EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO DE ARROZ (Oryza sativa L.) COMPARANDO DOS MÉTODOS DE PREPARACIÓN DEL SUELO

RICE (Oryza sativa L.) YIELD EVALUATION COMPARING TWO SOIL PREPARATION METHODS

Revista de Investigación Agraria y Ambiental

Universidad Nacional Abierta y a Distancia, Colombia

ISSN: 2145-6097

ISSN-e: 2145-6453

Periodicidad: Semestral

vol. 15, núm. 2, 2024

riaa@unad.edu.co

Recepción: 12 Junio 2023

Aprobación: 05 Octubre 2023

Publicación: 14 Junio 2024

URL: http://portal.amelica.org/ameli/journal/130/1305027004/

DOI: https://doi.org/10.22490/21456453.6886

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CÓMO CITAR: Castillo, J., Polanía, D. y Ardila, J. (2024). Evaluación del rendimiento de arroz (Oryza sativa L.) comparando dos métodos de preparación del suelo. Revista de Investigación Agraria y Ambiental, 15(2), 91 - 112. https://doi.org/10.22490/21456453.6886

El arroz (Oryza sativa L.) es uno de los principales productos de explotación en Colombia (Fernández, 2023), pero su cultivo mecanizado genera tránsito continúo y excesivo causando un aumento de la densidad aparente y de la resistencia a la penetración en el suelo (Marey et al., 2023). Por esto, de forma contradictoria, la labranza convencional termina por disminuir la macro porosidad y aumentar la densidad de los suelos en el largo plazo, induciendo a la compactación (Adesoyin et al. (2023); Gómez-Calderón et al. (2018)); por esta razón, su conocimiento resulta clave para un efectivo manejo de la condición física del suelo en la producción, ya que las plantas requieren de un sistema poroso continuo con buen drenaje para su desarrollo radicular (Jaurixje et al., 2013; Nawaz et al., 2017; Sharma y Kumar, 2023). Así, corregir la compactación recurre a arados específicos para aumentar la capacidad de retención de humedad (Blanco y Lal, 2023), pero debe evitar el sobremecanizado para mantener la estructura del suelo (Ávila, 2015). Con este fin, se hace necesaria la adopción de tecnologías de conservación para el cultivo de arroz, haciendo uso de labranza reducida (Saini et al., 2022), lo cual parece ser una opción ecológica para los agricultores, el medio ambiente y para mantener la productividad. De ese modo, es importante evaluar el impacto de los sistemas de cultivo y de conservación en las propiedades del suelo, el rendimiento del grano y la productividad (Kumar et al., 2022; Nawaz et al., 2017).

Estudios previos en otros cultivos y territorios han encontrado que: en el Departamento del Casanare la implementación del cincel dio como resultado una mayor conservación de los suelos, disminución de los costos de preparación y mejoramiento del drenaje interno del suelo (Chinchilla, 2003); así mismo, en suelos algodoneros del Cesar se observó que el uso del cincel fue el único que disminuyó el asentamiento de 1.83 a 1.67 gr cm^-3; también se registraron incrementos en la porosidad con un 15% respecto a la labranza convencional (García y Durán, 1998). Así planteado, el valor teórico y objetivo del proyecto se centra en el conocimiento de la relación labranza-propiedades del suelo, aunque su propósito real es obtener como factor de respuesta el rendimiento del cultivo. De ese modo, se establece la incidencia del mecanizado en las propiedades físicas y en la producción del cultivo, lo cual, se desconoce para la región de la Granja Experimental USCO en el distrito de riego El Juncal.

Área de estudio

La siguiente investigación se realizó en la Granja Experimental de la Universidad Surcolombiana situada en Palermo (Huila) al suroeste de Colombia (con latitud 2º 53’ 32’’ N y longitud 75º 18’ 24’’W). El clima de la zona es tropical ecuatorial, con una altura de 462 m.s.n.m., temperatura promedio de 27ºC, humedad relativa del 64% y una precipitación anual que oscila entre los 1300 y 1400 mm año^-1. Así mismo, el área experimental es de una hectárea dividida en parcelas experimentales y estas, a su vez, en tres subparcelas, como puede apreciarse en la Figura 1.

Figura 1.
Área de trabajo, ubicación de tratamientos y puntos de muestreo de suelo
autores.

Diseño experimental

El diseño experimental fue factorial simple en parcelas divididas, para el cual los tratamientos se distribuyeron en T1: un pase de cincel vibratorio (de cinco cuerpos), y T2: dos pases perpendiculares de rastra (de 20 discos)-Testigo. Así mismo, los puntos de muestreo se establecieron aleatoriamente de tres por subparcela mediante el método de hipercubo latino condicionado (cHL), tipo de muestreo usado para obtener muestras en áreas con exhaustiva información sobre variables de sitio (Liu et al., 2015; Puerres et al., 2021). Se usó el programa de Información Geográfica QGIS® y se programó el algoritmo cHL por medio del paquete de RStudio®, este algoritmo permite la selección aleatoria estratificada, tal que proporciona de forma eficiente las ubicaciones que permiten muestrear variables sobre un área dada. Una vez ubicados los puntos, se llevaron al GPS para posteriormente ser georreferenciados y señalados con banderines en campo.

Caracterización

Se realizó seguimiento a las propiedades físicas del suelo (Densidad Aparente - Da, Densidad Real - Dr, Porosidad - Pr, y Textura) antes y después del mecanizado teniendo en cuenta las recomendaciones de Mendoza (2017). Se tomaron 18 muestras por seguimiento entre los 15 y 20 cm de profundidad, recolectando entre 0.5 y 1.0 kg de suelo.

La Dr se midió por medio del método del picnómetro, expresando la relación entre la masa seca por unidad de volumen del suelo (sin vacíos), según se indica en la Ecuación 1.

(Ecuación 1)

Donde: Dr [gr cm^-3]; MPSS: Masa del picnómetro con suelo seco [gr]; MPV: Masa del picnómetro vacío [gr]; MPW: Masa del picnómetro con agua [gr]; MPSW: Masa del picnómetro con suelo y agua [gr]; Dw: Densidad del agua [gr cm^-3].

La Da se midió por medio del método de cilindro conocido, expresando la relación entre la masa del suelo seca por unidad de volumen total (sólidos y vacíos), según se indica en la Ecuación 2.

(Ecuación 2)

Donde: Da [gr cm^-3]; MSS Masa del suelo seco [gr]; y Vt: volumen total del cilindro [cm³].

La porosidad (Pr) del suelo está dada por la relación entre la densidad real y la densidad aparente, según la Ecuación 3 (Gutiérrez, 2018).

(Ecuación 3)

La determinación de la textura se realizó siguiendo lo estipulado por la NTC 6299 (ICONTEC, 2018), por medio del método de Bouyoucos, expresando los porcentajes de agregados del suelo (arena, limo y arcilla), que se expresan según Ecuación 4, Ecuación 5 y Ecuación 6.

(Ecuación 4)

(Ecuación 5)

(Ecuación 6)

Dónde: pW es el porcentaje de humedad de la muestra [%].

El contenido de humedad del suelo se midió siguiendo lo estipulado por la NTC 1776 (ICONTEC, 1994), por medio del secado, expresando la diferencia de masas antes y después del secado, según se indica la Ecuación 7.

(Ecuación 7)

Dónde: MSW: Masa del suelo húmedo [gr].

La toma de datos para el seguimiento del cultivo constó de: conteo poblacional en las diferentes etapas del cultivo (germinación 12 ddg, macollamiento 52 ddg, embuchamiento 73 ddg, floración 89 ddg y madurez 108 ddg), y conteo de panículas y rendimiento de la cosecha evaluados al final.

Dónde: ddg son los días después de la germinación.

Cultivo

La preparación del terreno se realizó según la descripción del diseño experimental. El tractor empleado para la preparación del terreno fue un New Holland 8030 de 124 Hp, con profundidades de trabajo de hasta 35 cm para el cincel vibratorio y de no más de 20 cm para el arado de discos (Montana, 2018). Luego se realizaron caballones con Taipa según las curvas de nivel para la instalación del riego por inundación. El segundo muestreo de suelos y la siembra del cultivo se realizaron luego de la adecuación del terreno (28 de diciembre de 2021). Dicha siembra se efectuó con sembradora mecánica de grano fino Semeato SSM-23, a una densidad de 150 kg ha^-1. El plan de fertilización y el cronograma de actividades fue igual para toda el área experimental, siendo diferente entre sí, solo la preparación del terreno. La cosecha se llevó a cabo el 22 de abril de 2022 con cosechadora Massey Ferguson 5650.

Análisis estadístico

El análisis estadístico de los datos se realizó mediante ANOVA por medio de la prueba de Tukey, luego de verificar si los supuestos de distribución normal de los datos (prueba de Shapiro-Wilk) y de homocedasticidad (prueba de Levene) se cumplan (Gutiérrez y de la Vara, 2008); para luego, identificar y cuantificar el efecto del tratamiento experimental. De igual manera, haciendo uso del paquete estadístico de Microsoft Office Excel®, se logró determinar la existencia de diferencias significativas en cada subparcela y luego por parcelas (entre tratamientos), realizando un análisis espacial y luego temporal. Por último, para el mapeo de propiedades se usó la función IDW Interpolation del programa de Información Geográfica QGIS® con los datos característicos después del análisis estadístico.

Análisis tecno económico

El análisis tecno económico consideró los costos de insumos, la cantidad de jornales, el costo de operación de la maquinaria utilizada, la recolección de la cosecha y las diferentes operaciones (directas e indirectas) que se emplearon al realizar la práctica del cultivo de arroz. Igualmente, los ingresos obtenidos con la venta de la producción al molino.

Evaluación de las propiedades físicas

Luego de verificar los datos por medio de las pruebas de Levene y Shapiro-Wilk y determinar el análisis estadístico por medio de la prueba de Tukey (Anexos 1a y 1b), se discutieron los resultados de la siguiente manera:

Al estudiar espaciotemporalmente la Dr del terreno, se tuvo en cuenta que, según la FAO, el valor medio de densidad real que posee un suelo es de 2,65 gr cm^-3 (FAO, 2023). En el primer muestreo se evidenció que el suelo poseía una alta densidad real, homogénea, sin diferencias significativas entre tratamientos [P>0.05] (Tabla 1 y Figura 2). Para el segundo muestreo los valores tampoco presentaron diferencias significativas en el espacio [P>0.05], lo cual era de esperarse que permaneciera constante independientemente del tratamiento, sabiendo que esta propiedad es función de la composición mineralógica del suelo. De ese modo, se indica que no hay cambio en la composición del suelo al no haber diferencia espacial entre tratamientos ni temporal como efecto de la labranza.

Tabla 1.
Densidad real en espacio y tiempo

autores. (*) indica diferencias estadísticas entre muestreos.

(**) indica diferencia estadística entre tratamientos.

ns indica que no existieron diferencias estadísticas

Figura 2.
Histograma de Densidad Real en espacio y tiempo. Las barras verticales indican el error estándar. Letras iguales: no existe diferencia significativa, letras diferentes: existe diferencia significativa
autores.

En la Figura 3 se observa el mapa de distribución espacial de Dr; cambios en el espacio podrían obedecer a cambios de composición de un sitio a otro y cambios en el tiempo pueden asociarse a problemas de muestreo, manejo de muestras en transporte o en laboratorio.

Figura 3.
Mapa QGUIS Dr espacial
autores.

Al estudiar la Da, esta está ligada a la textura y estructura del suelo, predominando en toda el área experimental el suelo franco arenoso (Anexo 2) y dando a entender si el suelo está asentado o no (FAO, 2023); en cuanto al análisis espacial del primer muestreo, los resultados demostraron que no existen diferencias significativas entre tratamientos [P>0.05] y que, además, el suelo poseía una Da alta (> 1,8 gr cm^-3) relativamente homogénea, encontrándose todas las medias por encima del valor límite recomendado para el cultivo (1,6 gr cm^-3) como se muestran en la Figura 4 y la Tabla 2; dicha recomendación expresa que para valores por encima del límite se dificulta el desarrollo radicular y se inhibe el crecimiento de las plantas.

Para el segundo muestreo, tras la labranza con los diferentes esquemas, se encontró diferencia estadística entre tratamientos [P<0.05], para lo cual, la Da disminuyó 13,5% para T2 y 5,0% para T1. Dicha disminución se debe al cambio en la estructura del suelo y es posible hasta la profundidad en que se mecanizó (UNLP, 2019).

Tabla 2.
Densidad aparente en espacio y tiempo

autores. Para un F_0.05,2,18 crítico = 4,49

F₀ calculado se presentó entre tratamientos (T) y entre muestreos (M).

(*) indica diferencia estadística entre muestreos.

(**) indica diferencia estadística entre tratamientos.

ns indica que no existieron diferencias estadísticas

Figura 4.
Histograma de densidad aparente en espacio y tiempo. Las barras verticales indican el error estándar. Letras iguales: no existe diferencia significativa, letras diferentes: existe diferencia significativa
autores.

En esta oportunidad, se demostró la diferencia significativa del 5,8% entre muestreos [P<0.05], así que un suelo que estaba homogéneo terminó diferenciándose. Además, se observa en los mapas de la Figura 5, los cambios medidos en el segundo muestreo, pero nótese que, aun así, el valor de Da no disminuyó lo recomendado para el cultivo.

Figura 5.
Mapas QGUIS Da en espacio y comparación entre muestreos en el tiempo
autores.

Sobre la Pr, entre mayor sea su porcentaje, mejor será para la planta, ya que ésta permite un mejor y mayor enraizamiento y aprovechamiento del agua (González-Barrios et al., 2011). Así, para el primer muestreo se obtuvieron resultados bajos, entre el 30 y 32%, propios de un suelo moderadamente poroso (Gutiérrez, 2018), sin diferencias significativas demostrables [P>0.05] (Tabla 3 y Figura 6). Para el segundo muestreo, se presentó un aumento en la porosidad del 29,34% para T2, y 13,6% para T1, con diferencias significativas entre tratamientos [P<0.05], presentando incrementos similares a los reportados en estudios previos en el Cesar, conduciendo a convertir el suelo asentado en uno más poroso; aun así, esto podría llevar a problemas de infiltración y retención de humedad en el suelo (García y Durán, 1998; Shaxson y Barber, 2005).

Tabla 3.
Porosidad en espacio y tiempo

autores. (*) indica diferencia estadística entre muestreos.

(**) indica diferencia estadística entre tratamientos.

ns indica que no existieron diferencias estadísticas.

Figura 6.
Histograma de Pr en espacio y tiempo Letras iguales: no existe diferencia significativa, letras diferentes: existe diferencia significativa
autores.

Evaluación de rendimiento del cultivo

La Figura 7 evidencia que el cultivo presentó una germinación homogénea (favorable para el estudio) y que a su vez es baja para todo el lote experimental en relación con las semillas esparcidas (500 semillas m^-2) (Rivas, 2020).

Figura 7.
Curva de rendimiento en las diferentes etapas del cultivo. Letras iguales: no existe diferencia significativa, letras diferentes: existe diferencia significativa
autores.

Para el caso de la cantidad de macollas y de panículas, el número de estas varia respecto a la densidad de siembra, a la variedad y a factores ambientales (Degiovanni B. et al., 2010; Rivas, 2020). De ese modo se puede apreciar el aumento a través del tiempo, siendo el T1 el que presentó siempre el mayor número de macollas y de panículas, con un 7,9% y 17,8% de más respectivamente, en relación con el Testigo. Al final de la fase de macollamiento los tratamientos presentaron entre 528 y 646 por m², que estaría dentro de los reportes realizados por Villalba et al. (2017), de entre 572 y 602 macollas m^-2. Así mismo, el rendimiento se estableció en la fase final, para lo cual el ANOVA determinó un rendimiento de 130 bultos ha^-1 en el Testigo y 136 bultos ha^-1 en T1 sin diferencia significativa a partir de los controles hechos en los aforadores (Anexo 3). Este pronóstico no tenía en cuenta el vaneamiento, las pérdidas por cosechadora, ni las pérdidas naturales.

Se resalta que, para el análisis del comportamiento del rendimiento, se realizó el seguimiento espacial del último conteo de macollas, panículas y el rendimiento del cultivo (anexos 4, 5 y 6), estos mapas permiten comparar los datos de los últimos conteos con el pesaje de granos en cada aforador y su distribución espacial, a fin de observar si existe correlación entre ellos y poder confirmar las hipótesis generadas a lo largo del proyecto. Ya que, si se relaciona la producción con las propiedades físicas del suelo, especialmente con la porosidad, se hubiera esperado una producción baja, pues esta, al momento de la siembra, tenía un valor relativamente bajo que, según autores, dificultaría el crecimiento de raíces. Las posibles causas a este comportamiento pudieron ser: 1. La forma de riego, pues la presencia, cantidad y calidad del agua de riego afecta el crecimiento de la planta (Lauric et al., 2017), y al ser por inundación y poseer diferentes pérdidas y tiempos de entrada en las parcelas, el comportamiento no mostró una homogeneidad total del riego en el cultivo. Y 2. La forma del abono agregado (Chartuni y Magdalena, 2014), ya que el riego pudo haberlo concentrado en algunas partes y otras no, afectando esto el embuchamiento del grano (Gnecco et al., 2000).

Evaluación de la incidencia del mecanizado en las propiedades y en el rendimiento

En las figuras 4 y 6 se evidenció el comportamiento del cambio que tuvieron las propiedades físicas a través del tiempo, mostrando una disminución en la Da y un aumento en la porosidad por efecto del mecanizado con diferencias significativas [P<0.05], así mismo, la Da tiene un comportamiento tal que a mayor mecanizado es menor la densidad. El fenómeno con la Pr es similar puesto que esta propiedad depende de las dos densidades, el hecho de que la Da variará en el lote experimental llevó a que la porosidad se comportara igual, esto permitió establecer la relación entre las propiedades del suelo y el grado de mecanización.

No obstante, este proyecto pretendía establecer la relación existente entre diferentes estrategias de preparación mediante labranza cada vez menos agresiva y el rendimiento del cultivo, lo cual no se logró porque el estudio no mostró una diferencia estadísticamente significativa en la producción del cultivo de arroz en las parcelas experimentales propuestas.

Análisis tecno económico

Dentro de los gastos de implementación del cultivo se observó que T1 resultó 5,37% menor a T2, pero la diferencia del costo de preparación es bastante sensible, siendo 148,9% más económica para T1. Por otro lado, la producción (el ingreso) presentó gran similitud entre los tratamientos, una diferencia de 4,41% no fue considerada significativa [P>0.05], pero incidió favorablemente en la ganancia, como se observa en las tablas 4 y 5. El manejo agronómico incluye todos los insumos: semillas, fertilizantes, fungicidas y labores culturales. Al finalizar la cosecha, la ganancia, definida como la diferencia entre producción y gasto, fue mayor para T1 un 60,48% respecto a T2, con diferencias significativas [P<0.05]. Este aumento se debe a que la labranza convencional requiere de mayores costos de operación en comparación a la labranza reducida (con cincel) (Vargas, 2019).

Tabla 4.
Costos de producción (gastos) entre tratamientos

autores. (*) indica diferencia estadística.

ns indica que no existieron diferencias estadísticas.

Tabla 5.
Comparación de costos entre tratamientos

autores. (*) indica diferencia estadística.

ns indica que no existieron diferencias estadísticas.

Se comprobó que la Dr es una característica constante en los suelos de la granja experimental por depender de su composición; además, el uso de cincel causó una disminución del 5,8% en la Da diferenciándose estadísticamente a nivel espacial y temporal.

También se evidencia que el mecanizado aumenta significativamente la Pr en los tratamientos, especialmente con el sistema convencional (Testigo>T1), comportamiento que se ve inverso en la relación costo beneficio, para el cual el uso del cincel requiere de menores costos de operación respecto al sistema convencional (Testigo<T1).

En la evaluación del seguimiento del cultivo el uso del cincel generó un incremento en todas las etapas del cultivo, observándose aumentos del 7,9% en la cantidad de macollas y del 17,8% en el número de panículas, lo que termina diferenciando estadísticamente los tratamientos.

Modificar la labranza primaria con el uso del cincel nos permite conservar los suelos sin afectar su productividad, mientras se mejora en el tiempo la profundidad efectiva, la retención de humedad y se reducen los costos de preparación (148,9%).

CÓMO CITAR: Castillo, J., Polanía, D. y Ardila, J. (2024). Evaluación del rendimiento de arroz (Oryza sativa L.) comparando dos métodos de preparación del suelo. Revista de Investigación Agraria y Ambiental, 15(2), 91 - 112. https://doi.org/10.22490/21456453.6886

CONTRIBUCIÓN DE LA AUTORÍA: Jordan Alexis Castillo Coronado: muestreo en campo, pruebas en laboratorio, análisis de datos, mapeo (QGUIS®) y escritura. Diana Carolina Polanía Montiel: metodología, análisis de datos (QGUIS®), conceptualización y revisión. Juan Gonzalo Ardila Marín: metodología, análisis de datos, escritura, revisión y edición.

CONFLICTO DE INTERESES: Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

https://hemeroteca.unad.edu.co/index.php/riaa/article/view/6886 (html)

https://hemeroteca.unad.edu.co/index.php/riaa/article/view/6886/7039 (pdf)

Se agradece a la Universidad Surcolombiana por permitir la realización de esta investigación en las instalaciones de su granja experimental, así como a las personas que allí laboran y contribuyen al mejoramiento de las condiciones del suelo para el cultivo de arroz.