Porosidad y flujo de agua en el suelo en lugares con bioporos provenientes de la descomposición de raíces de maíz.

Los estudios que evalúan el uso de raíces de diferentes especies para mejorar la estructura del suelo han aumentado en respuesta a la promoción de la agricultura regenerativa (Embrapa, 2024). Sin embargo, debido a que los estudios con raíces son laboriosos y requieren mucho tiempo, la investigación sobre este tema no es abundante y persisten varias lagunas de conocimiento. El estudio que se presenta en este artículo es muy específico y reúne información, análisis y discusión sobre la contribución de los bioporos formados por la descomposición de raíces de maíz a los atributos de la estructura del suelo y el flujo de agua.

De todas las raíces del maíz, las raíces nodales (o adventicias) crean los bioporos más grandes en el suelo. Dado que la parte más gruesa de estas raíces se concentra en la superficie del suelo, los beneficios de los bioporos formados tras la descomposición de las raíces adventicias también se limitarían a la parte superficial del perfil del suelo. Debido a que la bioporosidad se restringe a la superficie del suelo, su contribución al aumento de la infiltración de agua solo se producirá en la fase inicial de infiltración si el resto del perfil del suelo es poco permeable. Además, la contribución de la bioporosidad también depende de su extensión horizontal, que está determinada por la población vegetal establecida en la zona.

Aunque la teoría hidrodinámica (por ejemplo, la ecuación de Poiseuille) indica que debería haber un aumento en el flujo de agua en el suelo donde hay bioporos, las discontinuidades, constricciones y obstrucciones en los bioporos reducen la tasa de flujo en comparación con lo que predecirían las ecuaciones hidrodinámicas cuando se aplican a tuberías regulares sin impedimentos al flujo.

En la práctica, la caracterización de los bioporos presenta complejidades e incertidumbres, mientras que la medición de sus efectos resulta menos difícil. Sin embargo, las incertidumbres en las mediciones se derivan de la incertidumbre sobre si los efectos observados en un cultivo se repetirán en otro, dado que en ambos casos se desconocen posibles discontinuidades, constricciones y obstrucciones en los bioporos.

Por lo tanto, la medición es una necesidad práctica, no para determinar qué tipo de efecto cabe esperar de los bioporos. Esto ya está documentado en la literatura científica. La medición es importante para reducir la incertidumbre sobre la magnitud de los efectos, ya que estos dependen de diversas condiciones de la planta, el suelo, el manejo, etc.

En este contexto, este estudio presenta mediciones de los atributos de la estructura del suelo y del flujo de agua en ubicaciones del suelo con y sin bioporos formados por la descomposición de raíces adventicias de maíz, y analiza estrategias para aumentar el alcance de los beneficios y evaluar los riesgos de extrapolar los resultados.

Muestreo y mediciones

La investigación se llevó a cabo en un campo del municipio de Ivorá (RS), donde predominan los neosoles regolticos (suelos poco profundos, pedregosos y con una profundidad aproximada en este campo de entre 20 cm y 80 cm).

El cultivo se ha manejado mediante labranza cero durante al menos 20 años. El muestreo de suelo se realizó en abril de 2024, inmediatamente después de la cosecha de soja (Figura 1). Se marcaron aleatoriamente veinte puntos de muestreo en el campo. En cada punto, se recolectaron muestras de suelo de las capas de 0-10 cm y 10-20 cm bajo dos condiciones: en la posición de la rizosfera de las plantas de maíz del cultivo anterior y en una posición correspondiente al espacio entre hileras del maíz del cultivo anterior. En ambos casos, se tuvo cuidado de no recolectar muestras donde había hileras de soja y donde los restos de raíces de maíz presentaban daños mecánicos resultantes del tránsito o de las operaciones de siembra y cosecha.

Con base en las posiciones de muestreo, se definieron cuatro tratamientos: rizosfera 0-10 cm, rizosfera 10-20 cm, entre hileras 0-10 cm y entre hileras 10-20 cm. En cada tratamiento, se recolectaron 20 muestras de suelo con estructura conservada (20 repeticiones), totalizando 80 muestras. Las determinaciones realizadas en las muestras fueron: densidad del suelo (Ds), porosidad total (Pt), macroporosidad (Ma), microporosidad (Mi) y conductividad hidráulica saturada (Ks), según la metodología descrita en Teixeira (2017). Se utilizó la prueba estadística no paramétrica de Kruskal-Wallis para todas las variables (Ds, Pt, Ma, Mi y Ks) para verificar si existía una diferencia entre los tratamientos, y la prueba de Dunn se utilizó para discriminar entre tratamientos diferentes y similares.

Diferencias detectadas

Los resultados resaltados en verde en la Figura 2 muestran que solo en la posición de rizosfera de 0-10 cm hubo una disminución en Ds (1,12 g/cm³), un aumento en Pt (0,56 cm³/cm³) y en Ma (0,14 cm³/cm³). Estas variables fueron estadísticamente similares en las demás posiciones de muestreo (resultados resaltados en morado claro en la Figura 2). Mi fue similar en las cuatro posiciones de muestreo, oscilando entre 0,39 cm³/cm³ y 0,41 cm³/cm³.

El efecto relacionado con la posición de muestreo fue mayor en Ks (Figura 2). La diferencia en el Ks promedio entre las capas muestreadas fue de 108 mm/h en la rizosfera y de 80 mm/h entre hileras, con los valores más altos en la capa de 0-10 cm. Por lo tanto, en la capa de 0-10 cm, Ks fue significativamente mayor que en la capa de 10-20 cm.

La figura 3 muestra una disminución exponencial de Ks al aumentar Ds y un aumento exponencial de Ks al aumentar la macroporosidad. Esto significa que Ks se ve mucho más afectado que la densidad y la porosidad cuando hay un cambio en la estructura del suelo, que puede ser resultado de la compactación, la escarificación, la formación de bioporos, etc.

En términos porcentuales, el valor de 1,12 g/cm³ es equivalente al 87% del promedio de los valores restantes de Ds; el valor de 0,58 cm³/cm³ es equivalente al 114% de los valores restantes de Pt; y 0,14 cm³/cm es equivalente al 157% de los valores restantes de Ma. Por el contrario, los valores de 116 mm/h y 93 mm/h en la capa de 0-10 cm son equivalentes al 1.380% y al 738% respectivamente en relación con los valores correspondientes de Ks en la capa de 10-20 cm. Esto demuestra que las raíces adventicias del maíz, además de promover la descompactación del suelo, forman grandes bioporos (Figura 1), lo cual es bastante importante para la infiltración de agua en el suelo.

Efectos y riesgos

Los resultados muestran que los efectos derivados de los bioporos creados por la descomposición de las raíces del maíz se limitaron a una profundidad de 10 cm y a la rizosfera (Figura 2). Por lo tanto, la magnitud del efecto sobre el cultivo depende de la densidad de población vegetal.

Considerando una población de 70 plantas por hectárea y asumiendo que las raíces adventicias de cada planta de maíz ocupan un área circular con un diámetro de 10 cm, se puede observar que solo el 5,5% de la superficie del suelo estaría ocupada por bioporos formados por raíces adventicias (Figura 4).

Multiplicando la superficie total ocupada por raíces en una hectárea por una profundidad de 10 cm y relacionando el volumen resultante con el volumen total del suelo en una hectárea hasta una profundidad de 10 cm, también se encuentra que solo el 5,5% del volumen del suelo en la capa de 0-10 cm estaría ocupado por bioporos formados por raíces adventicias (Figura 4).

Los porcentajes estimados serían aún menores si el cálculo considerara solo el área y el volumen de los bioporos, ya que el espacio que ocupan es menor que el espacio total que rodea la rizosfera (Figura 1, centro).

Soluciones para un mayor beneficio

El pequeño volumen de suelo ocupado por las raíces adventicias indica que el beneficio de un solo cultivo es bastante limitado. Para que los beneficios de la bioporosidad se extiendan espacialmente en el campo, sería necesario aumentar la densidad de población y repetir los cultivos de maíz a lo largo de los años.

Además, el manejo de los cultivos también debe tener como objetivo preservar la bioporosidad generada por cada cultivo. En este sentido, los beneficios de la bioporosidad se prolongarán si se minimizan la compactación y la alteración del suelo.

* Por Beatris Tobin Schopf y Paulo Ivonir Gubiani (UFSM)

Artículo publicado en el número 320 de la Revista Cultivar Grandes Culturas