Coeficiente de estabilidad en seco

El valor del Ke _s depende fundamentalmente de la cantidad de agregados que se registren en los rangos de diámetro de 10 mm a 0,25 mm, a mayor cuantía de agregados en este rango de diámetro, más alto será el valor del Ke _s y mejor será el estado de agregación del suelo.

El histograma de frecuencias con 5 clases realizado, permitió establecer cinco categorías de Ke _s , como se presenta en la Tabla 5.

En las muestras analizadas, el valor medio de Ke _s fue 1,61; oscilando entre 0,14 y 3,69.

En la Figura 2 se ilustra el comportamiento del Ke _s y del DMP_s de las muestras analizadas, apreciándose que en los suelos Gley Nodular Ferruginoso y Ferralítico Rojo Lixiviado dedicados a pastos, el Ke _s clasifica como Alto (Tabla 5), al manifestar los mayores valores del coeficiente y el DMP_s de sus agregados osciló entre 4 y 7 mm. Los otros suelos analizados, clasificaron como Regular, con valores del Ke _s por debajo de 1,10 y un DMP_s de sus agregados superior a 10 mm.

Los suelos que muestran un Ke _s Alto, presentan un predominio de agregados de diámetros entre 1 a 10 mm. A medida que se incrementa la formación de los agregados en estas fracciones de diámetro, el suelo gana en valor agronómico, ya que presenta menos estructuras masivas (1414. Lok S, Crespo G, Frómeta E, Fraga S. Estudio de indicadores de estabilidad del pasto y el suelo en un sistema silvopastoril con novillas lecheras. 2006;40(2):229-37.), permitiendo establecer un balance adecuado de macro y microporos, lo que favorece la relación aire-agua en el suelo (1515. Muñoz Iniestra DJ, Ferreira Ramírez M, Escalante Arriaga IB, López García J. Relación entre la cobertura del terreno y la degradación física y biológica de un suelo aluvial en una región semiárida. Terra Latinoamericana. 2013;31(3):201-10.).

Estos resultados coinciden con lo planteado por otros autores, en los que se ha demostrado que suelos con un DMP_s alrededor de 7 mm presentan una buena estructura para un adecuado desarrollo de los cultivos (1616. Ortiz MTB, Araujo EAR. Determinación de la estabilidad de agregados del suelo en diferentes agroecosistemas del departamento Norte de Santander. Suelos Ecuatoriales. 2016;46(1 y 2):42-50.).

Por el contrario, en los suelos con valores del Ke _s Regular, la presencia de agregados de diámetros menores de 0,25 mm o superiores a 10 mm se hace marcada, debido a la presencia de agregados medianos y grandes en superficie, indicando que el estado estructural del suelo no es adecuado, lo que se manifiesta directamente en el desarrollo de los cultivos (1717. Fernández R, Quiroga A, Álvarez C, Lobartini C, Noellemeyer E. Valores umbrales de algunos indicadores de calidad de suelos en molisoles de la región semiárida pampeana. Ciencia del suelo. 2016;34(2):279-92.).

Coeficiente de estabilidad en húmedo

El valor del Ke _h obedece a la cantidad de agregados mayores de 0,25 mm que se registren después del proceso de tamizado húmedo, pues a mayor cantidad de agregados registrado en ese rango de diámetro, más bajo será el valor del coeficiente y mejor será la resistencia de los agregados a deshacerse por los efectos del agua.

El histograma de frecuencias con 5 clases realizado, permitió establecer cinco categorías de Ke _s , como se presenta en la Tabla 6.

En las muestras analizadas, el valor medio de Ke _h fue 0,40; oscilando los valores entre 0,04 y 2,88.

Con relación al comportamiento del Ke _h y el DMP_h (Figura 3), según los resultados obtenidos los suelos Ferralítico Rojo Lixiviado, Pardo agrogénico cultivados con pastos y Ferralítico Rojo Lixiviado bajo bosque presentaron un Ke _h clasificado como Muy alto y el suelo Gley Nodular Ferruginoso con pastos como alto (Tabla 6). El DMP_h de los suelos anteriormente mencionados se mantuvo entre 3 y 3,5 mm. En los demás suelos analizados los valores del Ke _h fue considerado de Regular a Muy bajo, reflejándose en los mismos un DMP_h de sus agregados después del tamizado húmedo inferior a 1 mm.

Este comportamiento en los suelos que muestran un Ke _h Muy alto y Alto, es decir los menores valores de este indicador, pudiera estar dado por la acción de una red densa de las raíces de los pastos, las cuales se adhieren las partículas por la presencia de exudados radicales (1818. García F. Interacción entre microorganismos; estructura del suelo y nutrición vegetal. Cultura Científica. 2006;(4):48-55.,1919. Pérès G, Cluzeau D, Menasseri S, Soussana J-F, Bessler H, Engels C, et al. Mechanisms linking plant community properties to soil aggregate stability in an experimental grassland plant diversity gradient. Plant and soil. 2013;373(1):285-99.), mejorando la formación de microagregados, que luego se fusionan en macroagregados, para formar una estructura relativamente estable en el suelo (2020. Shaver TM, Peterson GA, Ahuja LR, Westfall DG, Sherrod LA, Dunn G. Surface soil physical properties after twelve years of dryland no‐till management. Soil Science Society of America Journal. 2002;66(4):1296-303.).

Con relación a los valores en el DMP_h obtenido en los suelos con mejores condiciones de fertilidad, igualmente en trabajos realizados previamente se informaron altos valores de este indicador en suelos cultivados con bosque y pastos, en comparación con otros sistemas agrícolas (2121. Nath AJ, Rattan LAL. Effects of tillage practices and land use management on soil aggregates and soil organic carbon in the north Appalachian region, USA. Pedosphere. 2017;27(1):172-6.).

Estos resultados respecto al DMP_h, concuerdan con lo planteado por otros autores, donde los agregados en húmedo entre 1 y 5 mm de diámetro, representan los de mayor valor agronómico para un adecuado desarrollo de las plantas (2222. Lok S, Fraga S. Comportamiento de indicadores del suelo y del pastizal en un sistema silvopastoril de Leucaena leucocephala/Cynodon nlemfuensis con ganado vacuno en desarrollo. Revista Cubana de Ciencia Agrícola. 2011;45(2):195-202. ).

En los suelos con cierto grado de degradación por el cultivo continuado no mantienen la estabilidad la mayoría de sus agregados, lo que provoca que se manifiesten valores bajos en el DMP_h. Efecto que pudiera estar relacionado con la disminución de los contenidos de materia orgánica, lo que trae consigo una transformación más agresiva de sus agregados.

Índice de estabilidad estructural

El valor del índice de estabilidad estructural por este método se basa en la relación entre las fracciones mayores de 0,25 mm en el tamizado húmedo y seco. A mayor cuantía de estos agregados cuantificados en el tamizado húmedo, más alto será el valor del índice, ya que este indicador a medida que se acerca a uno indica la existencia de menor proporción de agregados menores de 0,25 mm, manifestando que el suelo posee mejor estado de agregación de sus partículas (2222. Lok S, Fraga S. Comportamiento de indicadores del suelo y del pastizal en un sistema silvopastoril de Leucaena leucocephala/Cynodon nlemfuensis con ganado vacuno en desarrollo. Revista Cubana de Ciencia Agrícola. 2011;45(2):195-202. ).

El histograma de frecuencias con 5 clases realizado, permitió establecer cinco categorías de I _e , como se presenta en la Tabla 7.

En las muestras analizadas, el valor medio de I _e fue 0,86; oscilando los valores entre 0,26 y 1,04.

La figura 4 muestra el comportamiento del I _e y del porcentaje del IEA de los suelos analizados. Según los resultados del I _e , los suelos Gley Nodular Ferruginoso y Ferralítico Rojo Lixiviado dedicados a pastos fueron clasificados como Muy alto, presentando a su vez los mayores porcentajes del IEA y los suelos Ferralítico Rojo Lixiviado bajo bosque y Pardo agrogénico con pasto se consideraron como Alto (Tabla 7). Los demás suelos fueron clasificados con un I _e de Regular a Muy bajo, al presentar menores valores de indicador y un porcentaje de agregación inferior al 20 %.

La alta estabilidad presentada en los suelos cultivados con pastos está dada, además del efecto por la acción mecánica de las raíces, a que se favorece la protección de la materia orgánica de la degradación microbiana en los agregados, debido a una menor alteración del suelo y sus agregados permanecen físicamente estables (2323. Sarker JR, Singh BP, Cowie AL, Fang Y, Collins D, Badgery W, et al. Agricultural management practices impacted carbon and nutrient concentrations in soil aggregates, with minimal influence on aggregate stability and total carbon and nutrient stocks in contrasting soils. Soil and Tillage Research. 2018;178:209-23.). Anteriormente se realizaron estudios sobre la influencia de diferentes sistemas de manejos sobre las propiedades de un suelo Ferralítico Rojo, reflejándose como los pastos conservaban la estabilidad de la estructura, a diferencia de otros sistemas de producción (2424. Hernández-Vigoa G, Cabrera-Dávila G de la C, Izquierdo-Brito I, Socarrás-Rivero AA, Hernández-Martínez L, Sánchez-Rendón JA. Indicadores edáficos después de la conversión de un pastizal a sistemas agroecológicos. Pastos y Forrajes. 2018;41(1):3-12.).

Otro factor que ofrece una alta estabilidad de los agregados del suelo, es la materia orgánica, que en conjunto con otros componentes intervienen en la formación de la estructura ejerciendo un efecto directo en la resistencia reflejada por los agregados después del humedecimiento. Pues se ha demostrado que constituye un fuerte agente de unión entre las partículas del suelo, aumentando su cohesión interna y asegurando su estabilidad, lo que hace que disminuyan los efectos de colapción y estallamiento de los agregados a fracciones más pequeñas (2323. Sarker JR, Singh BP, Cowie AL, Fang Y, Collins D, Badgery W, et al. Agricultural management practices impacted carbon and nutrient concentrations in soil aggregates, with minimal influence on aggregate stability and total carbon and nutrient stocks in contrasting soils. Soil and Tillage Research. 2018;178:209-23.,2525. González HM, Restovich SB, Portela SI. Utilización de cultivos de cobertura invernales como alternativa para mejorar la estabilidad estructural del suelo. Ciencia del suelo. 2017;35(1):1-10.), además de tener un efecto hidrofóbico sobre los agregados del suelo.

En suelos donde se realizan labores de labranza, la materia orgánica se oxida disminuyendo la posibilidad de mantener la estructura del suelo (1818. García F. Interacción entre microorganismos; estructura del suelo y nutrición vegetal. Cultura Científica. 2006;(4):48-55.). Al presentar esta condición de baja estabilidad de su estructura, al realizar el tamizado húmedo aumenta el porcentaje de partículas con diámetro menores a 0,5 mm. Ya que, durante el proceso de inmersión directa del suelo seco en agua a presiones de aire atmosférico, la ruptura de los agregados se produce con mayor facilidad, debido a que la compresión de aire ocluido en el agregado provoca su estallido cuando este es desplazado por el agua, generando agregados más pequeños y partículas primarias (1616. Ortiz MTB, Araujo EAR. Determinación de la estabilidad de agregados del suelo en diferentes agroecosistemas del departamento Norte de Santander. Suelos Ecuatoriales. 2016;46(1 y 2):42-50.).

Al mismo tiempo en condiciones de campo el efecto de la lluvia produce la desagregación mecánica de los agregados (2525. González HM, Restovich SB, Portela SI. Utilización de cultivos de cobertura invernales como alternativa para mejorar la estabilidad estructural del suelo. Ciencia del suelo. 2017;35(1):1-10.). Exponiendo a las partículas más finas al proceso de erosión e incrementando el fenómeno de sellado superficial, al bloquear estas los poros causando limitaciones en la infiltración del agua, problemas de compactación del suelo y afectación en el enraizamiento de las plantas (2626. Cambi M, Hoshika Y, Mariotti B, Paoletti E, Picchio R, Venanzi R, et al. Compaction by a forest machine affects soil quality and Quercus robur L. seedling performance in an experimental field. Forest Ecology and Management. 2017;384:406-14.,2727. Silva RF da, Cipriano PE, Siueia Junior M, Mars G, Dias Junior M de S. Fast immersion to test the stability of aggregates in water: consequences for interpreting results from tropical soil classes. Acta Scientiarum. Agronomy [Internet]. 2020;42. Available from: https://www.scielo.br/j/asagr/a/zSHmfhjbL464s9qtkKgKsdP/abstract/?lang=en ).

Dry stability coefficient

Ke _d value depends, fundamentally, on the amount of aggregates recorded in the 10 mm to 0.25 mm diameter range; the greater the amount of aggregates in this diameter range, the higher the Ke _d value and the better the aggregate condition of the soil.

The histogram of frequencies with five Ke _d categories is presented in Table 5.

In the samples analyzed, the mean value of Ke _d was 1.61, ranging from 0.14 to 3.69.

Figure 2 shows the behavior of Ke _d and WAD _d of the samples analyzed, showing that in the Ferruginous Nodular Gley and Red Ferrallitic Leached soils dedicated to pastures, Ke _d is classified as High (Table 5), with the highest values of the coefficient and the WAD _d of their aggregates ranged between 4 and 7 mm. The other soils analyzed were classified as Regular, with Ke _d values below 1.10 and aggregate WAD _d above 10 mm.

Soils with high Ke _d have a predominance of aggregates with diameters between 1 and 10 mm. As the formation of aggregates in these diameter fractions increases, the soil gains in agronomic value, since it presents less massive structures (1414. Lok S, Crespo G, Frómeta E, Fraga S. Estudio de indicadores de estabilidad del pasto y el suelo en un sistema silvopastoril con novillas lecheras. 2006;40(2):229-37.), allowing the establishment of an adequate balance of macro and micropores, which favors the air-water relationship in the soil (1515. Muñoz Iniestra DJ, Ferreira Ramírez M, Escalante Arriaga IB, López García J. Relación entre la cobertura del terreno y la degradación física y biológica de un suelo aluvial en una región semiárida. Terra Latinoamericana. 2013;31(3):201-10.).

These results coincide with those of other authors, who have shown that soils with a WAD _d of around 7 mm have a good structure for adequate crop development (1616. Ortiz MTB, Araujo EAR. Determinación de la estabilidad de agregados del suelo en diferentes agroecosistemas del departamento Norte de Santander. Suelos Ecuatoriales. 2016;46(1 y 2):42-50.).

On the contrary, in soils with Regular Ke _d values, the presence of aggregates with diameters less than 0.25 mm or greater than 10 mm is marked, due to the presence of medium and large aggregates on the surface, indicating that the structural condition of the soil is not adequate, which is directly manifested in the development of crops (1717. Fernández R, Quiroga A, Álvarez C, Lobartini C, Noellemeyer E. Valores umbrales de algunos indicadores de calidad de suelos en molisoles de la región semiárida pampeana. Ciencia del suelo. 2016;34(2):279-92.).

Wet stability coefficient

The Ke _w value depends on the amount of aggregates larger than 0.25 mm recorded after the wet sieving process, since the greater the amount of aggregates recorded in that diameter range, the lower the value of the coefficient and the better the resistance of the aggregates to dehydration due to the effects of water.

The histogram of frequencies with 5 classes made it possible to establish five Ke _w categories, as shown in Table 6.

In the samples analyzed, the mean Ke _w value was 0.40; values ranged from 0.04 to 2.88.

Regarding the behavior of Ke _w and WAD _w (Figure 3), according to the results obtained, the Ferrallitic Red Leached, Brown Agrogenic Brown soils cultivated with pasture and Ferrallitic Red Leached under forest presented a Ke _w classified as Very high and the Ferruginous Nodular Gley soil with pasture as high (Table 6). The WAD _w of the aforementioned soils remained between 3 and 3.5 mm. In the other soils analyzed, the Ke _w values were considered Regular to Very low, reflecting in them a WAD _w of their aggregates, after wet sieving, lower than 1 mm.

This behavior in soils that show a very high and high Ke _w , that is, the lowest values of this indicator, could be due to the action of a dense network of pasture roots, to which the particles adhere due to the presence of radical exudates (1818. García F. Interacción entre microorganismos; estructura del suelo y nutrición vegetal. Cultura Científica. 2006;(4):48-55.,1919. Pérès G, Cluzeau D, Menasseri S, Soussana J-F, Bessler H, Engels C, et al. Mechanisms linking plant community properties to soil aggregate stability in an experimental grassland plant diversity gradient. Plant and soil. 2013;373(1):285-99.), improving the formation of micro-aggregates, which later fuse in macro-aggregates, to form a relatively stable structure in the soil (2020. Shaver TM, Peterson GA, Ahuja LR, Westfall DG, Sherrod LA, Dunn G. Surface soil physical properties after twelve years of dryland no‐till management. Soil Science Society of America Journal. 2002;66(4):1296-303.).

In relation to the values of WAD _w obtained in soils with better fertility conditions, in previous works, high values of this indicator were reported in soils with forest and cultivated with pasture, in comparison with other agricultural systems (2121. Nath AJ, Rattan LAL. Effects of tillage practices and land use management on soil aggregates and soil organic carbon in the north Appalachian region, USA. Pedosphere. 2017;27(1):172-6.).

These results with respect to WAD _w are in agreement with what has been stated by other authors, where wet aggregates between 1 and 5 mm in diameter represent those of greater agronomic value for adequate plant development (2222. Lok S, Fraga S. Comportamiento de indicadores del suelo y del pastizal en un sistema silvopastoril de Leucaena leucocephala/Cynodon nlemfuensis con ganado vacuno en desarrollo. Revista Cubana de Ciencia Agrícola. 2011;45(2):195-202. ).

In soils with a certain degree of degradation by continuous cultivation, most of their aggregates do not maintain stability, which causes low values in the WAD _w , an effect that could be related to the decrease in the content of organic matter, which brings with it a more aggressive transformation of its aggregates.

Structural stability index

The value of the structural stability index by this method is based on the ratio between the fractions greater than 0.25 mm in the wet and dry sieving. The greater the amount of these aggregates quantified in the wet sieving, the higher the value of the index, since this indicator, as it approaches one, indicates the existence of a smaller proportion of aggregates smaller than 0.25 mm, showing that the soil has a better state of aggregation of its particles (2222. Lok S, Fraga S. Comportamiento de indicadores del suelo y del pastizal en un sistema silvopastoril de Leucaena leucocephala/Cynodon nlemfuensis con ganado vacuno en desarrollo. Revista Cubana de Ciencia Agrícola. 2011;45(2):195-202. ).

The histogram of frequencies with 5 classes made it possible to establish five categories of I _e , as shown in Table 7.

In the samples analyzed, the mean value of I _e was 0.86; the values ranged from 0.26 to 1.04.

Figure 4 shows the behavior of the I _e and the percentage of the ASI of the soils analyzed. According to the results of the Ie, the Ferruginous Nodular Gley and Ferrallitic Red Leached soils dedicated to pasture were classified as Very high, presenting, in turn, the highest percentages of the ISA and the Ferrallitic Red Leached soils under forest and Agrogenic Brown with pasture were considered as High (Table 7). The other soils were classified with an I _e from Regular to Very low, as they presented lower values of the indicator and an aggregation percentage lower than 20 %.

The high stability presented in soils cultivated with pasture is given, besides the effect of the mechanical action of roots, to the fact that the protection of the organic matter of the microbial degradation in the aggregates is enhanced, due to a lower alteration of the soil and its aggregates remain physically stable (2323. Sarker JR, Singh BP, Cowie AL, Fang Y, Collins D, Badgery W, et al. Agricultural management practices impacted carbon and nutrient concentrations in soil aggregates, with minimal influence on aggregate stability and total carbon and nutrient stocks in contrasting soils. Soil and Tillage Research. 2018;178:209-23.). Previously, studies were carried out on the influence of different management systems on Ferrallitic Red soil properties, reflecting that pastures conserved the stability of the structure, unlike other production systems (2424. Hernández-Vigoa G, Cabrera-Dávila G de la C, Izquierdo-Brito I, Socarrás-Rivero AA, Hernández-Martínez L, Sánchez-Rendón JA. Indicadores edáficos después de la conversión de un pastizal a sistemas agroecológicos. Pastos y Forrajes. 2018;41(1):3-12.).

Another factor that offers high stability to soil aggregates is organic matter, which together with other components, intervenes in the formation of the structure, exerting a direct effect on the resistance reflected by the aggregates after wetting. It has been demonstrated that this constitutes a strong bonding agent between soil particles, increasing their internal cohesion and ensuring their stability, which reduces the effects of collapse and bursting of aggregates to smaller fractions (2323. Sarker JR, Singh BP, Cowie AL, Fang Y, Collins D, Badgery W, et al. Agricultural management practices impacted carbon and nutrient concentrations in soil aggregates, with minimal influence on aggregate stability and total carbon and nutrient stocks in contrasting soils. Soil and Tillage Research. 2018;178:209-23.,2525. González HM, Restovich SB, Portela SI. Utilización de cultivos de cobertura invernales como alternativa para mejorar la estabilidad estructural del suelo. Ciencia del suelo. 2017;35(1):1-10.), besides having a hydrophobic effect on soil aggregates.

In soils where tillage is carried out, the organic matter oxidizes, decreasing the possibility of maintaining the soil structure (1818. García F. Interacción entre microorganismos; estructura del suelo y nutrición vegetal. Cultura Científica. 2006;(4):48-55.). In this condition of low stability of its structure, the percentage of particles with diameters smaller than 0.5 mm increases when wet sieving is carried out. Since, during the process of direct immersion of dry soil in water at atmospheric air pressures, aggregate breakage occurs more easily, because the compression of air occluded in the aggregate causes it to burst when it is displaced by the water, smaller aggregates and primary particles are generated (1616. Ortiz MTB, Araujo EAR. Determinación de la estabilidad de agregados del suelo en diferentes agroecosistemas del departamento Norte de Santander. Suelos Ecuatoriales. 2016;46(1 y 2):42-50.).

At the same time, under field conditions, the effect of rain causes mechanical disaggregation of the aggregates (2525. González HM, Restovich SB, Portela SI. Utilización de cultivos de cobertura invernales como alternativa para mejorar la estabilidad estructural del suelo. Ciencia del suelo. 2017;35(1):1-10.). Exposing the finer particles to the erosion process and increasing the surface sealing phenomenon, the pores are blocked, causing limitations in water infiltration, soil compaction problems and, as a consequence, affecting plant rooting (2626. Cambi M, Hoshika Y, Mariotti B, Paoletti E, Picchio R, Venanzi R, et al. Compaction by a forest machine affects soil quality and Quercus robur L. seedling performance in an experimental field. Forest Ecology and Management. 2017;384:406-14.,2727. Silva RF da, Cipriano PE, Siueia Junior M, Mars G, Dias Junior M de S. Fast immersion to test the stability of aggregates in water: consequences for interpreting results from tropical soil classes. Acta Scientiarum. Agronomy [Internet]. 2020;42. Available from: https://www.scielo.br/j/asagr/a/zSHmfhjbL464s9qtkKgKsdP/abstract/?lang=en ).