INTRODUCCIÓN

La labranza radica en manipular mecánicamente el suelo haciendo uso de diversos implementos de preparación, con el fin de alterar su estructura y disminuir la resistencia a la penetración de las raíces para convertirlo en un sustrato apropiado para la germinación de las semillas y el desarrollo productivo de los cultivos; además, corrige problemas específicos limitantes para el desarrollo de las raíces, identificados y diagnosticados previamente (^{Díaz et al., 2004}). En los últimos años, se ha buscado que los procesos de preparación del suelo para el establecimiento de cultivos propendan por la sostenibilidad de los sistemas (^{Gómez et al., 2001}; ^{Martínez y Gómez, 2012}).

Sin embargo, una fuerte y continua mecanización conlleva a la compactación (^{Ohep et al., 2002}) y a la formación de costras y de piso de arado (^{Bravo, 1999}). Produce cambios en el balance hídrico del suelo, disminuye la infiltración (^{Lal, 2014}) y el intercambio gaseoso que afecta la actividad y número de microorganismos (^{Doran, 1998}; ^{Hernández y López, 2002}). Así mismo, las actividades de labranza tradicional contribuyen a acelerar los procesos de erosión que llevan a la degradación del suelo y a largo plazo, a la disminución de la producción (^{Hernández y López, 2002}).

A pesar que en el país se ha logrado avanzar en materia de preparación sostenible de suelos, principalmente de la siembra directa, en el municipio de Villanueva, (Casanare, Colombia), no se presenta una adopción masiva de éste método y hay escepticismo respecto a los beneficios para el suelo y las ganancias económicas que se podrían lograr; aun sabiendo que el uso permanente e intensivo de implementos agrícolas causa deterioro del suelo, según ^{Amézquita et al. (1997)}, productores de arroz secano prefieren abandonar los lotes después de haberlos trabajado con labranza tradicional durante cinco a ocho años, al encontrar disminución en los rendimientos a causa de la degradación del suelo.

La degradación del suelo se puede medir a través de indicadores de calidad, entre los que se encuentra el contenido de materia orgánica (M.O) (^{Navarro et al., 2008}), la actividad microbiológica (^{Acosta-Martínez et al., 2010}), las cuales varían espacialmente en el suelo y están relacionadas con la porosidad y la humedad del mismo. Tanto la M.O, como la porosidad y humedad influyen directamente en la recuperación de la estructura y estabilidad cuando a los suelos se le realizan diferentes tipos de manejo (^{Báez y Aguirre, 2011}). La densidad aparente también hace parte de las variables a medir para cuando se busca evaluar la calidad de un suelo. Su interpretación sirve como indicador de la compactación, estructura, la resistencia mecánica y la cohesión del mismo (^{Martínez y Gómez, 2012}); es así, si hay valores bajos de densidad aparente (1-1,3g/cm³) se suministra una condición física favorable para la siembra de cultivos (^{Hernández y López, 2002}).

Con base en lo anterior, el propósito de esta investigación fue evaluar algunas propiedades físico-químicas del suelo y la población de microorganismos en tres sistemas de labranza (reducida, de conservación y labranza cero o siembra directa), en dos épocas de muestreo, en la granja experimental Tahúr y la Banqueta de la Universidad de los Llanos, Villanueva Casanare.

MATERIALES Y MÉTODOS

El experimento se llevó a cabo en la Granja Experimental de la Universidad de los Llanos, localizada en el municipio de Villanueva, Casanare (Colombia) a 4°21’57”LN y 72°46’01”LO, a 225msnm. Los suelos característicos de esta región son del orden Inceptisoles de régimen de humedad Ústico, con textura arcillosa y pH fuertemente ácido variando de 4,0 a 5,0 (IGAC, 2015). La temperatura promedio es de 25,7°C y la precipitación anual de 2976mm.

El área de lote experimental fue de 1 ha, la cual había sido manejada con labranza reducida y siembra directa, con rotación soya-maíz durante tres años previos al inicio del experimento. El cultivo que estaba establecido inmediatamente anterior al experimento era soya. Se trabajó con maíz y se utilizó un Diseño Experimental de Bloques Completamente al Azar con diseño factorial, donde el factor, sistemas de labranza correspondió a 3 tratamientos o niveles y el factor épocas de muestreo en dos niveles; se trabajaron 4 repeticiones, para un total de 12 unidades experimentales por muestreo. A continuación se describen los tratamientos en cada factor:

T1= Labranza reducida (LR) (pase de desbrozadora dos meses después de la cosecha de soya, un pase de cincel vibratorio, un pase de rastra y siembra con sembradora de grano grueso).

T2= Siembra directa (SD) (herbicida, ningún pase de cincel o rastra, siembra con sembradora de grano grueso para siembra directa).

T3= Labranza de conservación (LC) (pase de desbrozadora dos meses después de la cosecha de soya, un pase de cincel vibratorio, siembra con sembradora de grano grueso, con 30% de cobertura).

Las muestras de suelo se tomaron en dos épocas de muestreo: antes de la preparación (M1) y después de la preparación (M2). Cada parcela experimental se diseñó con un área de 20m² (10x2m) y para evitar el efecto de bordes se dejó un área útil de 13,5m² (9x1,5m).

En cada una de las parcelas experimentales se determinó la densidad aparente (Da) mediante el método del cilindro de volumen conocido según metodología descrita por el ^{IGAC (2006)} y ese valor se utilizó para calcular la porosidad total (ɲ %).

En las dos épocas, se tomaron cinco muestras simples de suelo a profundidad de 0 a 20cm, en cada unidad experimental, a fin de analizar el contenido de porcentaje de materia orgánica (%MOS) por el método de ^{Walkley y Black (1934)} y conteo de UFCs de microorganismos (hongos y bacterias).

Para el recuento de unidades formadoras de colonias UFCs de hongos y bacterias, las muestras fueron procesadas en el Laboratorio de la Universidad de los Llanos, de acuerdo con la metodología propuesta por ^{Valencia (2004)}. Para el crecimiento de hongos se utilizó el medio de cultivo papa agar dextrosa (PDA) y para el crecimiento de las bacterias se utilizó agar nutritivo.

Las UFCs están expresadas en número de UFC g^-1 de suelo, se utilizó la siguiente fórmula (Ecuación 1):

Dónde:

UFC = Unidades formadoras de colonia; F = Factor de dilución y MS = ml de muestra de suelo aplicado en la caja

Los resultados de Da, porosidad ɲ y %MOS, se sometieron al Análisis de Varianza y Pruebas de Comparación de Medias de Tukey (p≤0,05) utilizando el software InfoStat versión 2016.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Densidad aparente (Da) y Porosidad total (ɲ). Los resultados muestran interacción entre épocas de muestreo y tratamientos de labranza (p≤0,05). En los tres sistemas de labranza, los valores de Da y ɲ se encontraron en un rango que variaron desde 1,27g/cm³ en labranza de conservación a 1,52g/cm³ en labranza reducida y de ɲ 42,5% en labranza reducida a 52,1% en labranza de conservación (Figura 1 y Figura 2). Según ^{Baquero (2001)}, aquellos suelos que presentan valores de Da mayor a 1,5g/cm³ y ɲ menor al 40%, reflejan algún nivel de degradación física que afecta la mayoría de cultivos. Los valores más altos de Da y menor ɲ son obtenidos con T1 sistemas de labranza reducida y rotación de cultivos maíz-soya.

Figura 1 Efecto de tipos de labranza y dos épocas de muestreo (M1 y M2) en la densidad aparente Da 

Figura 2 Efectos de tipos de labranza y dos épocas de muestreo (M1 y M2) en la porosidad total 

En labranza reducida, se encontró que únicamente la Da tuvo una disminución significativa (p≤0,05) entre muestreos, pasando de 1,52 a 1,28g/cm³ (Figura 1). Esto se vio reflejado en un aumento significativo de la ɲ del suelo que varió de 42,5 a 51,6% (Figura 2). Varias investigaciones han demostrado que los efectos de diferentes tipos de labranza sobre las propiedades físicas de suelo no son apreciables en periodos cortos (un ciclo productivo) (^{Gómez et al., 2001}; ^{Zamorano et al., 2002}; ^{Díaz et al., 2004}; ^{Ceballos et al., 2010}; ^{Acosta-Martínez et al., 2010}), tal como se observó en siembra directa y labranza de conservación.

La labranza mínima acompañada de coberturas y abonos verdes por un periodo de cuatro años no causó cambios significativos en la Da de un Inceptisol, en comparación con la labranza convencional (^{Zamorano et al., 2002}). Sin embargo, un efecto significativo de las prácticas de mecanización sobre las propiedades físicas se logra apreciar en el largo plazo. Esto se debe a que dichas propiedades son más dependientes de la frecuencia y la intensidad de las labores (^{Wagger y Denton, 1989}, ^{Osunbitan et al., 2005}).

Por otra parte, la Da en la labranza reducida (T1) fue igual a la directa (T2) y a su vez diferente a la labranza de conservación (T3) (p≤0,05) (Figura 1). Estos resultados fueron diferentes de los de ^{Yoo y Wander (2006)} al comparar el efecto de la labranza convencional con la labranza cero en suelos franco-limosos y arcillo-limosos de dos localidades de Illinois durante tres años, la labranza cero incrementó significativamente la Da, en ambos suelos molisoles con poco drenaje (Da de 1,32 y 1,39g/cm³, respectivamente). ^{Díaz et al. (2004)} reportaron que al evaluar la Da en los sistemas de labranza cero y labranza convencional no encontraron diferencias significativas. ^{López et al. (2010)} compararon labranza convencional y de conservación con diferente fertilización, sin diferencias significativas en la Da durante un año de estudio.

Según ^{Zamorano et al. (2002)}, la tendencia en la disminución de la Da en suelos mecanizados seguramente se presenta debido al disturbio de los agregados del suelo por acciones naturales o antrópicas. Los métodos agrícolas de producción convencional de cultivos se han concentrado en la labranza intensiva, suministro de insumos externos como estrategia para incrementar la fertilidad del suelo y el rendimiento de la cosecha. Sin embargo, las consecuencias de la labranza intensiva son la compactación del suelo, la pérdida de la biodiversidad, así como el incremento de la erosión (^{Lal, 2014}).

Los efectos de la mecanización son altamente dependientes de las particularidades de cada suelo y las labores que implican menor alteración van a llevar a una mejor consolidación del mismo. Estas prácticas de labranza sostenible deben ser promovidas principalmente en suelos con alto riesgo de erosión (^{Lal, 2014}; ^{Seben et al., 2014}). Su implementación en terrenos planos, compactados o anegables, debe ser alternada en los ciclos productivos con mecanización profunda para mejorar el drenaje del suelo y evitar su compactación (^{Lal, 2014}).

Contenido de materia orgánica del suelo (%MOS). El contenido de M.O del suelo en los tres tratamientos de labranza fueron bajos (<2,0%) en todos los muestreos (Figura 3), lo que sugiere que los suelos de ésta zona presentan algún grado de degradación y requieren procesos de recuperación; sin embargo, no solo la M.O es un indicador de degradación de los suelos, existen otros factores físico, químicos y biológicos, como la infiltración, conductividad hidráulica, salinización, acidificación, biomasa microbiana, entre otros (^{Navarro et al., 2008}).

Figura 3 Porcentaje de materia orgánica del suelo en las dos épocas de muestreo por efecto de diferentes tipos de labranza 

El suelo bajo siembra directa (T2) y labranza de conservación (T3) mostraron mayores %MOS, sin diferencias entre muestreos (Figura 3). ^{Prause y Soler (2001)} no encontraron diferencias entre los tratamientos de labranza conservacionista y siembra directa; la acumulación de los residuos de cosecha se realiza principalmente en los primeros centímetros del suelo tanto para siembra directa como para labranza de conservación, influyendo en los resultados.

Con respecto a la labranza reducida, MOS fue menor (1,28%). Estos valores se mantuvieron al final del experimento sin diferencias significativas con el primer muestreo (p≤0,05) (Figura 3). El %MOS obtenido en siembra directa (T2) fue significativamente mayor a la obtenida en el suelo con labranza reducida (T1) y de conservación (T3), que fueron iguales (p≤0,05), al final del experimento (Figura 3). ^{Hernández y López (2002)} afirman que al comparar tres modelos de labranza, la siembra directa propicia un mejor funcionamiento del suelo y favorece los compartimentos de materia orgánica que conservan el N y el C en un plazo largo de tiempo y se minimiza la activación de los procesos de erosión por una alta estabilidad de los agregados.

En un estudio realizado por ^{Rodríguez et al. (2000)}, se encontró que la Da disminuyó con el aumento de la M.O cuando se realiza labranza con cincel, pero cuando se hace la preparación con rastra no se presenta una relación clara entre la Da y M.O. En éste sentido, para el caso de siembra directa (T2) que presentó un mayor %MOS al final del experimento, igualmente no se ve relación directa con la disminución de la Da. Se presentó una disminución significativa de la Da en la labranza reducida (T1), la cual a su vez no presentó aumentos en el %MOS entre muestreos.

Población de hongos y bacterias (UFCs). La condición biológica del suelo es muy sensible a los disturbios ocasionados por el laboreo. En cuanto a la población de microorganismos, se encontró que la mayor presencia de UFCs de hongos se presentó en la labranza de conservación en el segundo muestreo 5,46 UFCs x 10⁵g^-1 suelo (p≤0,05) (Tabla 1). El número y la actividad de los microorganismos están controlados parcialmente por la cantidad de energía que pueda liberarse en la descomposición de la M.O y no importa cuántas etapas o qué organismos intervienen en su degradación (^{Julca-Otiniano et al., 2006}).

En cuanto a los géneros de hongos encontrados en los tres tratamientos se identificaron diez, Paecelomyces sp., Aspergillus sp., Mucor sp., Rhizoctonia sp., Penicillium sp., Fusarium sp., Curvularia sp., Gliocladium sp., Rhizopus sp. y Trichoderma sp. Según ^{Garbeva et al. (2004)} y ^{Schapovaloffa et al. (2015)}, el suelo es un importante reservorio de hongos entomopatógenos, antagonistas potenciales para el control de insectos plaga en cultivos.

La población de hongos no se vio disminuida con la labranza reducida (T1), pero se vio aumentada con la siembra directa (T2) y con la labranza de conservación (T3) (p≤0,05) (Tabla 1). ^{Julca-Otiniano et al. (2006)}, registraron diferencias para la abundancia de hongos totales, siendo los primeros, 75% más abundantes en siembra directa que en labranza convencional. Los mismos autores afirman que las poblaciones de hongos totales, son buenos indicadores biológicos, por que reflejan el efecto benéfico de un manejo conservacionista.

Tabla 1 Unidades Formadoras de Colonias UFCs de hongos para las dos épocas de muestreo por efecto de diferentes tipos de labranza en un suelo Inceptisol de Casanare (Colombia). 

Medias con la misma letra no difieren significativamente (p≤0,05). M1=Antes de la preparación. M2=Después de la preparación.

En la siembra directa se presenta una importante estratificación de la materia orgánica (^{Julca-Otiniano et al., 2006}). Esta fragmentación del suelo, puede favorecer la acción de los microorganismos sobre los compuestos químicos de menor estabilidad química.

Se encontró que los valores de colonias de bacterias fue mayor que la de hongos (Tabla 1 y Tabla 2), igualmente ocurrió en estudio de ^{Julca-Otiniano et al. (2006)}, indicando que posiblemente es porque son microorganismos participantes de la nitrificación y amonificación, importantes para la disponibilidad de nutrientes del suelo. La población fungosa predomina en suelos ricos en restos vegetales, donde la competencia por alimentos y energía no es demasiado aguda, pero declinan rápidamente cuando desaparecen los materiales fácilmente degradables; en cambio, las bacterias persisten más tiempo y consumen a los hongos (^{Julca-Otiniano et al., 2006}).

Tabla 2 Unidades Formadoras de Colonias UFCs de bacterias para las dos épocas de muestreo por efecto de diferentes tipos de labranza. 

Medias con la misma letra no difieren significativamente (p≤0,05). M1=Antes de la preparación. M2=Después de la preparación.

La labranza reducida fue la que más afectó el incremento de bacterias entre los dos muestreos, debido a aumentos en la porosidad del suelo y la %MOS, valores coincidentes con los obtenidos por ^{Hernández-Flores et al. (2013)}, quienes evaluaron la densidad de poblaciones bacterianas en niveles de 1 x 10² a 6,6 x 10³ UFC g^-1 de suelo, que son valores muy bajos para suelos con actividad agrícola, la cual sugiere el efecto negativo de la aplicación de agroquímicos sobre las poblaciones microbianas del suelo. En tanto que con la siembra directa se redujo y con la labranza de conservación se mantuvo (p≤0,05) (Tabla 2).

Las prácticas de labranza mínima o reducida reflejan mayor presencia de los microorganismos del suelo, puesto que este sistema de labranza favorece la acumulación e incorporación de residuos vegetales sobre la superficie del suelo (^{Spedding et al. 2004}; ^{Entry et al., 1996}).

Los organismos del suelo juegan un papel crucial en muchos procesos que sustentan la calidad del suelo, por esta razón, el tamaño de la biomasa microbiana del suelo, la respiración, la mineralización, el potencial de nitrógeno, las actividades enzimáticas, la abundancia de hongos, nematodos y lombrices han sido utilizados como indicadores de calidad de suelo (^{Doran, 1998}; ^{Wei et al., 2013}). ^{Jaurixje et al. (2013)} concluyen que el mejoramiento de las condiciones físicas del suelo, se traduce en una mayor actividad biológica de los microorganismos, con presencia de suelo que son organismos aeróbicos, en contraposición, un estado de inundación o compactación por períodos largos, el suelo se vuelve anaeróbico perdiendo su componente fungal.

En general, las prácticas de conservación han mostrado mejora en la productividad del recurso suelo al reducir la erosión, las pérdidas de materia orgánica y de nutrientes (^{Fuentes et al., 2009}). Al implementar sistemas de labranza sostenibles como la siembra directa y de conservación, las propiedades físicas y biológicas del suelo tienden a mejorar (^{Doran, 1998}). La labranza de conservación presentó menor densidad aparente Da y mayor porosidad total, que los otros tratamientos y la población más elevada de microorganismos, coincidiendo con éstos autores.

CONCLUSIONES

La población de hongos y bacterias se mostró favorecida con la labranza de conservación (T3), ya que se mejoraron las propiedades físicas del suelo.

La siembra directa (T2) aumentó el porcentaje de la materia orgánica del suelo.