Variación temporal de las propiedades físicas del suelo y su impacto en la dinámica del glifosato en suelos bajo siembra directa y labranza convencional

Abstract

La Siembra Directa (SD) es el principal sistema de manejo de suelos en la Argentina, y en particular en la Región Pampeana. Su masiva adopción causó cambios en las propiedades físicas y químicas de los suelos, alterando especialmente la configuración del sistema poroso y las propiedades hidráulicas derivadas en comparación con sistemas de Labranza Convencional (LC). Estos efectos de la SD no han sido determinados en forma concluyente, especialmente cómo estas propiedades pueden variar durante el ciclo de cultivo, encontrándose resultados contradictorios en la bibliografía. A su vez, acompañado a la adopción de la SD y la utilización de cultivos transgénicos, la utilización de diferentes agroquímicos ha crecido notablemente en los últimos años. Dentro del amplio espectro de herbicidas, el Glifosato (GLY) es el que mayor importancia tiene, debido a que es el más utilizado en la actualidad en los sistemas agroproductivos. Se ha reportado su presencia en distintas matrices ambientales, incluyendo el suelo, donde se reportó su potencial transporte vertical y acumulación. En este contexto, las propiedades hidráulicas que describen el movimiento y la retención del agua en el suelo, especialmente en condiciones de flujo no saturado, junto con la configuración del sistema poroso y su variación durante el ciclo de cultivo, tendrán una gran influencia en la dinámica de GLY y su metabolito de degradación, AMPA. Los objetivos principales de la tesis fueron: i- determinar la variación temporal de distintas propiedades físicas e hidráulicas del suelo en tres sitios bajo SD y Labranza Convencional (LC); ii- desarrollar metodologías robustas de laboratorio que permitan obtener de manera sencilla y rápida variables físicas que describan el flujo de agua en el suelo en condiciones no saturadas; iii- analizar la dinámica temporal y en profundidad del contenido de glifosato y AMPA y su relación con la variación temporal de las distintas propiedades del suelo, bajo SD y LC; iv- determinar la relación entre las propiedades físicas e hidráulicas a lo largo del ciclo de cultivo y la dinámica de glifosato y AMPA, bajo SD y LC; v- predecir el riesgo de acumulación y contaminación de glifosato en suelos de la Región Pampeana. Para cumplir estos objetivos, se determinaron distintas propiedades hidráulicas, incluyendo la conductividad hidráulica a distintas tensiones, la macroporosidad total, la macroporosidad conductora de agua y la conectividad de las distintas familias de poros a lo largo del ciclo de cultivo en tres sitios de la Región Pampeana (Chascomús, Argiudol abrúptico; Pergamino, Argiudol típico; Dorila, Haplustol éntico). Se observó que suelos bajo LC presentaron en general mayores valores de estas propiedades, especialmente durante el periodo de primavera verano, asociado a una mayor actividad biológica. A su vez, las metodologías de laboratorio propuestas, permitieron determinar la dinámica hídrica en condiciones de flujo no saturado de los tres suelos estudiados de manera simple y de bajo costo, observando que suelos arenosos presentan una mayor facilidad intrínseca para el movimiento del agua. Se determinó en el sitio Chascomús el contenido de GLY y AMPA a lo largo del ciclo de cultivo, observándose en general una fuerte retención en la superficie del suelo. Sin embargo, los resultados indican que es posible la ocurrencia de transporte vertical. Valores elevados de conductividad hidráulica saturada y macroporosidad conductora de agua pueden derivar en una menor retención de GLY y AMPA, favorecieron el transporte vertical. A su vez, se observó una acumulación de GLY durante el ciclo de cultivo tanto bajo SD como bajo LC, derivado de las altas tasas de aplicación. Finalmente, la utilización del código HYDRUS 1-D permitió simular la dinámica de GLY y AMPA durante el ciclo de cultivo en Chascomús, mostrando que la inclusión de la variabilidad temporal de las propiedades hidráulicas mejora la eficiencia del modelo; estos datos permitieron predecir el riesgo de migración de estos compuestos en Pergamino y Dorila. A partir de dicha modelización, junto con la utilización de índices de riesgo de lixiviación, se determinó que suelos arenosos muestran mayor transporte vertical que suelos francos, debido a una menor adsorción y mayores valores de conductividad hidráulica. Los resultados obtenidos en la presente tesis, muestran la importancia de incluir la variabilidad temporal a lo largo del ciclo de cultivo a la hora de analizar el impacto de la SD sobre la configuración del sistema poroso. A su vez, la variación de dichas propiedades hidráulicas determinará la dinámica del GLY y AMPA en el suelo, tanto su movilidad como acumulación.

No-tillage (NT) is the main soil management practice in Argentina, particularly in the Pampas Region. However, its impact on soil pore configuration and related hydraulic properties shows contradictory results, including the temporal variation of these properties during the crop cycle. In Argentina three-quarters of agricultural land is cultivated with transgenic crops, where chemical control is the most common practice for weed control, especially under NT. In this sense, the broad-spectrum herbicide glyphosate (GLY) is the most commonly used herbicide in the country. Several studies reported the presence of GLY in different environmental matrices, including the soil, where it has been reported vertical transport and accumulation. In this context, soil hydraulic properties which describe water retention and dynamic, especially under non-saturated conditions, will have a great impact on GLY dynamics. The objectives of this thesis were: i- to determine the temporal variation during the crop cycle of hydraulic properties in three different soils under no-tillage and conventional tillage; ii- to propose a simple method to determine soil water movement under non-saturated conditions; iii- to determine the temporal variation of GLY and AMPA content at different soil depths during the crop cycle, under no tillage and conventional tillage, and its relationship with temporal variation of soil hydraulic properties; iv- to determine the relationship between soil hydraulics properties and GLY and AMPA vertical transport and accumulation; v- to predict the risk of GLY accumulation in soils of Argentina Pampas Region.