Characterization of the degree of soil compaction in a field under no till using geostatistical tools
Main Article Content
Abstract
The characterization of the degree of soil compaction by analyzing bulk density and penetration resistance allows detecting conditions that can affect crop growth. Geostatistics provides tools for data interpretation for both variables using models which can be interpolated to build zoned maps based on points sampled from the field. The aim of this work was to validate a methodology to identify and delimit zones with different levels of soil compaction, in order to perform differential soil management strategies. The field studied is under continuous no-till agriculture located in the county of Azul, province of Buenos Aires. Variables sampled for the characterization were penetration resistance and bulk density up to a depth of 450 mm. The maps obtained by interpolation, using the Kriging method, showed different states of soil compaction inthe field studied, with penetration resistance values close to 1.5 MPa and higher in headland zones, starting at 100 mm depth. On the other hand, at the same depth, bulk density values were higher than 1.20 g cm-3, reaching maximum values of 1.41 g cm-3 between 300-450 mm depth. Both variables describe a compaction risk for normal growth of roots, with headlands standing out in penetration resistance maps as the most affected zones due to excessive traffic. The methodology allowed identifying areas with a possible response of crops to mechanical field decompaction, thus offering the possibility of developing differential management strategies by zone.
Downloads
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Los autores conservan los derechos de autor y garantizan a la revista el derecho de primera publicación del trabajo bajo una licencia Creative Commons (BY-NC-ND) que permite a otros compartir con un reconocimiento de la autoría y de la publicación inicial en esta revista.
Los autores están autorizados a realizar contratos adicionales por separado para la distribución no exclusiva de la versión de la obra publicada en esta revista.
Se permite a los autores difundir sus trabajos electrónicamente.
References
BASSO B, SARTORI L, BERTOCCO M, OLIVIERO G. (2003). Evaluation of variable depth tillage: economic aspects and simulation of long term effects on soil organic matter and soil physical properties. In: Stafford, J., Werner, A. (Eds.), Precision Agriculture. Wageningen Academic Publishers, Wageningen, The Netherlands, EU. p. 62–67.
BEST S, LEÓN L (2013). Monitoreo de variables hídricas mediante termografía infrarroja. En S. Best, L. León, R. Quintana, H. Aguilera, F. Flores, V. Concha, & S. S. Best (Ed.), Viticultura de Precisión Terroir Digital. p. 24-50).
BOTTA GF, JORAJURÍA D, BALBUENA R, ROSATTO H (2004) Mechanical and cropping behaviour of direct drilled soil under different traffic intensities: effect of soybean (Glycine max L.) yields. Soil and Tillage Research. (1): 53-78.
CAMBARDELLA CA, MOORMAN TB, PARKIN TB, KARLEN DL, NOVAK JM, TURCO RF, KONOPKA AE (1994) Field-scale variability of soil properties in central Iowa soils. Soil Science Society of America journal. 58(5), 1501-1511.
CARTER MR (1990). Relative measures of soil bulk density to characterize compaction in tillage studies on fine sandy loams. Can. J. Soil Sci. (70): 425-433.
CHIDICHIMO HO, ASBORNO MD, ARAGÓN A (1997) Enraizamiento de maíz: respuesta genotípica a tratamientos de compactación y humedad del suelo. VI Congreso Nacional. Pergamino (BA) Argentina. Compendios de trabajos presentados. 2 (3): 173-179.
CLARK RL (1996). Soil strength variability within fields. In: Proceedings of the 3th International Conference on Precision Agriculture, Minneapolis, Minnesota, USA. p. 201–210.
DRAGHI LM, PALANCAR TC, SORACCO G, LOZANO L, JORAJURIA D (2011)Compactación bajo siembra directa. http://www.faz.unt.edu.ar/images/stories/pdfs/pva/1170.pdf Acceso: 03 de noviembre de 2017.
DREWRY JJ, PATON RJ (2005). Soil physical quality under cattle grazing of a winter-fed brassica crop. Aust. J. Soil Res. 43: 525–531.
DREWRY JJ (2006). Natural recovery of soil physical properties from treading damage of pastoral soils in New Zealand and Australia: a review. Agric. Ecosys. Environ. 114:159–169.
EAVIS BW, RATLIFF LF, TAYLOR HM (1969). Use of a dead-load technique to determine axial root growth pressure.Agronomy Journal.61(4): 640-643.
ELLIOTT J, ELLIS F, POLLARD F (1977) Comparison of direct drilling, reduced cultivation and ploughing on the growth of cereals. 1. Spring barley in a sandy loam soil: introduction, aerial growth and agronomic aspects. Jounal of Agricultural Science. (89): 621-630.
GALLARDO A(2006). Geostadística. Revista ecosistemas.15(3). https://www.revistaecosistemas.net/index.php/ecosistemas/article/view/161 . Acceso: 15 de diciembre de 2017.
GARBANZO-LEÓN G, ALEMÁN-MONTES B, ALVARADO-HERNÁNDEZ A, HENRÍQUEZ-HENRÍQUEZ C (2017). Validación de modelos geoestadísticos y convencionales en la determinación de la variación espacial de la fertilidad de suelos del Pacífico Sur de Costa Rica.Investigaciones Geográficas, Boletín del Instituto de Geografía. (93): 20-41.
GARCÍA PETILLO M, PUPPO L, HAYASHI R, MORALES P (2012) Metodología para determinar los parámetros hídricos de un suelo a campo. Facultad de Agronomía, Departamento de Suelos y Agas/Avda. E. Garzónh. http://www.grupodesarrolloriego.uy/pdf/2-seminario-2012/Metodologia-para-determinar-los-parametros-hidricos-de-un-suelo-a-campo.pdf . Acceso: 20 de noviembre de 2017.
GROSSO JA, BONGIORNO CV, RESSIA JM, MENDIVIL GO, DE PABLO MC, BALBUENA R (2014a). Descompactación superficial de un suelo bajo siembra directa. En: Actas XXIV Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo y II Reunión Nacional Materia Orgánica y Sustancias. ISBN 978-987-24771-6-5. Editorial: AACS (Asociación Argentina de la Ciencia del Suelo). XXIV Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo. Bahía Blanca, 5 al 9 de mayo. Trabajo: 0243B. p.6.
GROSSO JA, RESSIA JM, BONGIORNO CV, MENDIVIL GO, DE PABLO MC, BALBUENAR (2014b). Eficiencia energética de la descompactación de un suelo bajo siembra directa. En: Actas XXIV Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo y II Reunión Nacional Materia Orgánica y Sustancias. ISBN 978-987-24771-6-5. Editorial: AACS (Asociación Argentina de la Ciencia del Suelo). XXIV Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo. Bahía Blanca, 5 al 9 de mayo. Trabajo: 0243 A. p. 6.
HAKANSSON I. (1990) A method for characterizing the state of compactness of the plough layer. Soil & Tillage Research, v.16, p.105-120, 1990.
HENRÍQUEZ C, MÉNDEZ JC, MASÍS R (2013). Interpolación de variables de fertilidad de suelo mediante el Análisis Kriging y su validación. Agronomía costarricense. 37(2): 71-82.
JARAMILLO DF (2012) Variabilidad Espacial del suelo: Bases para su estudio. Revista de la Facultad de Ciencias. 1(1): 73-87.
MAGAÑA C, GABRIEL S, LÓPEZ LÓPEZ JA, CADENA ZAPATA M, REYNOLDS CHÁVEZ MA, CUERVO PIÑA N, RAMÍREZ FUENTES G (2015). Desarrollo de un penetrómetro integrado con tecnología GPS-RTK para la generación de mapas de resistencia a la penetración del suelo. Terra Latinoamericana. 33(2): 119-128.
MCBRATNEY A, WHELAN B, ANCEV T, BOUMA J (2005). Future directions of precision agriculture. Precision agricultura. 6 (1): 7-23.
MOGOLLÓN MR (2012) Comportamiento espacial de la resistencia mecánica a la penetración y su relación con propiedades físicas del suelo en áreas con diferentes usos y ocupaciones en la Sabana de Bogotá. http://www.bdigital.unal.edu.co/7006/ . Acceso: 25 de noviembre de 2017.
MOLIN JP, MAGALHÃES RPD, FAULIN GD (2006). Spatial analysis of cone index under no-till and its relationship with soil physical attributes. Engenharia Agrícola. 26(2): 442-452.
ORDUZ SALAMANCA K (2014) Variabilidad espacial de la resistencia mecánica a la penetración del suelo. Centro Agropecuario Marengo - Sabana de Bogotá”. Universidad militar nueva Granada Facultad de Ingeniería programa de Ingeniería Civil Especialización en Geomática. 18 p.
PANAGOPOULOS TK, JESUS J, ANTUNES MDC, BELTRÃO J (2006) Analysis of spatial interpolation for optimizing management of a salinized field cultivated with lettuce. European Journal of Agronomy. 24: 1-10. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1161030105000389 . Acceso: 05 de diciembre de 2017.
PILATTI MA & DE ORELLANA JA (1993). Posibles indicadores edáficos de sostenibilidad. II: El intervalo hídrico óptimo. In 14º Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo. Mendoza, Argentina.
RAMÍREZ-LÓPEZ L, REINA-SÁNCHEZ A, CAMACHO-TAMAYO JH (2008) Variabilidad espacial de atributos físicos de un Haplustol Típico de los Llanos Orientales de Colombia. Engenharia Agrícola. 28(1): 55-63.
http://www.scielo.br/pdf/eagri/v28n1/a06v28n1.pdf . Acceso 12 de noviembre de 2017.
RAPER RL, REEVES CH, BURMESTER CH, AND SCHWAB EB (2000). Tillage depth, tillage timing and cover crop effects on cotton yield soil strength and tillage requirements. Applied Engineering in Agriculture. (16): 379-385.
REYNOLDS WD, YANG XM, DRURY CF ZHANG TQ,TAN CS (2003) Effects of selected conditioners and tillage onthe physical quality of a clay loam soil. Can. J. Soil Sci. 83: 318–393.
REMY N, BOUCHER A, WUJ (2009). Applied geostatistics with SGeMS: a user’s guide. Cambridge University Press. ISBN 0521514142.
SÁNCHEZ GIRÓN R (1996) Dinámica y mecánica de suelos. Ed. Aerotécnicas. Madrid. 426 pp.
SENE M, VEPRASKAS MJ, NADERMAN GC, DENTON HP (1985) Relationships of soil texture and structure to corn yield response to subsoiling. Soil Science Society of America Journal. 49(2): 422-427.
SPOOR G, TIJINK F & WEISSKOPF P (2003). Subsoil compaction: risk, avoidance, identification and alleviation. Soil Till. Res. Taylor, H. & Burnett, E. 1963. Some effects of compacted soil pans on plant growth in the southern Great Plains. Soil Sci. (18): 235-236.
STOLZY LH, BARLEY KP (1968). Mechanical resistance encountered by roots entering compact soils. Soil Science. 105(5): 297-301.
TAYLOR HM & RATCLIFF LF (1969). Root elongation rates of cotton and peanuts as a function of soil strength and soil water content. Soil Sci. 108, 113–119.
THREADGILL E (1982) Residual tillage effects as determined by cone index. Transactions of the ASAE, 25 (4):859-863,867. http://elibrary.asabe.org/abstract.asp?aid=33627 . Acceso: 20 de diciembre de 2017.
UPADHYAYA S, CHANCELLOR W, PERUMPRAL J, SCHAFER R, GILL W, VANDERBERG G (1994). Advances in Soil Dynamics. Vol. Ed. De Vore-Hansen. St. Joseph, MI. p. 313.
VOORHEES WB (1989) Root activity related to shallow and deep compaction. In Mechanics and Related Processes in Structured Agricultural Soils. p. 173-186).
WARRICK AW, NIELSEN DR (1980) Spatial variability of soil physical properties in the field. In Hillel, D Applications of soil physics. New York: Academic Press.