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Influencia de la posición y número de los cuerpos del arado de cincel en un suelo de sabana de Venezuela

Shank number and position performance of a rigid chisel plough in a savannah soil of Venezuela

Escuela de Ingeniería agronómica, Núcleo Monagas, Universidad de Oriente, Campus Los Guaritos, Maturín, 6201-A. Estado Monagas, Venezuela. Apartado Postal 414. Email: americohossne@cantv.net.
*Autor para correspondencia

Recibido: 29/08/2007	Fin de primer arbitraje: 11/10/2007	Primera revisión recibida: 21/11/2007
Fin de segundo arbitraje: 10/12/2007	Segunda revisión recibida: 12/12/2007	Aceptado: 17/12/2007

El arado de cincel es considerado como un implemento de mínima labranza por dejar restos vegetales en la superficie del suelo. La cantidad de dióxido de carbono que se pierde durante la labranza depende del implemento que se utilice, el rastreo con discos causa mayor pérdida que el arado de cincel. El arado de cincel se introdujo en Venezuela desde 1973. La ejecución eficiente del arado de cincel es función de la posición de los cuerpos en el bastidor. Los objetivos específicos del presente trabajo consistieron en relacionar el número, la distancia y la posición de los cuerpos con la densidad aparente, la humedad, la porosidad, la eficiencia, la capacidad efectiva, la profundidad de trabajo, el requerimiento de tracción, el control de maleza y el tamaño de los terrones. Se utilizó un tractor John Deere 4240 de 82 kW, un arado de cincel montado marca Bonford Superflow modelo estándar de 7 cuerpos móviles, con un ancho de corte máximo de 2,44 m. Se empleó un diseño de bloques al azar con ocho tratamientos que consistieron en variar el número, posición y distancia de los cuerpos con cinco repeticiones. Se realizó un análisis de varianza convencional entre los ocho tratamientos y las diferencias entre ellos se detectaron mediante la prueba de la Mínima Diferencia Significativa con (p ≤ 0,05). La densidad aparente fluctuó entre 1,49 y 1,63 Mg m^-3; la porosidad entre 32,59 y 37,78%; la profundidad de labor entre 24,86 y 28,80 cm, la humedad del suelo entre 10,63 y 14,58 cm³ cm^-3. El mejor control de maleza fue para la posición en V de cinco cuerpos, con 25 cm de separación entre cuerpos. Se concluyó recomendando el orden posicional adecuado de los cuerpos para los parámetros estudiados, incluyendo residuos vegetales.

Palabras clave: Arado de cincel, posición y número de cuerpos, influencia, suelos de sabana.

The chisel plough is considered as a farm minimum tillage tool for leaving mulch remaining on the soil surface. The quantity of carbon dioxide that gets lost during tillage depends on the used implement; the disk harrow causes bigger loss than the chisel plough. The chisel plough has been introduced in Venezuela since 1973. The efficient performance of the chisel plough is function of the position of the bodies in the frame. The specific objectives consisted on relating the number, distances and position of the shank with the bulk density, water content, porosity, efficiency, field capacity, working depth, draft requirement, weed control and clod size. An 82 kW John Deere 4240 tractor was used, and a mounted chisel plough Bonford Superflow standard model of 7 mobile chisel, with a maximum working width of 2,44 m. A blocks design at random was used with eight treatments that consisted on varying the number, position and distance of the shanks with five repetitions. A conventional variance analysis was carried out among the eight treatments and the differences among them were detected by means of the Minimum Significant Difference Test with (p ≤ 0.05). It was obtained: the apparent density between 1,49 and 1,63 Mg m^-3; the porosity between 32,59 and 37,78%; the depth between 24,86 and 28,80 cm, soil humidity between 10,63 and 14,58 cm³ cm^-3; the best weed control was for the position in V of five bodies, with 25 cm among bodies. On concluded, recommending the appropriate positional order of the bodies for the studied parameters, including weed residuals.

Key words: Chisel plough, shank position and number, performance, savannah soil.

La labranza conservacionista es un término general que ha sido definido como "cualquier secuencia de labranzas que tiende a reducir las pérdidas de suelo y agua, en comparación con las de la labranza convencional" (Lal, 1995). Normalmente se refiere a un sistema de labranza que no invierte el suelo y que mantiene los rastrojos sobre la superficie. Otra definición de labranza conservacionista utilizada es "cualquier sistema de labranza o siembra que mantenga al menos 30% de la superficie del suelo cubierta con residuos después de la siembra, para reducir la erosión hídrica" (Unger et al. 1975). Los sistemas de cultivo conservacionistas están actualmente definidos como cualquier sistema de cultivo o siembra que deje 30% del residuo de la cosecha anterior en la superficie del suelo después de la siembra (Gough et al. 1994).

El arado de cincel es considerado como un implemento de mínima labranza debido a que deja restos vegetales en la superficie del suelo. La cantidad de dióxido de carbono que se pierde durante la labranza depende del implemento que se utilice, el rastreo con rastras de discos causa mayor pérdida que el arado de cincel. Los suelos no perturbados por labranzas tienen poca pérdida de CO₂ similar a los suelos que son labrados con arados de cincel debido a que poco material es incorporado al suelo. Son varios los implementos existentes para el proceso de la labranza primaria; y todos, han sido utilizados en el campo agrícola de este país. El fracaso de ellos se nota por la carencia de uso en muchas áreas; por ejemplo en los llanos orientales no se practica la labranza primaria. El objetivo general de este trabajo consistió en estudiar la influencia de las posiciones y separaciones de los cuerpos de cinceles en la labranza de un suelo de sabana del Estado Monagas. Los objetivos específicos consistieron en relacionar el número y posición de los cuerpos con la densidad aparente, la humedad, la porosidad, la velocidad de trabajo del equipo, la capacidad efectiva, la eficiencia, la profundidad de trabajo, el requerimiento de tracción, el control de malezas y el tamaño de los terrones.

Este trabajo se realizó en un suelo franco arenoso de sabana con las características física y químicas que se detallan en el Cuadro 1, en Jusepín, Estado Monagas, situado a 147 m.s.n.m. y coordenadas geográficas de 9° 41´ 33´´ latitud norte y 63º 23’ de longitud oeste; con una precipitación anual de 1127 mm y una temperatura media anual de 27,5 ºC. Bajo una vegetación típica de sabana: Chaparro (Curatella americana (Dilleniaceae), Merey (Anacardium occidentale), Paja Peluda (Trachypogon y Axonopas sp), Manteco (Byrsonima crassifolia Malpighiaceae, Mastranto (Hyptis suaveolens Lamiaceae, Gramineous, Ciperaceas, etc. El suelo en estudio pertenece al grupo de los Oxic Paleustults familia de temperatura Isohipertérmic (Soil Survey Staff, 2006). El Cuadro 2 presenta las malezas existentes para el momento del ensayo. Estos suelos ocupan una extensa área de suelos agrícolas venezolanos y son utilizados en la explotación de muchos rubros, con labores de encalado y fertilización, como maíz (Zea mays L.), sorgo (Sorghum bicolor (L) Moench), yuca (Manihot esculenta Crantz.) y pastizales.

En la Figura 1 se muestra el arado de cincel utilizado en el estudio. Se puede observar la forma y posición de los cinceles rígidos en el bastidor del arado, el cual permite variar las posiciones resultando en un implemento con acciones diferentes. El peso del bastidor fue de 268 kg y el de cada cuerpo o cincel de 28,12 kg. Esto condujo a la obtención de ocho tratamientos a los cuales se les hizo el estudio evaluando: profundidad, velocidad, ancho de corte, control de malezas, humedad, densidad seca, porosidad, tamaño de los terrones, tracción, eficiencia y capacidad efectiva.

Los tratamientos consistieron en ocho métodos (diseño de trabajo) conformados por el número, posición y la distancia entre los cinceles. Se emplearon parcelas de 50 m por 20 m con cinco repeticiones en un diseño en bloques completos al azar, con un total de diez observaciones por parámetro por repetición. Se determinaron los siguientes parámetros: la densidad aparente, la humedad, la porosidad, la velocidad de trabajo del equipo, la capacidad efectiva, la eficiencia, la profundidad de trabajo, el requerimiento de tracción, el control de malezas y el tamaño de los terrones. Se realizó un análisis de varianza convencional entre los ocho tratamientos (métodos) y las diferencias entre ellos se detectaron mediante la prueba de Mínima Diferencia Significativa. El nivel de probabilidad utilizado fue 5 %. Las Figuras 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 muestran las características de cada método.

Se utilizó un tractor John Deere 4240 de categoría II y III, potencia máxima en la toma de fuerza a 2200 rpm 82 kW (110 hp), máxima potencia a velocidad de régimen 82,82 kW, peso total con lastre 6.468 kg y sin lastre 5.361 kg.

El Cuadro 3 presenta los promedios para cada método de: densidad seca (r_S), la porosidad (n), humedad (w), tamaño de los terrones, tracción, eficiencia (EF), capacidad efectiva (CE), profundidad y malezas de hoja ancha y angosta antes y después de la labor. La relación entre la tracción, la humedad, profundidad, diámetro de los terrones y los métodos son mostrados en la Figura 10. Se observa que para el Método 1, los mayores terrones se produjeron para una tracción baja, menor humedad y menor profundidad. Los terrones de menor diámetro se formaron para una humedad mayor, una tracción media y una profundidad media. Payne (1956) encontró que la tracción de un arado con cinceles rectos de 10 cm de ancho fue de 9,17 kN con un ángulo de ataque de 160° y 1,94 kN con ángulo de ataque de 20°. Khalilian et al. (1988) midieron requerimientos de tracción y energía de varios implementos de labranza, demostrando que el requerimiento de tracción aumentó con la profundidad y obtuvieron valores de 2,68 kN/unidad para el cincel, a una profundidad de 25 cm y velocidad de 6,4-7,20 km h^-1 de velocidad. Marrón et al. (1988) en su trabajo utilizaron arados de cincel rígidos con nueve cuerpos, con espaciamiento entre cuerpos de 0,35 m, 0,28 m y 0,20 m: Estos autores hallaron que los requerimientos de tracción obtenidos fueron de 8,92 kN/unidad, 10,32 kN/unidad y 9,85 kN/unidad respectivamente para una velocidad de 8,5 km h^-1. Concluyendo que al disminuir el espaciamiento entre cuerpo aumentó el requerimiento de tracción. Estos resultados coinciden con los obtenidos en este trabajo. De acuerdo a Gupta y Larson (1979) la humedad del suelo para la labranza debe estar cercana al agua matricial de 1,5 MPa. En tal potencial el contenido de humedad es de 35 a 40 cm³ cm^-3 para arcillas, 22 a 25 cm³ cm^-3 para franco areno arcillosos, y 8 a 10 cm³ cm^-3 para suelos franco arenosos. Al-Janobi et al. (2002) en experiencias realizadas con tres arados de cincel comunes, operando en un suelo franco arenoso bajo niveles diferentes de velocidad delantera y profundidad, encontraron que los cuerpos curvos dieron valores de fuerzas horizontales y verticales mayores que el de las otras formas. Datos similares fueron registrados en este trabajo.

Camacho y Rodríguez (2007) evaluaron implementos de labranza en un suelo franco con un contenido de arcilla del 22,1 %, 40,5 % de limo y 37,4 % de arena, en donde para el caso del cincel rígido, observó que la mayor área disturbada se presentó con un contenido de agua de 5 cm³ cm^-3, con formación de terrones de gran tamaño. Además, que las velocidades de operación de 4,02; 5,2 y 6,5 km h^-1 analizadas no afectaron significativamente el área de suelo disturbada y la mayor resistencia específica se presentó con 15 cm³ cm^-3, deduciendo que con contenidos altos de agua del suelo este implemento no era adecuado. Al respecto, en este trabajo se produjeron mayores terrones con la menor humedad, aunque la variación de humedad no fue significativa para los métodos ensayados, pero si para las repeticiones. Al respecto, en el suelo estudiado se forman terrones muy duros a bajos contenidos de humedad. Asimismo De Toro y Arvidsson (2003) reportaron que la labor en un suelo seco favorece la formación de terrones grandes y Steinhardt et al. (2006) reportaron que el arado de cincel que normalmente deja el suelo más suelto, dejó más terrones. La relación del diámetro de los terrones versus la humedad y la densidad seca para los ochos (8) métodos se presentan en la Figura 11. Se observa que el menor diámetro de los terrones fue para una humedad de alrededor 14 cm³ cm^-3, y los mayores para una humedad de alrededor 11,5 cm³ cm^-3; sin observarse influencia de la densidad seca. El mayor diámetro de terrones se halló con el Método 1.

Las Figura 12 y Figura 13 muestran la infestación de malezas para los diferentes métodos medidos cada seis días a partir del 12/12/2005. El mejor control se observa en los siguientes 12 días, y de allí en adelante empezó a aumentar la infestación con un pico máximo el 11/01/2006, 30 días después de la labor.

El control de malezas que produce el arado de cincel, no entierra los restos vegetales, sino que los deja en la superficie. Chow et al. (2000) reportaron que el uso del arado de cincel en la labranza remueve el suelo sin inversión completa del mismo. Duiker (2007) expuso que el arado de cincel mezcla el suelo, y los residuos superficiales dejados son suficientes para eliminar pérdidas del amoníaco. Cuanto más ancho y más curvo es el cuerpo, la perturbación del suelo y la cobertura de restos vegetales será mucho más lograda. Por otra parte, Dickerson et al. (1967) encontraron que los residuos dejados por el arado de cincel después de una operación de labranza fueron de 40 %. Por otra parte Serveson (2006) encontró que el arado de cincel con cuerpos curvos dejó entre 20 y 50 % de residuos en la superficie del suelo. Steinhardt et al. (2006) reportaron que el arado de cincel dejó el suelo con 30-60% de cobertura después de la cosecha de maíz, pero con menor cobertura después de la cosecha de soya. Los cuerpos curvos del arado de cincel incorporaron más residuos que los rectos.

La Figura 14 relaciona el diámetro de los terrones con las malezas de hoja ancha y hoja angosta. Se observa una correlación en el Método 1 con el mayor diámetro de los terrones y el control de malezas de hoja ancha. Los menores terrones fueron para un bajo control de malezas de hojas anchas y un control medio de malezas de hojas angostas.

Jorgenson (1988) reportó que los cuerpos de arado curvos realizaron mejor manejo del rastrojo que los arados con cuerpos de estructuración vertical. Al-Janobi et al. (2002) manifestaron que el arado de cincel podría ser clasificado como un implemento de labranza primaria y secundaria. El arado rotura el suelo sin enterrar completamente los restos vegetales o mezclándolos con el suelo superficial.

En relación al análisis estadístico realizado, el Cuadro 4 presenta los cuadrados medios de las variables estudiadas. No hubo significación para la variable humedad, y hubo alta significación para el control de malezas con respecto a los métodos, el resto de las variables fueron sólo significativas respecto a los métodos. El Cuadro 5 presenta los resultados de la prueba de la mínima diferencia significativa. La mayor variación de la densidad aparente seca fue para el método 4 siendo similar a la del método 3; la menor variación de la porosidad resultó en el método 4. La variación de la humedad fue similar en todos los tratamientos con un promedio general de 1,65. En cuanto al tamaño de terrones, el mayor diámetro se presentó con el método 1, siendo similar al de los métodos 2 y 6. La mayor profundidad de aradura la produjo el método 2, superando al resto de los métodos. El método más eficiente fue el 8; la menor capacidad efectiva ocurrió con los métodos 1 y 8; la mayor tracción se presentó en el método 2 siendo similar en los métodos 3 y 7. Finalmente, la mayor variación del control de hojas anchas fue para el método 1, mientras que la mayor variación para el control de hojas angostas fue para el método 2 con valores similares para el método 8 (Cuadro 5).

Hill y Stott (2000) en su trabajo concluyeron que la profundidad de labranza con arados de cincel no afectó la cobertura de restos vegetales, pero que la velocidad de la labranza influyó significativamente en la cobertura de residuos. La mayor cobertura estuvo asociada con la velocidad de 3,2 km h^-1, con un 42% de retención de residuos.

Simmons (2006) con el uso de arados de cincel con cuerpos rectos, registró una cobertura de restos vegetales ente 35 y 75% para materiales no frágiles, y entre 30 y 60% para los frágiles; los resultados obtenidos con arados de cincel con cuerpos curvos fueron de 25 a 65% para los materiales no frágiles y de 10 a 30% para los frágiles. Los residuos sobre el suelo proporcionan ventajas en cuanto a conservación del recurso suelo-agua y restringen la pérdida de CO₂ (Hernández Hernández y López Hernández, 2002). Es por esto que el arado de cincel se le reconoce como un arado conservacionista, lo cual se mostró en este experimento.

Bowen (1981) expuso que para una gran cantidad de implementos con púas fijas, púas flexibles, cinceles y subsoladores; los grados de desmenuzamiento en función del espacio entre cuerpos, profundidad de trabajo, tipo y ancho del diente y las condiciones del suelo. Este autor concluyó que el espacio entre cuerpos no debe ser mayor de 1,5 veces la profundidad y el fragmentado del suelo se puede lograr cuando el contenido de humedad es adecuado. Esto corrobora los resultados obtenidos en este estudio. Ripoll (1975) utilizó nueve métodos variando las posiciones y número de cuerpos de un arado de cincel, desde dos cuerpos hasta nueve cuerpos rígidos estándar. Un modelo con cinco cuerpos en V invertida, como el Modelo 1, lo recomendó para rotulación y cincelado normal; un modelo con siete cuerpos parecido al Modelo 2 lo recomendó para alzado de rastrojos.

El uso adecuado del arado de cincel es función de la distancia entre cuerpos y el ordenamiento de los cuerpos en el bastidor. Los métodos 1, 2, 3, 4, 7 y 8, con espaciamiento entre cuerpos de 25 cm; en general, dieron los mejores resultados. El arado de cincel produce aplicabilidad en todas las áreas de comparación. Mediante el empleo del arado de cincel, con adecuada calibración en el conjunto tractor-implemento y la posición y distancia entre los cuerpos, se podría obtener un control agronómicamente satisfactorio de malezas sin enterrarla, dejándola como material de cobertura como los mostraron los métodos 4 y 6.

El mejor control de malezas (mayor residuo en la superficie) se logró en función de la posición de los cuerpos en V. El arado de cincel mostró dejar más del 30% de la superficie del suelo cubierta con residuos. La capacidad efectiva se duplicó al pasar de cinco a siete cuerpos en el bastidor. Es un implemento sencillo, fácil de calibrar, mantener, reparar y construir.

Usar el arado de cincel en lugar de los arados de discos y de los arados de vertederas en cuanto a los residuos dejados en la superficie del suelo.

El autor expresa su agradecimiento al Consejo de Investigación de la Universidad de Oriente de Venezuela por su soporte y financiamiento para esta investigación.

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