparable damages (Ríos, 2021RÍOS, A.: Aspectos que inciden sobre el medio ambiente en la mecanización agropecuaria / Aspects that impact on the environment in the agricultural mechanization, Ed. Infoiima. In digital format. Havana, Cuba, second ed., La Habana, Cuba, 2021.).

Reduction of damages due to poor drainage

We always have to speak inseparably of irrigation and drainage. In the areas affected by a great humidity the introduction of the agricultural drainage allows transform unproductive places into areas of high yielding, so much for the effect of reducing the excesses of humidity like for the action in decreasing the salinity (Zamora y Chaterlán, 2003ZAMORA, H.E.; CHATERLÁN, D.Y.: “Estrategia ambiental de riego y drenaje para la seguridad alimentaria en Cuba”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias (Cuba), 12(3), 2003, ISSN: 1010-2760.). The drainage is favored with diverse mechanized actions: construction of channels, gutters, deviations, leveling, subsoiling, etc. Among the most important measures is the drainage of the irrigation waters, because if they are not appropriately eliminated, a gradual salinization of the soil takes place as a result of the evaporation.

Soil farming in slopes

Cuba is a country with a high percentage of lands in mountainous areas or with wavy relief. Under these conditions soil farming technologies and anti-erosion measures should be used to conserve the superficial fertile layer. In those areas are preferable the permanent crops such as the coffee, cocoa and forest species, because they don't require removing the soil for the maintenance of the plants. But in the cases of the crops of short cycle, the soil farming should be made if it is possible with implements of horizontal cutting of the soil or with conventional plows, always plowing following the level curves. In slope areas it is very important to avoid the excessive farming. If plowshares implements are used, the soil layer should be turned up to the upper of the slope, never downwards. The creation of barriers to contain the creation of ditches by the action of the natural drainage of the water can be performed with simple implements, and also deviation ditches and other similar measures.

Conservation of the plant’s roots

In this sense are very useful the technologies of horizontal tillage that conserve the cohesion of roots of the grasses and other plants but at the same time make that these perish. With this technology this layer of the soil maintains a convenient consistency avoiding the erosion.

Forest activity and erosion

In the first place, the elimination of the trees that cover an area contributes to leave the soil discovered facilitating the erosion. But it should also be considered that the forest activity contributes to form paths and discovered ways for the dragging of the timbers, labor that cause a continue elimination of the superficial layer of the soil and then this is quickly attacked by the gliding of the water, effect that is very harmful in mountains and areas of high slope.

Reduction of the salinization

This type of affectation can take place due to different causes: use of irrigation water with high levels of salts; salinization caused for irrigation in areas having saline rocks; elevation of the phreatic level (due to an excess of irrigation) and evapotranspiration processes. The best action to avoid the salinity is a rational use of the irrigation water, avoiding the overexploitation of the underground aquifers and of other hydraulic resources. Among the mechanized actions to avoid or to combat the salinization are: making of drainage ditches to improve the laundry of the soil; construction of barriers to avoid the penetration of waters coming from the sea or of bordering areas already salinized, among other measures.

Reduction of soil compaction

The agricultural soils are pressed continuously by the weight of the agricultural machinery (tractors, combines, implements, vehicles, animals, etc.). The effect is manifested in the compaction of the superficial layers, a process that decreases the infiltration of the water and hinders the penetration of the roots (Folger, 2022FOLGER, T.: maquinaria agrícola, cada vez más pesada, está aplastando los suelos agrícolas / The agricultural machinery, more and more heavy, is squashing the agricultural soils, Inst. National Geographic Society. USA, USA, 5 p., 2022.). The actions to avoid or to reduce the compaction can be the following:

Use of slighter agricultural machines

The world tendency in the last decades has been the massive introduction of agricultural machines that are more and more potent and heavy, with tractors, combines, trailers and other means that represent a high productivity in the works. While a tractor of 40-50 cv has a mass around 3 t, those of 300 cv can reach the 12 t and even more. In many countries even heavier tractors are regularly used. To the weight of the tractors is added the weight of the machines or implements that are attached. The most potent and heavy tractors are convenient for big extensions; however, the great majority of our agricultural exploitations is of farms and other small productive units, for what are more economical the use of the tractors of low and mean power whose smaller weight reduces the compaction, as well is important the use of the animal traction in the cases that it is economic and possible.

Use of wider tires

The narrow tires produce a bigger specific pressure on the soil that the so called ball pneumatics that have a wide support surface. A tractor of the class having a traction power of 1,4 t, with tires 9-42’’, appropriate for work in crops planted in narrow patterns, produces a specific pressure on the soil of 1,06 kg/cm². If wider tires are used, as the type 15-30’’, the specific pressure would be of 0.73 kg/cm². A modern tractor of 22 t with wide tires only has a pressure of 0.6 kg/cm² on the soil, while a tractor of 3 t and 75 cv built in the decade of 1970, very used in Cuba, apply a much bigger pressure (around 1.5 kg/cm²) (Newsletters, 2021NEWSLETTERS: La contribución de la maquinaria agrícola al equilibrio entre economía y ecología / The contribution of the agricultural machinery to the balance between economy and ecology, Inst. Newsletter Agrícola. Redacción Interempresas, USA, USA, 2021.).

Use of double tires or track-lying (caterpillar) tractors

Another way to reduce the specific pressure on the soil is the use of tires in the back wheels and also in the front ones. With them is also increased the gripping force, more rationally taking advantage of the tractor’s power. The use of double tires reduces the specific pressure to the half, reaching values smaller than 0.5 kg/cm², similar to those of the track-lying tractors, that produces a smaller pressure on the soil. For example, the new John Deere of four bands of tracks 8RX have an enormous track of 4.6 m², for what the pressure of the contact surface is very low (around 0.4 kg/cm²) (John Deere, 2021JOHN DEERE: Maquinaria agrícola más segura, eficiente y respetuosa con el medio ambiente / Agricultural machinery more sure, efficient and respectful with the environment, [en línea], Inst. John Deere Company, USA, 2021, Disponible en: www.Interempresas.net/Agrícola/Artículos/352599.).

Reduction of skidding

When the tires are worn away the skidding is increased and this is also an important cause of compaction of the soil. The big tires and the track-lying tractors have a bigger support surface reducing the compaction in the deepest layers in the soil. These tires have less resistance to skidding, what means smaller fuel consumption and, therefore, less emissions of CO₂. The tests have demonstrated that the fuel consumption can decrease this way in 10 %; for what it can contribute actively to the protection of the environment (John Deere, 2021JOHN DEERE: Maquinaria agrícola más segura, eficiente y respetuosa con el medio ambiente / Agricultural machinery more sure, efficient and respectful with the environment, [en línea], Inst. John Deere Company, USA, 2021, Disponible en: www.Interempresas.net/Agrícola/Artículos/352599.; Newsletters, 2021NEWSLETTERS: La contribución de la maquinaria agrícola al equilibrio entre economía y ecología / The contribution of the agricultural machinery to the balance between economy and ecology, Inst. Newsletter Agrícola. Redacción Interempresas, USA, USA, 2021.).

Reduction of the quantity of works

In many productive technologies in use the tendency is manifested to carry out an excessive number of works represented by successive passes on the same area. For example, the traditional technologies of soil farming sometimes involves the primary tillage, one or two perpendicular tillage works (known as crossings), several passes of harrows, tillers and other works for conditioning the soil for sowing. The same thing happens with the cultivation, the application of fertilizers and chemical products, harvesting, transport of products and others. It is evident that to smaller number of works, minor are the damages. There are several methods to achieve it. In the first place, by means of the use of appropriate implements that allows the soil tillage and clods crushing in a minimum of passes.

Use of combined implements

It should also be generalized the use of combined machines or implements that in one or two passes leave ready the soil by mean of to do at the same time several works as soil ploughing, clods crushing, pulverization of the soil and leveling, or also combining the final conditioning of the soil with the furrowing and the sowing.

Minimum tillage

This is the technology of performing a much reduced number of works, generally only one or two. It can be achieved especially in crops that are planted immediately after the harvesting of potatoes and other tubers or roots, when the soil is with a grade of appropriate pulverization. The conservation agriculture is based in reducing or eliminating soil plowing, and for that are required the use of machines that allow to plant the seeds and to apply the fertilizers through the layer of remains of the previous crops that stays in a permanent way on the surface of the soil (FAO, 2022FAO: La maquinaria agrícola debe evolucionar junto a la agricultura sostenible / The agricultural machinery should evolve next to the sustainable agriculture, Inst. FAO, Rome, Italy, Available in: http://fao.org/news/story, Rome, Italy, 2022.).

Located farming

Sometimes is not necessary the farming of the whole surface of the soil. It can be sufficient doing it only in the fringe necessary to place the seeds or in the in the spaces that requires of cultivation actions. This is normal in fruit plantations, but it can also be achieved in other crops.

Negative effects of the implements that turn down the upper layer of the soil

The most characteristic action in plowing is the fractioning of the soil layer to produce an appropriate bed for the development of the plants including good air circulation, easiness of infiltration of the water and little resistance to the penetration of the roots. This can be carried out with or without mixing the layers of the soil. Soil farming (plowing or cultivation) with disks or moldboard plows produces the cut of a layer of soil that immediately is turned down, for that that the superficial layer, the most fertile, is buried far of the surface where the roots of the plants has to obtain the nutrients. This is totally negative for multiple factors, especially because the decomposition of the organic matter is incomplete when it is buried so losing a substantial part of its nutrients. Also, are buried the seeds deposited in the surface, contributing to the propagation of the weeds (Milanés, 2009MILANÉS, Y.: “Influencia de la mecanización agrícola en la contaminación ambiental”, Universidad de Granma, Bayamo, Cuba [en, 2009.).

Farming without turning of the soil

This is the most convenient technology, because don’t mix the layers of the soil neither the seeds are buried, favoring the decomposition of the organic matter and reducing the weeds. The more representative implements working under this principle is the so called “multiplow”, that is basic for the conservationist farming. This implement is of Cuban patent, with arrows for cutting horizontally the soil. The arrows have a little angle of incidence (22º) that contributes to the fracturing of the plowed layer. An additional advantage of this type of implement is that it reduces almost in the half the traction force as compared with traditional disk of moldboard ploughs of similar work wide.

Reduction of the term between the crop and the new sowing

If it is allowed that a soil remain a lot of time without being sowed after the new crop a quick sprouting of the weeds takes place, being necessary to perform additional works of plowing or application of herbicides.

Increase of the use of the animal traction

Animal traction and manual works are the less aggressive technologies for the soil. But unfortunately the scarce productivity and the high consumption of work force in these barely mechanized systems have resulted in a high grade of tractorization, even in wide areas of the fewer industrialized countries.

In Cuba more than 30 % of the mechanized agricultural works are currently made with animal traction, of there the importance of these technologies. With the employment of work animals are saved fuel, expensive and complex machinery and their components and also the resources for maintenance and repair.

This is a very important aspect in the ecological aspect, by the fact we have analyzed previously that the tractor and the other machinery sensibly affect the mechanical and physical characteristics of the soil, contributing to its degradation. The work animals and the implements and machines used with animal traction (primary tillage, clods crushing, crop cultivation, plants protection, transport, etc.) don't produce compaction. Their effects are minimal as compared with the tractors, the implements, trucks and other heavy machines (Ríos, 2004RÍOS, H.R.: Mecanización con tracción animal / Mechanization with animal traction, Ed. ACTAF, Filial Habana, La Habana, Cuba, 2004, ISBN: 959-246-129-5.).

To avoid affectations to the flora and the fauna

During the process of installation of a mechanized system (of a crop, of an irrigation system, of a cattle exploitation, etc.) the fauna and the flora can be affected by the elimination of the natural vegetation, the arboreal barriers and other trees or bushes. Equally, the construction of ditches and earth movements has a direct effect causing the death of the wildlife, elimination of niches of reproduction and loss of roads for passing the fauna. The areas under irrigation suffer a modification in the microclimate, with the consequent natural selection of the species better adapted to the new conditions. As consequence of that takes place the decrease and change in the distribution of the populations, disappearance of some species and introduction of other (Zamora & Chaterlán, 2003ZAMORA, H.E.; CHATERLÁN, D.Y.: “Estrategia ambiental de riego y drenaje para la seguridad alimentaria en Cuba”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias (Cuba), 12(3), 2003, ISSN: 1010-2760.; Arana et al., 1999ARANA ERCILLA, M.; VALDÉS ESPINOSA, R.; COLECTIVO DE AUTORES GEST: “Tecnología apropiada: concepción para una cultura”, Grupo de Estudios Sociales de la Tecnología. Tecnología y sociedad. La Habana: Félix Varela, : 79-92, 1999.).

Reduction of the contamination for residuals

The repair and maintenance shops, the forges and other similar facilities are a substantial part of the agricultural mechanization. It would seem that their effect is minimal to the environment, but it is not this way. In the shops, especially those of service and maintenance, are produced several types of residuals. The most important are those linked to hydrocarbons: fats, oils and fuels. The water coming from the laundry of the tractors, machines and implements are generally the vehicle that carries these residuals and if there are not taken special measures, it will pass to the aquifers or drainages. Under these conditions it is necessary the placement of traps for the greases and oils, contention barriers and other measures. Special protection measures and care should be had with the chemical products that are residuals of the laundry of sprayers, fertilizers, vehicles and other machines. Accidental escapes of polluting matters can also take place such as fuels, acids of batteries, and others.

Contamination for ferrous or not ferrous wastes

All the shops produce wastes. Among these are: pieces and rejected parts, discarded machinery and useless pieces, chips coming from the working of metals, etc. All this is generally known with the generic name of scraps. When theses scraps spill indiscriminately in the areas around the shops several types of damages are produced to the environment. In the first place are lost high valued recyclable materials. In second place, the areas polluted with irons and other similar materials affected the mechanization. In third place, some materials are very noxious, as the lead coming from the wasted batteries.

Other pollutants

In the shops also take place other actions that cause pollution to the environment: among them are the noise, the powder, the gases of escape of motors, the electric welding arches, the acids of batteries, etc. The market offers now tractors and other machines that allow the reduction of fuel consumption, diminishing costs and emissions (Infoagro, 2023INFOAGRO: La relación de la maquinaria con el medio ambiente / The relationship of the machinery with the environment. Agri-nova Science, Inst. Infoagro Systems, S.L. Spain, Spain, 4 p., 2023.). An advance that it is already experiencing is the use of tractors moved by electric batteries.

Other mechanized actions to improve the quality of the soil

The increase of the speed of mineralization of the organic matter, together with the decrease of the residues of crops, impoverishes the organic elements in the soils. It is important the incorporation of diverse types of organic matters. In the agricultural areas the fundamental organic matter comes from the vegetable remains product of the harvesting, of green fertilizers (species that brings fertilizer action) or of external contributions (manure or worm humus). The product is commonly distributed by superficial spreading and incorporated during the tillage. The green fertilizers constitute an alternative of great interest and perspectives in our country. The leguminous plants fix the nitrogen to the soil and they can contribute more than 60 % of the requirements of nitrogen of the soil, in the range of 80 kg of nitrogen for hectare (Ríos, 2021RÍOS, A.: Aspectos que inciden sobre el medio ambiente en la mecanización agropecuaria / Aspects that impact on the environment in the agricultural mechanization, Ed. Infoiima. In digital format. Havana, Cuba, second ed., La Habana, Cuba, 2021.).

Rational use of the fuel

The rational use of the tractors and its machines and implements in the agricultural processes constitute the biggest potential of saving of fuel and to the decrease of the contamination (Herrera et al., 2011HERRERA, P.M.I.; TOLEDO, A.; GARCÍA, F.M.P.: “Elementos de gestión en el uso del parque de tractores”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 20(1): 20-24, 2011, ISSN: 2071-0054.). Among the conventional energy sources more used in the mechanized processes of the agriculture we have the liquid fuels (gasoline, diesel and other products of the crude oil), gas (methane) and solids (mineral coal, firewood coal, wood), as well as the electricity. All these energy sources come from the combustion of organic substances or minerals and they produce gases that contaminate the atmosphere, causing very undesirable actions as the hothouse effect and the damage to the layer of ozone, among others.

In the agricultural mechanization the reduction of fuel consumption can be achieved by different measures: the use of more efficient motors, the use of technologies of minimum farming, a correct correspondence among the tractors and the machines or implements that are added, the electrification, the use of the animal traction in the works that it is possible from the technical and economic point of view, etc.

All decrease in the consumption of fuel is equivalent to a favorable action from the environmental point of view. In Cuba more than 60 % of the tractors have more than 20 years of exploitation with great deterioration and obsolescence with indexes of fuel consumption up to 1.5 L/h bigger than modern tractors under the same work conditions. The renovation of these tractors can diminish the consumption of fuel until 20 % maintaining the same activity level. A study carried out in the Agrarian University of Havana Herrera et al. (2011)HERRERA, P.M.I.; TOLEDO, A.; GARCÍA, F.M.P.: “Elementos de gestión en el uso del parque de tractores”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 20(1): 20-24, 2011, ISSN: 2071-0054., allowed to determine that the reduction 3 500 L per year in the consumption of diesel fuel, with measures conducting to a rational use of the agricultural machinery would avoid emissions of pollutants of 28 kg of Nox that cause sour rains; of 2.1 kg of CO₂ harmful to the atmosphere; of 10 451 kg of CO that increase the hothouse effect; and of 0.42 kg of hydrocarbons and 1.39 kg of SO₂ that cause the sour rains.

Electric power saving

Although a great part of the agricultural machines (tractors, combines, irrigation machines, etc.) are moved by motors of internal combustion, the employment of the electric power is indispensable in industrial works and of services like the repair and maintenance shops, warehouses, etc. At world level the saving of electric power is one of the biggest contributions that one can make to the environment protection, because the power plants are as a rule highly polluting. It is for it that is necessary to promote actions for the use of nonconventional sources of energy. The savings of electricity can also be obtained by means of the accommodations of power loads, the employment of lights of little consumption of electric energy, the amplification of the natural illumination in industrial buildings and shops with the use of translucent tiles, etc. Nevertheless, it is necessary also to consider that is more convenient the substitution by electric motors the ones using diesel or gasoline that are highly consumers of fuel, like it is the case of the irrigation machines (Ríos, 2021RÍOS, A.: Aspectos que inciden sobre el medio ambiente en la mecanización agropecuaria / Aspects that impact on the environment in the agricultural mechanization, Ed. Infoiima. In digital format. Havana, Cuba, second ed., La Habana, Cuba, 2021.).

Use of renewable energy

The production of biogas for domestic use or in facilities for processing of agricultural products contributes to the saving of other fuels. This technology also has a beneficial effect for the fact that it is avoided that the organic residuals, specially the excreta of the animals, pass to the aquifers or the fluvial sources, and at the same time is obtained a high value fertilizer for the agricultural production. It also avoids the propagation of pathogenic organisms present in the excreta.

In the works related with the agricultural mechanization, the correct use of the solar energy has a notable ecological and environmental impact because it is a renewable resource, non-pollutant and economic. The utility of solar energy has three main aspects: the use for generation of electricity, for illumination and for the production of heat. The use of panels of photoelectric cells to generate direct electricity is an option as a source of energy for the electric fences in dairy farms and for other diverse domestic and productive tasks in the agriculture.

It is also important the utilization of the heating energy of the sun in the drying of agricultural products, the heating of water and other processes. In the shops of agricultural machinery, stores and other agricultural facilities can be saved a substantial part of the energy used in the illumination by means of the employment of translucent tiles and other measures that unblock of the solar light.

Although our country is not characterized by the predominance of sustained strong winds, the Eolic energy is broadly used to move the windmills for extraction of water in remote areas, method that has a great importance with the current climatic tendency toward periods of more and more lingering drought. This type of mills can also be convenient in the production of electricity.

The hydraulic energy also represents a source of non-pollutant and very economic energy. The generation of electricity is an example of the use of the water sources in the mechanization of the agriculture with mini-hydroelectric plants, the utilization of fluvial sources or the rains for the furrow irrigation and other uses, the hydraulic rams to elevate the water, etc. The water is one of our main natural resources, with the disadvantage that contrary to the soil and the air, its readiness is cyclical and almost always in shortage. Water use in the agricultural works or in industrial facilities should be limited only to the indispensable needs (Minag-Cuba, 2002MINAG-CUBA: Estrategia del desarrollo de la mecanización agropecuaria / Strategy for the development of the agricultural mechanization, Inst. Ministerio de la Agricultura, IIMA, La Habana, Cuba, La Habana, Cuba, 50 p., 2002.).

Reducción de la erosión hídrica y eólica

La erosión del suelo se manifiesta fundamentalmente en el arrastre de la capa superficial fértil por acción del viento, la lluvia y el riego. El efecto del viento es menos notorio, pero nunca despreciable, sobre todo en épocas de sequía en terrenos de poca cohesión. La erosión hídrica es evidente en los suelos en pendiente, pero también se presenta en suelos relativamente llanos en períodos lluviosos o por la acción del riego. La capacidad y acción erosiva de cada sistema de riego es distinta. El riego por goteo es el sistema idóneo a la hora de minimizar los procesos erosivos inducidos, dado que no se produce arrastre o golpeo de partículas del suelo. En un riego por aspersión la erosión y la compactación se producen fundamentalmente por la energía del impacto del agua sobre el suelo y la afectación dependerá principalmente del tamaño y la velocidad de caída de las gotas. El riego por desplazamiento del agua por los surcos es el más negativo de todos, debido al alto consumo de agua y al arrastre de las partículas superficiales, las de mayor contenido de materia orgánica. Cuando el suelo está excesivamente mullido o permanece largo tiempo en este estado, el arrastre superficial por las aguas de lluvia o de riego, así como por el viento, produce daños a veces irreparables (Ríos, 2021RÍOS, A.: Aspectos que inciden sobre el medio ambiente en la mecanización agropecuaria / Aspects that impact on the environment in the agricultural mechanization, Ed. Infoiima. In digital format. Havana, Cuba, second ed., La Habana, Cuba, 2021.).

Reducción de los daños producidos por el mal drenaje

Tenemos que hablar siempre de riego y drenaje inseparablemente. En las áreas afectadas por sobrehumedecimiento la introducción del drenaje agrícola ha permitido convertir lugares improductivos en zonas de altos rendimientos, tanto por su efecto sobre los excesos de humedad como por su acción en el combate de salinidad (Zamora & Chaterlán, 2003ZAMORA, H.E.; CHATERLÁN, D.Y.: “Estrategia ambiental de riego y drenaje para la seguridad alimentaria en Cuba”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias (Cuba), 12(3), 2003, ISSN: 1010-2760.). El drenaje se favorece con diversas acciones mecanizadas: construcción de canales, zanjas, desvíos, nivelación, alisamiento, subsolación, etc. Entre las medidas más importantes están el drenaje de las aguas de riego, pues si no se eliminan adecuadamente, se produce una gradual salinización del suelo como resultado de la evaporación.

Laboreo en pendientes

Cuba es un país con un alto porcentaje de terrenos en zonas montañosas o de relieve ondulado. En estas condiciones se deben utilizar tecnologías de laboreo y medidas antierosivas que conserven la capa fértil superficial. En esas áreas son preferibles los cultivos permanentes como el café, el cacao y especies forestales, pues no requieren remover la tierra para su sostenimiento. Pero en los casos en que se siembran otros cultivos de ciclo corto, el laboreo debe hacerse si es posible con implementos de corte horizontal o con arados convencionales, siempre roturando siguiendo curvas de nivel. En zonas de pendiente es muy importante evitar el excesivo laboreo. Si se emplean implementos de vertedera, la capa de suelo se debe invertir hacia arriba de la pendiente, nunca en sentido contrario. La mecanización con implementos sencillos puede ser muy útil en la creación de tranques de agua, zanjas de desvío del drenaje y otras medidas.

Conservación del enraizamiento

En este sentido son muy útiles las tecnologías de corte horizontal, que conservan en gran parte el enraizamiento de las hierbas y otras plantas a la vez que hacen que éstas perezcan. Con ello se mantiene una determinada cohesión de esta capa evitando la erosión.

La actividad forestal y la erosión

En primer lugar, el desmonte contribuye a dejar el suelo descubierto facilitando la erosión. Pero además debe considerarse que la actividad de acopio forestal contribuye a formar senderos y caminos descubiertos en los que el arrastre de los maderos produce también una cierta remoción superficial que es rápidamente atacada por el agua de escurrimiento, efecto que es muy dañino en zonas montañosas y de pendiente elevada.

Reducción de la salinización

Este tipo de afectación puede producirse debido a: utilización de agua de riego con niveles altos de sales; salinización de zonas aguas abajo por riego sobre terrenos que poseen rocas salinas; elevación del nivel freático (debido a un exceso de riego) y posteriores procesos de evapotranspiración. La mejor acción para evitar la salinidad es un uso racional del agua de riego, evitando la sobreexplotación de las cuencas acuíferas subterráneas y de otros recursos hidráulicos. Entre las acciones mecanizadas para evitar o combatir la salinización se encuentran: confección de zanjas de drenaje para mejorar el lavado del terreno; confección de barreras para evitar la penetración de aguas procedentes del mar o de zonas limítrofes ya salinizadas, entre otras.

Reducción de la compactación del suelo

La presión sobre el suelo se debe fundamentalmente al peso de los equipos agrícolas (tractores, combinadas, implementos, carretas, animales, etc.), que pasan sobre el mismo. El efecto se manifiesta en la compactación de las capas superficiales, lo cual hace que se reduzca la infiltración del agua y se entorpezca la penetración de las raíces (Folger, 2022FOLGER, T.: maquinaria agrícola, cada vez más pesada, está aplastando los suelos agrícolas / The agricultural machinery, more and more heavy, is squashing the agricultural soils, Inst. National Geographic Society. USA, USA, 5 p., 2022.). Las acciones para evitar o reducir la compactación pueden ser las siguientes:

Uso de medios de mecanización más ligeros

La tendencia mundial en los últimos decenios ha sido la introducción masiva de equipos agrícolas que son cada vez más potentes y pesados, con máquinas, remolques y otros agregados de gran capacidad que representan una alta productividad en las labores. Mientras que un tractor de 40-50 cv tiene una masa de unas 3 t, los de 300 cv pueden alcanzar las 12 t y aún más. En muchos países se usan tractores aún más pesados. A ello habría que sumar el peso de las máquinas o implementos que se le acoplan. Los tractores más potentes y pesados son convenientes para grandes extensiones; sin embargo, la enorme mayoría de nuestras explotaciones agrícolas están formadas por fincas y otras unidades productivas pequeñas, por lo que resultan más económicos los tractores de baja y media potencia, cuyo menor peso reduce la compactación, así como de la tracción animal en los casos que resulta económico y posible.

Uso de neumáticos más anchos

Los neumáticos estrechos producen una mayor presión específica sobre el suelo que los llamados neumáticos de balón, que tienen una amplia superficie de apoyo. En un tractor de clase traccional 1,4 t, el empleo de neumáticos 9-42, propios para cultivos en marcos estrechos, produce una presión específica sobre el suelo de 1,06 kg/cm². Si se emplean neumáticos más anchos, como los 15-30, la presión específica sería de 0,73 kg/cm². Un tractor moderno de 22 toneladas dotado de neumáticos anchos sólo ejerce una presión de 0,6 kg/cm² sobre el suelo, mientras que un tractor de 3 toneladas y 75 CV construido en la década de 1970 aplica una presión mucho mayor, de 1,5 kg/cm² (Newsletters, 2021NEWSLETTERS: La contribución de la maquinaria agrícola al equilibrio entre economía y ecología / The contribution of the agricultural machinery to the balance between economy and ecology, Inst. Newsletter Agrícola. Redacción Interempresas, USA, USA, 2021.).

Uso de neumáticos dobles o esteras

Otra vía para reducir la presión específica sobre el suelo es el uso de neumáticos en pares, tanto en las ruedas traseras como en las delanteras. Con ellos también se incrementa la fuerza de agarre, aprovechando más racionalmente la potencia del tractor. El uso de neumáticos dobles reduce la presión específica a la mitad, alcanzando valores menores de 0,5 kg/cm², similares a los de los tractores sobre esteras. Los tractores con rodaje de esteras ejercen una menor presión sobre el suelo. Por ejemplo, el nuevo John Deere de cuatro bandas de esteras 8RX tiene una enorme huella de 4,6 m², por lo que la presión de la superficie de contacto es muy baja con sólo 0,4 kg/cm² (John Deere, 2021JOHN DEERE: Maquinaria agrícola más segura, eficiente y respetuosa con el medio ambiente / Agricultural machinery more sure, efficient and respectful with the environment, [en línea], Inst. John Deere Company, USA, 2021, Disponible en: www.Interempresas.net/Agrícola/Artículos/352599.).

Reducción del patinaje

Cuando los neumáticos están desgastados se incrementa el patinaje, que es también una causa importante de compactación del suelo. Los neumáticos grandes y las esteras tienen una mayor huella (mayor superficie de apoyo) por lo que, además de reducir la compactación en las capas más profundas del suelo, tienen menor resistencia al rodamiento, lo que significa un menor consumo de combustible y, por tanto, menos emisiones de CO₂. Las pruebas han demostrado que el consumo de combustible puede reducirse de este modo en un 10 %; por lo que este innovador concepto de conducción puede contribuir activamente a la protección del medio ambiente (John Deere, 2021JOHN DEERE: Maquinaria agrícola más segura, eficiente y respetuosa con el medio ambiente / Agricultural machinery more sure, efficient and respectful with the environment, [en línea], Inst. John Deere Company, USA, 2021, Disponible en: www.Interempresas.net/Agrícola/Artículos/352599.; Newsletters, 2021NEWSLETTERS: La contribución de la maquinaria agrícola al equilibrio entre economía y ecología / The contribution of the agricultural machinery to the balance between economy and ecology, Inst. Newsletter Agrícola. Redacción Interempresas, USA, USA, 2021.).

Reducción de la cantidad de labores

En muchas tecnologías productivas en uso se manifiesta la tendencia a realizar una cantidad excesiva de labores que representan pases sucesivos sobre el mismo terreno. Por ejemplo, la preparación tradicional de suelos a veces comprende la roturación, uno o dos cruces, varios pases de grada, tiller y otras labores de acondicionamiento. Lo mismo ocurre con el cultivo, la aplicación de fertilizantes, de productos químicos, de cosecha, de traslado de productos. Es evidente que a menor número de labores, menores son los daños. Hay varios métodos para lograrlo. En primer lugar, mediante el uso de implementos adecuados que permitan la roturación y mullición en un mínimo de pases.

Uso de implementos combinados

También debe generalizarse el empleo de máquinas o implementos combinados que en uno o dos pases dejan listos el terreno, pues simultanean varias labores como roturación, destrucción de los terrones, mullición y alisamiento, o también la mullición y acondicionamiento final combinados con el surcado y la siembra.

Labranza mínima

Se entiende por labranza mínima o mínimo laboreo la realización del laboreo con una cantidad muy reducida de labores, esencialmente una o dos. Esto puede lograrse especialmente en cultivos que se plantan inmediatamente después de la cosecha de papas y otros tubérculos o raíces, cuando el suelo queda con un grado de mullición adecuado. La agricultura de conservación se basa en reducir o eliminar la labranza del suelo, para lo cual se requieren de máquinas que permitan plantar semillas y aplicar el fertilizante a través de la capa de residuos vegetales que se mantiene de forma permanente (FAO, 2022FAO: La maquinaria agrícola debe evolucionar junto a la agricultura sostenible / The agricultural machinery should evolve next to the sustainable agriculture, Inst. FAO, Rome, Italy, Available in: http://fao.org/news/story, Rome, Italy, 2022.).

Laboreo localizado

A veces no es necesaria la preparación de toda la superficie del suelo. Basta con hacerlo en la franja que realmente se va a sembrar o la que requiere de acciones de cultivo. Esto es normal en la plantación de frutales, pero también puede lograrse en otros cultivos.

Efectos negativos del laboreo con inversión del suelo

La acción más característica en el laboreo es el fraccionamiento de la capa de suelo para producir un lecho adecuado para el desarrollo de las plantas: buena aireación, facilidad de infiltración del agua y poca resistencia a la penetración de las raíces. Esto puede realizarse con o sin mezcla de las capas del suelo. El laboreo (aradura o cultivo) con arados de discos o de vertedera produce el corte de una capa (o prisma) de suelo que inmediatamente se in vierte, por lo que la capa superficial, la más fértil, pasa hacia abajo. Esto es completamente negativo por múltiples factores, especialmente porque la descomposición de la materia orgánica no debe producirse por enterramiento, pues con ello pierde una parte sustancial de sus nutrientes. Además, se entierran las semillas depositadas en la superficie, contribuyendo a la propagación de las malas hierbas (Milanés, 2009MILANÉS, Y.: “Influencia de la mecanización agrícola en la contaminación ambiental”, Universidad de Granma, Bayamo, Cuba [en, 2009.).

Laboreo con corte horizontal

Esta es la tecnología más conveniente, pues no se mezclan las capas del suelo ni se entierran las semillas, favoreciendo la descomposición de la materia orgánica y reduciendo el enyerbamiento. El implemento más representativo que funciona bajo este principio es el multiarado, que es un nuevo equipo de labranza conservacionista, de patente cubana, con saetas que roturan el suelo en sentido horizontal y que tienen un ángulo de incidencia que contribuye a la fracturación de la capa roturada. Una ventaja adicional de este tipo de implementos es que reduce casi en la mitad el consumo de fuerza de tracción para anchos de trabajo semejantes, comparado con los arados de vertedera o de discos tradicionales.

Reducción del plazo entre la cosecha y la siembra

Si se permite que un suelo quede mucho tiempo sin sembrarse después de la cosecha de un producto, se produce enyerbamiento y es necesario contrarrestarlo con labores adicionales de aradura o aplicación de productos herbicidas.

Incremento del uso de la tracción animal

La tracción animal y las labores manuales son las tecnologías menos agresivas para el suelo. Pero por desgracia la escasa productividad y el alto consumo de fuerza de trabajo de estos sistemas mecanizados o escasamente mecanizados han traído como consecuencia un elevado grado de tractorización, incluso en amplias zonas de los países menos industrializados.

En Cuba más del 30 % de las labores agrícolas mecanizadas se hacen actualmente con tracción animal, de ahí su importancia. Con el empleo de animales de trabajo se ahorra combustible, maquinaria cara y compleja y sus componentes y recursos para mantenimiento y reparación.

Este es un aspecto muy importante en el aspecto ecológico, pero también lo es el hecho de que, como hemos analizado anteriormente, el tractor y la demás maquinaria afectan sensiblemente las características físicas y mecánicas del suelo, contribuyendo a su degradación. Los animales de trabajo y sus medios de mecanización para el laboreo (roturación, mullido, cultivo, transporte, etc.) no producen compactación. Sus efectos son mínimos si se les compara con el tractor, los remolques, el camión y otros equipos pesados de arrastre o autopropulsados (Ríos, 2004RÍOS, H.R.: Mecanización con tracción animal / Mechanization with animal traction, Ed. ACTAF, Filial Habana, La Habana, Cuba, 2004, ISBN: 959-246-129-5.).

Evitar afectaciones a la flora y la fauna

Durante el proceso de implantación de un sistema mecanizado (de un cultivo, de un sistema de riego, de una explotación ganadera, etc.) la fauna y la flora pueden verse afectadas por la eliminación de la vegetación natural, de las barreras arbóreas y de otros enclaves de vegetación. Igualmente, la realización de zanjas y movimientos de tierra tiene un efecto directo provocando mortandad de la fauna, eliminación de nichos de reproducción y pérdidas de vías de paso. Las áreas bajo riego sufren una modificación en su microclima, con la consecuente selección de las especies mejor adaptadas a las nuevas condiciones. Como consecuencia de ello se produce también la disminución y cambio en la distribución de las poblaciones, desaparición de unas especies e introducción de otras (Zamora y Chaterlán, 2003ZAMORA, H.E.; CHATERLÁN, D.Y.: “Estrategia ambiental de riego y drenaje para la seguridad alimentaria en Cuba”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias (Cuba), 12(3), 2003, ISSN: 1010-2760.; Arana et al., 1999ARANA ERCILLA, M.; VALDÉS ESPINOSA, R.; COLECTIVO DE AUTORES GEST: “Tecnología apropiada: concepción para una cultura”, Grupo de Estudios Sociales de la Tecnología. Tecnología y sociedad. La Habana: Félix Varela, : 79-92, 1999.).

Reducción de la contaminación por residuales

Los talleres de reparaciones, de mantenimiento, las herrerías y otras instalaciones similares son una parte sustancial de la mecanización agropecuaria. Parecería que su efecto es mínimo sobre el entorno, pero no es así. En los talleres, especialmente los de serviciaje y mantenimiento, se producen varios tipos de residuales. Los más importantes son los vinculados a hidrocarburos: grasas, aceites y combustibles. El agua procedente del lavado de los tractores, máquinas e implementos es generalmente el vehículo que porta estos residuales y que, si no hay medidas especiales, va a parar al manto freático o a vías fluviales o de drenaje. En estas condiciones es necesaria la colocación de trampas de grasa, barreras de contención y otras medidas. Se deben tener especiales medidas de protección y cuidado con los productos químicos residuales del lavado de máquinas asperjadoras, fertilizadoras y otras. También pueden producirse escapes accidentales de materias contaminantes como son los combustibles, los ácidos de baterías, etc.

Contaminación por desechos ferrosos o no ferrosos

Todos los talleres producen desechos. Entre estos tenemos: piezas y partes de rechazo, maquinaria y piezas inservibles, virutas procedentes del maquinado de metales, etc. Todo esto se conoce generalmente con el nombre genérico de chatarra. Cuan do ésta se vierte indiscriminadamente en las zonas aledañas a los talleres producimos varios tipos de daños al entorno. En primer lugar, se desaprovechan materiales reciclables y de alto valor. En segundo lugar, los terrenos contaminados con hierros y otros materiales similares están afectados para la mecanización. En tercer lugar, algunos materiales son muy nocivos, como el plomo procedente de las baterías desechadas.

Otros contaminantes

En los talleres se producen también otras acciones contaminantes del entorno: entre ellas tenemos el ruido, el polvo, los gases de escape de motores, los arcos eléctricos de soldadura, los ácidos de baterías, etc. Actualmente, el mercado ya cuenta con tractores y otras máquinas que permiten la reducción del consumo de combustible, disminuyendo costos y emisiones (Infoagro, 2023INFOAGRO: La relación de la maquinaria con el medio ambiente / The relationship of the machinery with the environment. Agri-nova Science, Inst. Infoagro Systems, S.L. Spain, Spain, 4 p., 2023.). Un avance que ya se está experimentando es el uso de tractores accionados por baterías eléctricas.

Otras acciones mecanizadas para mejorar la calidad del suelo

El aumento de la velocidad de mineralización de la materia orgánica, junto con la disminución del aporte vegetal da lugar a suelos pobres en elementos orgánicos. Es importante la incorporación de diversos tipos de materia orgánica. En las áreas agrícolas la materia orgánica fundamental procede de los restos vegetales producto de la cosecha, de abono verde producido antes de la roturación o de aportes externos (estiércol o humus de lombriz). Generalmente el producto se distribuye por esparcimiento superficial y se incorpora durante la roturación o con pases de grada. Los abonos verdes constituyen una alter nativa de gran interés y perspectivas en nuestro país como abono verde. Las leguminosas fijan el nitrógeno al suelo y pueden aportar más del 60 % de los requerimientos de nitrógeno del suelo, en el rango de 80 kg de nitrógeno por hectárea (Ríos, 2021RÍOS, A.: Aspectos que inciden sobre el medio ambiente en la mecanización agropecuaria / Aspects that impact on the environment in the agricultural mechanization, Ed. Infoiima. In digital format. Havana, Cuba, second ed., La Habana, Cuba, 2021.).

Uso racional del combustible

El uso racional de los tractores y sus agregados en los procesos agrícolas constituye el mayor potencial de ahorro de combustible y de disminución de la contaminación (Herrera et al., 2011HERRERA, P.M.I.; TOLEDO, A.; GARCÍA, F.M.P.: “Elementos de gestión en el uso del parque de tractores”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 20(1): 20-24, 2011, ISSN: 2071-0054.). Entre las fuentes energéticas convencionales más utilizadas en los procesos mecanizados de la agricultura tenemos los combustibles líquidos (gasolina, diesel y otros derivados del petróleo), gaseosos (gas metano) y sólidos (carbón mineral, carbón de leña, madera), así como la electricidad. Todas estas fuentes de energía proceden de la combustión de sustancias orgánicas o minerales y producen gases que contaminan la atmósfera, produciendo acciones muy indeseables como el llamado efecto invernadero y el daño a la capa de ozono, entre otras.

En la mecanización agropecuaria la reducción del consumo de combustible lograrse por diferentes vías: el uso de motores más eficientes, el empleo de tecnologías de laboreo mínimo, una correcta correspondencia entre las fuentes energéticas y las máquinas o implementos que se le agregan, la utilización de la tracción animal en las labores que resulte posible desde el punto de vista técnico y económico, la electrificación, etc.

Toda disminución en el consumo de combustible equivale a una acción favorable desde el punto de vista medioambiental. En Cuba más del 60 % de los tractores tienen más de 20 años de explotación. El uso de esa técnica con desgastes provoca índices de consumo de combustible de hasta 1,5 L/h mayor en las mismas condiciones de trabajo utilizando tractores modernos. La renovación del parque de tractores puede disminuir el consumo de combustible hasta un 20 % manteniendo el mismo nivel de actividad. Un estudio realizado en la Universidad Agraria de La Habana Herrera et al. (2011)HERRERA, P.M.I.; TOLEDO, A.; GARCÍA, F.M.P.: “Elementos de gestión en el uso del parque de tractores”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 20(1): 20-24, 2011, ISSN: 2071-0054., permitió determinar que la reducción 3 500 L en el año en el consumo de combustible diesel, por concepto de un uso racional de la maquinaria agrícola evitaría emisiones de contaminantes de 28 kg de Nox que provocan lluvias acidas; de 2,1 kg de CO₂ dañinos a la atmósfera; de 10 451 kg de CO que aumentan el efecto invernadero; y de 0,42 kg de hidrocarburos y 1,39 kg de SO₂, que provocan las lluvias acidas.

Ahorro de energía eléctrica

A pesar de que una gran parte de los equipos motorizados agrícolas (tractores, combinadas, máquinas de riego, etc.) se mueven accionadas por motores de combustión interna, el empleo de la energía eléctrica es imprescindible en labores industriales y de servicio como es el caso de los talleres de reparación y de mantenimiento, almacenes, etc. A nivel mundial el ahorro de energía eléctrica es una de las mayores contribuciones que se puede hacer a la protección del medio, pues las plantas generadoras son por lo regular altamente contaminantes. Es por ello que también deben potenciarse las acciones para la utilización de fuentes no convencionales de energía. También los ahorros de electricidad pueden ser por medio de los acomodos de carga, el empleo de luminarias de poco gasto, la ampliación de la iluminación natural en naves y talleres por el uso de tejas translúcidas, etc. También tenerse en cuenta que la electrificación resulta conveniente en los casos que se sustituyen motores diesel o de gasolina altamente gastadores por motores eléctricos, como es el caso de los equipos de riego (Ríos, 2021RÍOS, A.: Aspectos que inciden sobre el medio ambiente en la mecanización agropecuaria / Aspects that impact on the environment in the agricultural mechanization, Ed. Infoiima. In digital format. Havana, Cuba, second ed., La Habana, Cuba, 2021.).

Uso de energías renovables

La producción de biogás para su empleo doméstico o en instalaciones de procesamiento o beneficio de productos agrícolas contribuye al ahorro de otros combustibles. Esta tecnología tiene un efecto beneficioso también por el hecho de que se evita que los residuales orgánicos, fundamentalmente excretas de las vaquerías, pasen al manto freático o a las fuentes fluviales, a la vez que se produce un fertilizante de alto valor para la producción agrícola. También evita la propagación de organismos patógenos presentes en las excretas.

En los trabajos relacionados con la mecanización agropecuaria, el correcto aprovechamiento de la energía solar tiene un notable impacto ecológico y ambiental pues es un recurso renovable, no contaminante y económico. La utilidad de la energía solar hay que verla desde tres aspectos: su empleo para generación de energía electro voltaica, como fuente de iluminación y como fuente de calor. El uso de paneles de celdas fotoeléctricas para generar corriente directa es una opción para la alimentación de cercas eléctricas en explotaciones ganaderas y para otros diversos usos domésticos y productivos en la agricultura.

También resulta importante el aprovechamiento de la energía calorífica del sol en el secado de productos agrícolas, el calentamiento de agua y otros usos. En los talleres de maquinaria agrícola, almacenes y otras naves e instalaciones agropecuarias se puede ahorrar una parte sustancial de la energía empleada en la iluminación mediante el empleo de tejas translúcidas y otras medidas de desbloqueo de la luz solar.

Aunque nuestro país no se caracteriza por la predominancia de vientos fuertes sostenidos, la energía eólica es ampliamente utilizada para mover los molinos de viento para extracción de agua en zonas apartadas, método que cobra mayor importancia aún con la tendencia climática actual hacia períodos de sequía cada vez más prolongada. También puede utilizarse este tipo de molinos en la producción de electricidad.

La energía hidráulica representa también una fuente energética no contaminante y muy económica. Como ejemplos de su utilización en la mecanización de la agricultura tenemos la generación de electricidad (minihidroeléctricas), los tranques de corrientes fluviales o de las lluvias para el riego superficial y otros usos, los arietes hidráulicos para elevar agua, etc. El agua es uno de nuestros principales recursos naturales, con la desventaja de que a diferencia del suelo y del aire, su disponibilidad es cíclica y casi siempre deficitaria. Su uso en las labores agrícolas en el campo o para necesidades industriales debe limitarse a lo imprescindible (Minag-Cuba, 2002MINAG-CUBA: Estrategia del desarrollo de la mecanización agropecuaria / Strategy for the development of the agricultural mechanization, Inst. Ministerio de la Agricultura, IIMA, La Habana, Cuba, La Habana, Cuba, 50 p., 2002.).