En los últimos sesenta años, la introducción y el uso de maquinaria han revolucionado la producción agrícola moderna y han contribuido a aumentar la productividad. A pesar del beneficio de ahorro de dinero, mano de obra y puntualidad en la operación (ECIFM, 2017), el desarrollo de la maquinaria agrícola ha visto un aumento en su peso y potencia, lo que sumado a una gran cantidad de pasadas en cualquier condición de humedad, genera una deformación del sistema poroso que se manifiesta como la reducción del volumen, dimensiones e interconexiones, fenómeno conocido como compactación de suelo.

La mejor forma de evaluar este fenómeno es midiendo el aumento en las tensiones mecánicas dentro del perfil, principalmente porque la magnitud del aumento en la resistencia mecánica está dada por el incremento en los puntos de contacto entre las partículas de suelo, que no necesariamente modifican de forma sustancial el volumen ocupado y el ordenamiento entre las partículas, lo que se puede observar en la Tabla 1, que muestra resultados adaptados para esta artículo, a partir de un estudio de Conlin y Van den Driessche (1996). En este caso, los autores usaron el valor de máxima densidad aparente, medida con el método del proctor modificado y llevaron al suelo, en ensayos de terreno a dichos valores de compactación, para que al medir la resistencia mecánica con penetrometría se pueda comprender los efectos permanentes que tiene la compactación sobre el suelo.

IMPACTO DE LA COMPACTACIÓN

Los impactos de estos fenómenos de deformación del sistema poroso de un suelo tienen una incidencia directa sobre la producción agrícola por menor acceso al agua disponible ya que se afecta negativamente la velocidad de infiltración de agua y también presentan efectos adversos de tipo ambiental, como que suelos compactados se vuelven emisores de gases de efecto invernadero. Por otra parte, dicha deformación genera un aumento en los puntos de contacto y fricción entre las partículas de suelo, lo que eleva su resistencia mecánica y puede ser medido. La Figura 1 muestra un modelo que establece la relación entre la tasa de elongación de raíces de arvejas, en función del potencial mátrico, es decir de la fuerza necesaria para tomar agua desde el suelo, bajo diferentes niveles de compactación, medidos con penetrómetro.

El modelo de la Figura 1 está desarrollado para evaluar la tasa de elongación del ápice radical de un cultivo de arvejas. El objetivo es analizar la tasa de cambio en la tasa de elongación de la raíz con respecto al potencial hídrico y la resistencia mecánica del suelo. El modelo predice que las células de la raíz osmorregulan ante la aparición del estrés hídrico y la resistencia mecánica del suelo con eficiencias similares que son inferiores al 100%, sin embargo, cuando se revisa los datos de la investigación, concluyen que los ápices de las raíces de las arvejas osmorregulan con una eficiencia del 70%, por lo que el menor crecimiento se explica porque se afecta la tasa de elongación por estrés hídrico y resistencia mecánica combinados.

En la Figura 2 se observa resultados de un ensayo realizado en Önnestad, Suecia en el año 2000, (https://www.vaderstad.com/en/know-how/basic-agronomy/soil-analysis-and-protection/soil-compaction/ revisada 07.07.2022). Se determinó cómo la compactación del suelo, generada por el laboreo previo a una siembra de primavera afectaba el rendimiento de diferentes cultivos (cebada, trigo, avena, remolacha azucarera y arvejas). La compactación consistió en diferentes números de pasadas de maquinaria sobre el campo antes de la siembra: siembra sin compactación; una pasada de rastra + siembra; una pasada con carro purinero + siembra; tres pasadas con carro purinero + siembra.

Los resultados mostraron que el rendimiento de trigo, cebada y avena de primavera se vio afectado positivamente por algo de compactación, es decir, una pasada + siembra. Sin embargo, para la remolacha azucarera y las arvejas, el rendimiento disminuyó incluso con este tratamiento. Cuando se incrementó el número de pasadas y, por lo tanto, la cantidad de compactación del suelo, disminuyó el rendimiento de todos los cultivos, siendo el más afectado las arvejas, altamente sensible a la falta de oxígeno.

CÓMO AFECTA LA COMPACTACIÓN AL AGUA DISPONIBLE

Lo primero es establecer que la resistencia mecánica de un material como el suelo está dado por la interacción de la fracción sólida, representada por las fracciones de arena, limo y arcilla presentes en dicho suelo. Estas fracciones interactúan con el agua, que por las fuerzas de adhesión y cohesión mantendrán unido el material. Estas fuerzas ocurren por la naturaleza química de la molécula de agua, su condición dipolar le permite unirse de manera electroquímica a las paredes de los sólidos donde esta contenida, fenómeno que explica, por ejemplo, la capilaridad.

Esta característica explica las fuerzas de adhesión y cohesión. La cohesión es la razón por la que a través de puentes de hidrógeno las moléculas de agua se mantienen unidas y explica, entre otras cosas, el alto calor específico del agua. Por su parte en la adhesión, las cargas positivas de los iones H, se enlazan con las cargas negativas presentes en las superficies de las arcillas y establecen esta interacción físico-química, que explica la resistencia mecánica de los suelos.

Un ejemplo para comprender esta interacción es usando un ladrillo, que se compone de dos materiales, agua y arcilla. Estos se mezclan para eliminar la mayor parte del aire, para luego someterse a un secado intenso con fuego, procedimiento que persigue eliminar la mayor cantidad de agua contenida entre las arcillas, manteniendo una o dos capas de agua entre dichas partículas, lo que le confiere alta resistencia mecánica. En el caso de los adobes, ya que se usa suelo normal, y existe la posibilidad de que haya materiales calcáreos que eventualmente tengan menor cantidad de cargas, a la mezcla se agrega material vegetal (paja de trigo) en semi descomposición, que una vez roto, permitirá aumentar las cargas que interactúan electroquímicamente con las moléculas de agua y otorga la resistencia mecánica al adobe.

Revisado esto, podemos afirmar que el agua se encuentra en el suelo rodeando a todas las estructuras presentes: agregados, partículas sueltas, raíces, etc.

El agua alrededor de las estructuras del suelo se encuentra en films o películas de agua, que es de donde las raíces extraen dicho elemento. Los films se sostienen por acción de las fuerzas de adhesión y cohesión. Como se observa en la Figura 5, de acuerdo a su posición en el espacio, será la cantidad de energía con que se encuentra retenida el agua. Mientras más cerca de la pared, más fuerte, y a medida que se aleja la fuerza disminuye hasta que se extingue y el agua percola a través del espacio poroso que no tiene incidencia sobre el agua. Esta agua que se evacúa del sistema poroso cumple una función primordial, que es la existencia de espacio lleno con aire.

Ahora bien, durante el proceso de compactación, se produce un colapso del sistema poroso, que acerca las paredes de los poros, dejando menos espacio. De esta manera, aumenta la superficie específica del sistema poroso, lo que provoca que en su interior el agua tenga una mayor proporción en contacto con las paredes de los poros. Esto aumenta la fuerza con se retiene el agua, haciéndola menos disponible para ser absorbida por la planta.

Un segundo inconveniente es que al haber menor percolación, habrá menos aire en el interior del suelo, asociado a problemas como anoxia o asfixia de raíces, dependiendo del grado de deficiencia de oxígeno en el suelo, fenómeno ampliamente investigado del punto de vista de sus efectos, en particular en paltos (Ferreyra, Raúl y Selles, Gabriel eds. 2007. Manejo del riego y suelo en palto [en línea]. Santiago: Boletín INIA – Instituto de Investigaciones Agropecuarias. no. 160. Disponible en: https://hdl.handle.net/20.500.14001/7110. Consultado: 27 julio 2022).

REALIDAD NACIONAL

No existe un catastro de suelos compactados en Chile, solo estimaciones e inferencias basadas en opiniones y calificaciones subjetivas. Sin embargo, se conocen reportes de presencia de suelos compactados en cultivos anuales en la región de la Araucanía, donde se ha visto que la penetración y exploración del sistema radical de especies como la remolacha o el lupino se han reducido solo a los primeros 20 cm de suelo; reportes de suelos compactados en Ñuble en algunos frutales de zonas frías; y problemas de asfixia y compactación de suelos en plantaciones de paltos en las regiones de Coquimbo y Valparaíso.

Es probable que utilizando buenos sistemas mecánicos se logre “descompactarlos”, aunque es bastante relativo, porque se logrará sin duda reducir la relación de fuerzas al interior del perfil de suelo, permitiendo una mejor exploración del sistema de raíces. Pero si bien se logra soltura y reducción de las tensiones internas en el perfil de suelo, su sistema poroso no se puede regenerar de ninguna manera mecánica, ya que se forma por intrincadas relaciones de tipo órgano-mineral, que parten en la floculación de materiales depositados o por fraccionamiento del material cuando el suelo se forma in situ, y que prosiguen con aportes de las raíces de plantas por medio de exudados orgánicos que mejoran la estabilidad de los pseudoagregados, y que como efecto permite la formación de micrositios que servirán de hábitat para los microorganismos del suelo.

Por esto, puede afirmarse que la capacidad natural de recuperación del subsuelo compactado es pobre ya que el sistema poroso no se regenera ni se puede rearmar, sino que se debe necesariamente formar de nuevo, para lo cual existirá un tiempo antes de que comience a ser funcional. En términos ecosistémicos es indudable que el suelo volverá a permitir la existencia de plantas, pero bajo sistemas agrícolas súper intensivos, la producción sufrirá un deterioro que se traducirá en mermas en las producciones y, qué duda cabe, en los retornos a productor.

Por eso se debe establecer un modelo de uso de suelos que permita mantener y mejorar de manera paulatina los afectados sistemas porosos de suelo agrícolas. Para esto se debe definir metodologías de fácil estimación de la compactación, como la relación entre fuerzas verticales y horizontales en el suelo. Para revertir sus efectos, se debe considerar el laboreo mecánico, la conservación de características de los suelos, reducción del número de pasadas sobre el suelo o, por lo menos, evitar transitar en condiciones de excesiva humedad y la aplicación de enmiendas orgánicas, necesariamente asociadas a reducciones de las fuerzas al interior del suelo y mejoramiento de su sistema poroso, en términos cuanti y cualitativos.