Causas y efectos de la compactación del suelo agrícola

1. MANEJO DE LA COMPACTACION DEL SUELO EN CAÑA DE AZÚCAR
Jorge S. Torres
Cenicaña
INTRODUCCION
La caña de azúcar es un cultivo altamente mecanizado con problemas de compactación
que se pueden presentar durante la preparación, la siembra, la ejecución de las prácticas
de cultivo y la cosecha. Altos valores de eficiencia en las labores normalmente se
consiguen con el empleo de equipos, cada vez de mayor tamaño, con tractores y vagones
montados en llantas de alta flotación ó en orugas para reducir los daños por
compactación. A pesar del uso de llantas de alta flotación los problemas asociados con la
compactación aún persisten en los campos, afectando la producción.
Una tendencia en las industrias azucareras en el mundo es desarrollar equipos montados
en llantas de alta flotación con el propósito de reducir la compactación y de aumentar sus
eficiencias. Sin embargo, los resultados experimentales obtenidos por Torres et al 1989,
indican que todos los equipos de transporte usados en Colombia compactan el suelo en
grados similares. La mayoría de los efectos de la compactación se concentraron en los
primeros 25 a 30 cm del suelo superficial. El daño directo sobre las cepas de caña
ocasionados por los equipos de transporte y por la alzadora fueron mayores que la
reducción en producción causada por la misma compactación.
Qué es la compactación?
La compactación se puede definir como el proceso de comprimir las partículas del suelo
acercándolas entre sí por el efecto de fuerzas externas que resultan de la acción de las
máquinas y equipos sobre el suelo y por efecto de las lluvias que aumentan el peso del
suelo. En primera instancia, la compactación del suelo parece ser un proceso sencillo que
puede ser descrito por los valores de algunas propiedades físicas como la densidad
aparente, relación de vacíos y porosidad.
El grado deseado de compactación del suelo con fines de preparar la cama para la
colocación de las semillas, es bastante diferente de los valores requeridos desde el punto
de vista de tracción y movilidad de los equipos en el campo. Actualmente, los problemas
asociados con la compactación no han sido resueltos y se desprecian con frecuencia. Sin
embargo, es importante definir los mecanismos para manejar la compactación en los
suelos cultivados con el fin de proporcionar un ambiente ideal para el desarrollo de los
cultivos, para la conservación del suelo y del agua, y para el manejo de la tracción y
movilidad de la maquinaria dentro del campo. La compactación de los suelos puede ser
considerada como un factor del sistema de producción que debe ser manejada, más que

2. tomada como un hecho que ocurre como resultado de la ejecución de otras prácticas de
manejo (Schafer et al 1992).
Para manejar la compactación de los suelos se requiere que el profesional y el agricultor
comprendan la forma como actúan las fuerzas sobre el suelo, la propagación y
distribución de los esfuerzos dentro de la masa del suelo, la respuesta de los suelos a la
compactación y la respuesta de los sistemas de producción al grado de compactación.
El proceso de compactación
El volumen total de un suelo está integrado por la suma de los espacios que ocupan las
partículas minerales, la materia orgánica y por el volumen de los poros entre las
partículas del suelo, los cuales pueden estar parcialmente ocupados por el agua y el aire.
Cuando un suelo se deforma por efecto de fuerzas externas que son suficientes para
causar un cambio de volumen, debido al acercamiento de las partículas sólidas
(compresión), resulta una reducción del espacio poroso, el suelo se vuelve más compacto
y existe un punto crítico a partir del cual se afecta el desarrollo de los cultivos. El estado
de la compactación de un suelo se puede expresar en términos de una serie de
propiedades interrelacionadas que describen las proporciones volumétricas de las fases
sólida, líquida y gaseosa. Los cambios en las propiedades volumétricas, tal vez no sean
tan importantes para las plantas como lo son el aumento en la dureza del suelo y las
reducciones en conductividad y difusividad del agua y e aire a través del suelo (Sohane et
al 1981 a y b).
A cualquier valor de densidad aparente, la resistencia mecánica a la penetración de las
raíces está inversamente relacionada con el contenido de humedad del suelo. Cuando los
suelos están húmedos, las condiciones de aireación en el extremo de las raíces ejercen
más control sobre la penetración de la raíz que la resistencia a la penetración. De manera
opuesta, cuando el suelo está seco, la impedancia mecánica aumenta y el desarrollo de la
raíz es controlado por la dureza del suelo.
Generalmente, el 50 porciento del volumen de un suelo franco limoso es ocupado por las
partículas, 30 porciento por agua y el 20 porciento restante por el aire del suelo. La
proporción de aire y agua en el suelo están cambiando continuamente en la medida que
las plantas extraen el agua. Cualquier acción que comprima el suelo, ya sea por el efecto
de las máquinas de cultivo y del trafico de las llantas reduce el espacio poroso, lo cual
resulta en problemas de drenaje interno y poca aireación. Debido a que las partículas del
suelo y el agua no son compresibles, la compactación provoca en primera instancia una
reorientación de las partículas y se reduce el volumen de aire. En algunas ocasiones
cuando las cargas son grandes el agua fluye fuera del suelo como resultado de la
reducción del volumen de los poros. Este efecto reduce el movimiento del agua y del aire
en el suelo y finalmente se tiene una menor capacidad de almacenamiento de agua (Nolte
and Fausey, OSU, boletín AEX- 301)

3. La compactación del suelo se esta convirtiendo en un problema serio en los campos
cañeros, como resultado del uso de máquinas de labranza y equipos de cosecha más
grandes y pesados. Siempre existe el riesgo o la tendencia a laborar los campos en
condiciones de suelo húmedo; especialmente en el valle del río Cauca en donde se cultiva
y cosecha durante todo el año. Los suelos compactados tienen menor volumen de poros,
la infiltración del agua se reduce drásticamente y se requiere de más potencia para
laborarlos. De esta manera, los campos permanecen húmedos y por periodos más largos
retardándose la oportunidad para trabajarlos. Normalmente en estos campos, las raíces de
las plantas no se desarrollan bien afectando negativamente la producción.
Causas de compactación
La compactación de los suelos es un proceso natural cuando ocurren las lluvias. En
primera instancia los suelos se endurecen en la superficie, formando costras, debido a la
energía del impacto de las gotas de lluvia. Los suelos también se compactan de manera
natural al aumentar de peso por el agua almacenada; lo cual causa que los horizontes más
profundos se compriman por efecto del peso del mismo suelo. Los arados de vertedera y
discos operados siempre a la misma profundidad provocan la formación de capas
compactas conocidas como “pie de arado”; el cual es relativamente delgado y puede ser
aliviado al profundizar la penetración de los equipos de labranza (DeJong- Hughes et al
2001)
De otra manera, existe la compactación inducida por el hombre que se hace más evidente
cuando los tractores, vagones, cosechadoras y equipos de labranza son usados en el
campo.
La compactación está directamente relacionada con el peso de las máquinas, tamaño de
las llantas y con la presión de inflado. Mientras los equipos más livianos pueden
provocar niveles similares de compactación en la superficie al de los equipos pesados, las
altas cargas de los vagones con caña causan compactación a mayores profundidades a las
cuales no se puede llegar fácilmente con los equipos tradicionales de labranza.
Definitivamente, el tráfico de las llantas sobre el suelo es la mayor causa de
compactación. El peso de los tractores ha venido aumentando de 3 toneladas en 1940 a 20
toneladas en la actualidad con los tractores de tracción en las cuatro ruedas.
Las ventajas de las llantas agrícolas de alta flotación han estimulado su uso en
condiciones húmedas, resultando en compactación profunda debido a la menor capacidad
del suelo para soportar el peso de las máquinas. La Figura 1, muestra los efectos de la
humedad en la compactación. La misma llanta, con la misma presión de inflado y con la
misma carga causa mayor compactación en el suelo húmedo que en el suelo seco. La
mayor presión superficial sobre el suelo provoca mayor compactación en la capa arable.

4. Figura 1. Efectos de la humedad del suelo en la profundidad de la compactación (Soehne,
1958).
Compactación profunda
La compactación profunda puede definirse como la compactación excesiva, provocada
por los altos pesos de los equipos y máquinas, que ocurre en el suelo a profundidades
mayores que 30 -35 cm de la superficie. A estas profundidades, los equipos de labranza
convencional no pueden llegar fácilmente. La compactación profunda es de gran
preocupación porque es un problema más difícil para resolver (DeJong- Hughes et al,
2001).
Las prácticas de laboreo profundo, como el subsuelo o el cincel, pueden ser usadas para
romper capas compactadas en el subsuelo y para que sean efectivas, los suelos deben
estar secos. El costo de estas labores es alto y su efecto residual puede ser muy corto si no
se eliminan las prácticas que provocaron la compactación.
Las altas cargas sobre las llantas son las culpables de la compactación profunda. Esta
situación se ilustra claramente en la Figura 2, elaborada por Soehne, 1958. En esta figura
se muestran diferentes referencias de llantas que resultan en presiones superficiales de 12
psi. En la medida que la llanta es mas grande el área de contacto con el suelo es mayor y,
a pesar de las mayores cargas, la presión superficial se mantiene igual. Sin embargo, se
puede notar una mayor profundidad de compactación en la medida que se aumenta la
carga sobre la llanta, a pesar de ser de mayor flotación. En este caso la compactación
superficial es insignificante; las mayores cargas se manifiestan como mayor
compactación a mayor profundidad.
En general, cuando la carga sobre los ejes supera el valor de 10 toneladas, la profundidad
del suelo compactado puede sobrepasar los 40 cm, a esta profundidad es muy difícil que

5. lleguen los equipos normales de labranza. La mayor carga sobre los ejes provoca
compactación a nivel del subsuelo.
Figura 2. Profundidad de la compactación en función de la carga sobre los ejes de las
llantas (Soehne, 1958).
Presión de inflado
La distribución de la presión de las llantas de los tractores y vagones sobre la superficie
del suelo depende de las características de las llantas o de la oruga y de las condiciones
de la superficie del suelo. Soehne citado por Chancellor (1976), encontró que la presión
promedio ejercida por una llanta en una superficie firme, es aproximadamente igual a la
presión de inflado de la llanta. Cuando se aplica una carga a una llanta, la presión de
inflado permanece constante mientras que la llanta se deforma para ocupar una mayor
superficie de contacto, compensando por el aumento de la carga. De otra manera, cuando
la carga permanece constante y la presión de inflado se reduce, la llanta se aplana
estableciéndose una mayor área de contacto.
La presión de inflado de las llantas agrícolas es el factor primario que determina el nivel
de compactación alcanzado por el suelo superficial. Al seleccionar llantas de mayor
diámetro con menor presión de inflado o con el uso de llantas duales, un tractor de 200
HP puede causar una compactación superficial similar a la de un tractor de 50 HP. A
medida que el tractor es más pesado se provoca compactación a mayor profundidad que
con un tractor liviano.
Carga sobre el ejeCarga sobre el eje

6. Compactación con orugas
El uso de vehículos montados en orugas parece ser la mejor opción para reducir la
compactación, especialmente en suelos de textura fina. Orugas con ancho de la estera
entre 35 y 50 cm resultaron en presiones superficiales promedias entre 14 y 28 Kpa
(Soehne et al 1958 a y b). A pesar del alto costo de las orugas y de las restricciones para
su desplazamiento en las carreteras, los tractores montados en orugas son muy utilizados
en la preparación de suelos. Actualmente, la mayoría de las cosechadoras de caña vienen
con la opción de orugas metálicas o de llantas de caucho. En los lugares donde la caña se
cosecha en periodos húmedos, los vagones con orugas podrían ser una opción para
reducir los daños al campo por compactación y deformación de la superficie del suelo.
Los tractores enllantados son de uso común en las fincas por su maniobrabilidad y
facilidad para manejarlos en un amplio rango de velocidades (Figura 3). Los tractores con
orugas poseen características deseables, tales como la mayor capacidad de tracción por
unidad de peso de la máquina, un menor coeficiente de resistencia al rodamiento en el
campo, y menor hundimiento en suelos húmedos con menor capacidad portante (Koleen
y Kuiper, 1983). Las orugas pueden resultar en presiones superficiales que varían entre 5
y 8 psi, dependiendo del ancho de la oruga y de la longitud y peso del tractor. Las llantas
radiales pueden ejercer una presión de 1 a 2 psi por encima de la presión de inflado de la
llanta. Por ejemplo, si una llanta radial es inflada con una presión de 6 psi, la presión que
la llanta ejercería sobre el suelo sería de 7 a 8 psi.
Figura 3. Uso de orugas de caucho y llantas de alta flotación en tractores agrícolas para
reducir la compactación (DeJong- Hughes et al, 2001).
Pases repetidos
En el sistema de cosecha semi – mecanizada la caña se corta manualmente. La caña
cortada es colocada en hileras o chorras de manera perpendicular a la dirección de los
surcos y posteriormente es cargada usando máquinas alzadoras. Durante la operación de
cosecha comercial no se sigue un patrón de tráfico definido de los equipos de transporte,
lo cual resulta en pases repetidos de la alzadora, tractor y de los vagones sobre la misma
área. Cuando la caña se cosecha mecánicamente, las llantas u orugas de la combinada de
un surco y los vagones transitan dos veces sobre el mismo entresurco, creando un efecto
aditivo de compactación con cada pase adicional de las máquinas.

7. El tráfico repetido de las máquinas sobre el mismo sitio del campo tiende a resultar en
mayores presiones de contacto en la superficie del suelo; mientras que, a mayor
profundidad en el perfil del suelo, se encuentran diferencias pequeñas en las presiones
transmitidas durante la ejecución del primer y segundo pase de las llantas (Reed et al
1959). Cuando al mismo volumen de suelo se le aplica de manera repetitiva la misma
fuerza, la porosidad decrece de manera diferencial en la medida que se aumenta el
número de veces que se aplica la fuerza. De manera análoga, al incrementar el número de
pases de la misma llanta los incrementos en la compactación son menores. Al pasar una
llanta por segunda vez sobre la misma huella el rodamiento de la llanta se mejora, debido
a que en el segundo pase la llanta encuentra un suelo más firme (Koleen y Kuipers 1983).
Los suelos que están sueltos antes del tráfico, muestran un gran incremento de la
densidad después del primer pase de las llantas, el cual se hace menor con los pases
subsiguientes. De otra manera, después del primer pase de los equipos el incremento de la
compactación con los pases siguientes es mínimo (Sohane et al 1981 a y b).
Tráfico controlado
Últimamente se ha hecho mucho énfasis en la necesidad de establecer zonas de tráfico
permanente con el fin de reducir el porcentaje de área de cultivo afectada por la
compactación de la capa arable. Al tener zonas de tráfico permanente o definido se tendrá
una mayor profundidad de compactación en una fracción del campo solamente.
En el caso del cultivo de la caña, la mejor estrategia consiste en acomodar las trochas de
los equipos, tractores y vagones para que transiten por el centro de las calles sin afectar el
surco de caña. En este sentido la industria ha evolucionado y hoy en día la mayoría de los
equipos se ajustan al espaciamiento de 1.75 m. Por otra parte, Cenicaña ha venido
explorando la siembra en “Surco Doble Modificado” en la cual se establece una zona de
tráfico permanente, por donde transitan los vagones cargados con caña sobre los residuos
verdes, amortiguándose así el efecto de la compactación sobre el suelo. Al concentrar el
tráfico de los vagones en una zona alejada de los surcos de caña se ha observado un mejor
desarrollo de la caña. El sistema sigue siendo investigado con el fin de nivelar la
producción de las plantillas que ha sido menor por efecto de la menor densidad de
siembra por hectárea.
Efectos de la compactación
El efecto negativo de la compactación en la producción no siempre es muy claro. En
aquellos años en que las lluvias son abundantes o se aplican riegos frecuentes el impacto
negativo de la compactación en el desarrollo del cultivo no es tan evidente. Sin embargo,
en los años secos con menor disponibilidad de agua para las plantas, los suelos
compactados se estresan rápidamente afectando su producción. Estudios realizados en
Indiana, Wisconsin y Canadá, referenciados por la Universidad de Wisconsin en la

8. publicación A3367, muestran claramente el efecto del nivel de la compactación en la
producción de maíz (Figura 4). El impacto negativo de la compactación en la producción
esta ligado al tipo de suelo. Los suelos franco-limo-arcillosos se afectan más que los
franco- limosos. Generalmente, en la medida que las partículas del suelo son más
pequeñas (finas) la compactación reduce mucho más la producción.
Figura 4. Efectos negativos de la compactación en la producción de maíz. (University of
Wisconsin, Publicación A3367).
RECOMENDACIONES DE MANEJO
1. La compactación es mayor en suelos húmedos.
2. No transite sobre suelo húmedo al menos que sea indispensable.
3. La compactación en la superficie del suelo es función de la presión de contacto
que debe ser inferior a 100 kPa.
4. Use llantas radiales de alta flotación infladas a la presión mínima de trabajo.
5. Evite el uso de equipos pesados que provocan compactación profunda.
6. Elimine prácticas de laboreo innecesarias.
7. Use equipos de multilabor.
8. Las trochas deben coincidir con los espaciamientos de siembra.
9. Todas las máquinas deben tener la misma trocha.
10. Evite cargas superiores a 10 toneladas en cada eje.
11. La compactación profunda es difícil de corregir.

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