Revista Científica UDO Agrícola Volumen 4.
Número 1. Año 2004. Páginas: 53-65
Las rastras a discos, características
ingenieriles, agronómicas y sus
implicaciones físicas en el Nororiente de Venezuela
Disk harrows, engineering and agronomic characteristics and its physical
implications in the
northeast of Venezuela
Américo J. Hossne G.
Departamento de
Ingeniería Agrícola, Escuela de Ingeniería Agronómica, Universidad de Oriente.
Dirección de correos: Américo Hossne, Apartado Postal 414, Maturín, Monagas,
Venezuela 6201-A. Email: americohossne@cantv.net
RESUMEN
Las rastras a discos son ampliamente utilizadas en
todo
Palabras
Clave: Labranza
cero, friabilidad, labranza primaria, PERT, tiempo oportuno de operación.
ABSTRACT
Disk harrows are
broadly used in the whole Northeastern Venezuelan area, as much for the primary
tillage as for the secondary. The disk harrows is the most popular agricultural
mechanical configuration in the field of this Country; it is employed for the
primary tillage, preparation of seed beds, incorporation of lime, blended of
fertilizer and soil, seeding, fire trails, crusher, cutter and incorporation of
vegetable remains, mechanical weed control, cultivation works, etc.. The
conventional process of soil preparation in the Northeastern Area is product of
the climatic conditions where it is not possible to have the operational
opportune time and the good humidity of preparation to carry out the tillage
efficiently. The primary tillage is not carried out in the savanna areas due to
the timeliness factor, friability and that the agronomic contribution is not
justified in these kaolinitic soils. The general objective consists on the
evaluation of the disk harrows with the purpose of appreciating some
engineering and agronomic parameters that govern its process in decisions
taking. The specific objectives are conformed in: (a) The engineering uses:
draft and power (P) requirement, soil humidity, apparent density, speed,
effective capacity, efficiency, theoretical work width (ACT), energy
consumption, weight per disk (W/disk) and work depth, and (b) The agronomic
ones: fertilization, weed control, yield, mineralization of the organic matter,
pH, plague and illnesses control, erosion, and root growing. Among the
engineering results the soil humidity for tillage should be around between the
field capacity and the plastic limit, the efficiency in 75%, the effective
capacity in 1,79 ha/h, a tillage speed of
Key words: No-tillage, primary tillage, friability, PERT, timeliness factor.
INTRODUCCIÓN
En 1943, cuando William
Faulkner (1897-1962; Premio Nobel de Literatura 1949) lanzó su crítica al arado
en su libro Plowman’s Folly; recibió poco soporte de los científicos cuando
dijo “Nadie ha avanzado razonamientos científicos del porqué arar” (Phillips y
Young, 1973). La rastra a discos alcanzó su popularidad en la última parte del
siglo 19 y las investigaciones sobre uso, aplicabilidad, diseño, etc.
comenzaron alrededor de 1916. En los
Estados Unidos durante los años 1950-1959 el arado convencional empezó a ser
reemplazado por el arado a cincel, rastra a discos y otras formas de labranza
(Phillips et al 1973). A pesar
del avance significativo del control químico de las malezas, el diseño de
sembradoras directas y la experticia de los agricultores, la siembra directa no
produce siempre los rendimientos equivalentes al sistema convencional (Bodet et al, 1976; Colmes, 1976; Ellis et al, 1982) citados por Stengel et al (1984). Al contrario, como sucede
en las áreas tropicales y semiáridas, el aumento de la densidad en los suelos
puede presentar problemas serios durante la labranza, en particular en relación
a la infiltración, aspereza, germinación, penetración radical, aireación, etc.
(Aylmore y Sills, 1982).
Muchos estudios que
envuelven prácticas tales como arado, cincelado y el dinamitado fueron
conducidos desde los alrededores de 1800 hasta la mitad de los 1900. Esos
estudios; sin embargo, a menudo dieron resultados inconsistentes e inconclusos
(Unger y Kaspar, 1994). Esto ha sido
atribuido a las propiedades de la capa arable en cuanto a transferencia de
agua, aireación y el crecimiento radical inhibido por la compactación; sin
embargo, los cambios inducidos en los constituyentes del suelo como la materia
orgánica, podrían fortalecer la posibilidad de mejorar las condiciones del
suelo después de sucesivos años de la cero labranza. Según Soane y Ouwerkerk
(1981) la cantidad y tipo de labranza requerido en una situación depende de la
cantidad y tipo de tráfico impuesto en el suelo durante la siembra anterior.
Los requerimientos de fuerzas para rastras a discos grandes, muestran que el
diseño óptimo y las condiciones de operación son influenciados linealmente por
la geometría del disco y el aumento de la velocidad. Se considera que cuando es
utilizada como un apero de labranza primaria reduce la compactación del suelo a
la profundidad de operación, en la zona son utilizadas como tal y a la vez para
la preparación de camas para la siembra, por desmenuzar los terrones, corta
fuegos, controlar malezas, para incorporar cal, fertilizantes, herbicidas y la
incorporación de cualquier tipo de material al suelo.
La labranza convencional
para realizarla es muy compleja debido a las condiciones de humedad óptima
necesarias; y además, los tiempos oportunos operacionales son muy cortos,
creando cuellos de botellas en el proceso productivo. Todo esto involucra altos
costos y existe la necesidad de evaluar su actividad agrícola con fines
comparativos. El objetivo consiste en una evaluación ingenieril y agronómica de
las rastras a discos en la zona Nororiental de Venezuela, con el fin de poder
contar con fuentes de datos, conceptos generales y específicos para la toma de
decisiones en el uso adecuado, relacionadas todas con el empleo de este apero,
el cual seguirá siendo utilizado por mucho tiempo; sino como apero de labranza,
entonces en las labores de enmienda.
MATERIALES Y
MÉTODOS
La información utilizada en el proceso evaluativo se obtuvo mediante
encuestas realizadas en los mercados comerciales, organismos del Estado,
empresas agrícolas privadas y asociaciones agrícolas. Para ello se utilizaron
planillas estructuradas de forma de obtener la mayor información posible de
cada organismo. Se hicieron treinta y
dos contactos.
Se estimaron algunos parámetros ingenieriles y características técnicas:
capacidad efectiva, eficiencia, índices de suelo, tipo de discos, número de
discos, tamaño de los discos, peso de la rastra (W), tipo de enganche, velocidad, ancho de corte
teórico, consumo energético en kW-h/ha, profundidad de trabajo (h), humedad del
suelo (w), requerimiento de tiro, requerimiento de potencia y formación de
costras. Agronómicamente se contemplaron: Fertilización, pH, materia orgánica,
control de maleza, protección contra la erosión, volumen de enraizamiento,
rendimiento, control de plagas y enfermedades. Estas informaciones fueron
obtenidas en las encuestas. Se realizó un análisis de la mínima labranza, la
labranza convencional, la labranza cero con la presencia de la rastra. Se
estableció el PERT para facilitar las comparaciones y análisis de los
diferentes caminos utilizados en el proceso.
Se realizó un estudio para comparar el requerimiento de potencia versus
humedad y profundidad de labranza en los suelos de sabana. Se ubicaron al azar
9 parcelas de
RESULTADOS Y
DISCUSIÓN
Requerimientos
Ingenieriles
El Cuadro 1 muestra que alrededor del 70 % de las rastras utilizadas,
promedio de la encuesta, en
|
Cuadro 1. Existencia y
algunas características técnicas de las rastras en el Nororiente de Venezuela
para una población encuestada de 635 rastras a discos. |
|||||||||
|
Número de discos |
10-12-14 |
16 |
18 |
20 |
24 |
28 |
32 |
36 |
40-44-48-56 |
|
Existencia relativa por tipo en Venezuela (%) |
17,34 |
11,87 |
11,87 |
15,82 |
11,87 |
11,08 |
8,71 |
8,71 |
2,37 c/u |
|
Diámetro (pulgadas y mm) |
20 (508) |
22 (558,8) |
24 (609,6) |
26 (660,4) |
28 (711,2) |
26 (660,4) |
26 (660,4) |
26 (660,4) |
26 (660,4) |
|
Grosor (mm) |
7,938 |
6,35 |
4,763 |
3,97 |
3,97 |
4,763 |
4,763 |
6,35 |
7,938 |
Entre
los tipos de discos, existen los normales cóncavos, lisos o dentados, de
Cuando la rastra a disco es utilizada como
apero de labranza secundaria a humedades por debajo del punto de marchites,
pulveriza a la profundidad de operación; sin embargo, compacta el suelo
inmediatamente debajo de la profundidad de operación con el uso repetido,
debido a que el peso es sostenido por un área de contacto muy baja. Esto es
normal en las sabanas y muchas otras áreas con la misma ecología, en donde la
compactación es también causada al caer las lluvias sobre las capas secas
rastreadas, la cual es la forma común de hacerlo por el problema del tiempo
oportuno de operación, ocasionando las costras. Es de remarcar que los suelos con alto contenido de arenas son altamente
susceptibles a la compactación. La compactación del suelo es menor en
suelos arcillosos y en suelos con alto contenido de materia orgánica Arkin et al (1981); ASAE Monograph (1971). La
profundidad de las rastras a discos tiende a disminuir cuando la velocidad se
acerca a
El Cuadro 2 presenta algunos
requerimientos ingenieriles en el uso de las rastras a discos en
|
Cuadro 2. Algunos parámetros ingenieriles
evaluados para las rastras a discos en Venezuela. |
|
|
Tiro
por ancho de corte (kn/m) |
52,66 |
|
Velocidad (km/h) |
8,16 |
|
Capacidad efectiva 75% de
eficiencia (ha/h) |
1,79 |
|
Precio por ancho de
trabajo ($/m) |
1.448,31 |
|
Consumo energético (kw·h/ha) |
9,27 |
|
Peso (kg/cuerpo) |
75,86 |
|
Profundidad promedio (mm) |
115,26 |
|
Potencia (kw/disco) |
2,73 |
|
Potencia
(kw/m) de ancho de corte |
23,23 |
|
Potencia (kw/kg) |
0,0362 |
|
kw/mm
de profundidad |
0,27 |
|
Tiro (kn/disco) |
6,19 |
|
Eficiencia (%) |
75 |
|
Ancho
de corte aproximado (m/disco) |
0,118 |
La Figura 4 muestra el requerimiento de
potencia en el rastreo versus la humedad del suelo y la profundidad de labranza
en los suelos de sabana. Se observa como el mayor requerimiento de potencia es
para la humedad y la profundidad máxima. Este resultado era de esperarse al
considerar que la profundidad de labranza o de cualquier implemento agrícola
que se realiza al suelo es función fundamentalmente de la humedad y de su peso.
El análisis de regresión paso a paso para la función P = f(w, h, w*h), el
efecto combinado w*h es el de mayor influencia sobre el requerimiento de
potencia en el rastreo, produciendo la función P = 7,47 + 0,187 * w*h para un r2
= 0,993 (p ≤ 0,000) y para el efecto combinado w*h (p ≤ 0,000).
León (1978) al utilizar experimentalmente una rastra de 18 discos de tiro
tandem en V lateral, un peso de
Passelegue (1963) indica
que las rastras a discos en V requieren una potencia entre
McGarry y Daniells (1987)
analizando un suelo Vertisol con textura arcillosa uniforme, encontraron que al
preparar el suelo seco disminuyó mayormente el volumen que cuando preparado
húmedo es decir mayor contracción y que al prepararlos húmedos
significativamente disminuye en donde se sucede la contracción natural; es
decir, reduce altamente el volumen de poros estructurales. McGarry 1990 en su
trabajo de compactación de suelos y crecimiento del algodón en un vertisol,
concluye que la estructura degradada del suelo fue causada al preparar la cama
para la siembra con el suelo demasiado húmedo. Arriaga et al (1989) citado por Bravo (2002) en sus conclusiones agregan
que la densidad aparente aumentó en el cultivo de sorgo a 1,57 Mg/m3
en comparación con la labranza conservacionista que registró 1,39 Mg/m3.
Unger y Kaspar (1994) expusieron que las rastras a discos tienen poco valor en
el aflojamiento de las subsuperficies compactadas en el suelo; en realidad, su
uso a menudo es la causa de zonas compactadas. Los suelos compactados son
considerados inhibidores de las extensiones radicales y eventualmente las
raíces no estarían en capacidad de suplir suficiente agua o nutrientes, y el
crecimiento es reducido (Morris y Daynard 1978; Barraclough y Weir 1988; ambos
citados por Passioura 1991).
Estos problemas según Passioura (1991)
son evidentes si el pie de arado está presente. Greacen y Sands (1980)
establecen la importancia de entender la mecánica para situaciones particulares
en el aliviado de la compactación con procesos de labranza. Cuando el suelo ha
sido degradado mostrado por una reducción de la materia orgánica, es posible
que el estado de compactación en equilibrio con fuerzas naturales, serían
crítico en el suelo. Los efectos del laboreo en el aflojado del suelo serían
poco duraderos y podría ser contra productivo. Cuando es utilizada como un
apero de labranza primaria reduce la compactación del suelo a la profundidad de
operación. Cuando es utilizada como apero de labranza secundaria, pulveriza a
la profundidad de operación; sin embargo, compacta el suelo inmediatamente
debajo de la profundidad de operación. Esto es debido a que la rastra a discos
necesita mucho peso para lograr su profundidad. Este peso es soportado por un
área muy pequeña de la hoja del disco. Con el uso repetido produce compactación
debajo el área de operación, ASAE Monograph (1971). Baber et al (1972) citando a Trouse y Baber (1965, pp. 113) expusieron
que las rastras forman el pie de arado sobre todo cuando hay humedad suficiente
para la compactación. Esto impide la infiltración y el desarrollo radical.
Ellos presentaron que los efectos de compactación por tractores, se sucedieron
para los contenidos de humedad cerca de la capacidad de campo. La humedad
edáfica que se recomienda para el uso de la rastra a discos debe estar entre la
capacidad de campo y el límite plástico (Salazar, 1999). En los suelos de
sabana del Estado Monagas de acuerdo a Salazar (1999) el límite plástico está
entre el 13 % y 14 % y la capacidad de campo entre 11 % y 13 %.
Requerimientos Agronómicos
El
Cuadro 3 presenta varias características agronómicas implicantes del uso de las
rastras a disco haciendo muestra de los beneficios y adversidades producidas. La contribución remarcada de este apero
agronómicamente consiste en el control mecánico de malezas en forma rápida,
dejando el área lista para la siembra convencional.
|
Cuadro 3. Algunos parámetros agronómicos y
resultados favorables e infavorables evaluados en el uso de las rastras en |
|
|
Mayores pérdidas por lixiviación |
Acelera la mineralización o descomposición de los
fertilizantes |
|
Mayor reproducción de malas hierbas que no son eliminadas de raíz |
Eficiente control de maleza |
|
Lixiviación de los cationes esenciales: Ca++,Mg++,
Na+, K+ y NH4+ |
Acelera la mineralización de la materia orgánica |
|
No hay control total de plagas. Ejemplo o controla el gusano blanco (coleóptero) (9) |
En la aplicación de cal, la labor debe hacerse lo más
profundo para favorecer el aumento del pH |
|
No controla malezas en los cereales de granos pequeños, no controla Phytophtora, Fusarium, Rhizoctonia |
Menor incidencia en maíz de gusanos cortadores, gusanos negros
y pulgones en la raíz. Destrucción de hábitat y reservorios. Eficiente
control de babosas |
|
Acelera la erosión |
Control de esclerocio meridional del maní Control de la
quema bacteriana, mal de esclerosio de la soya. Elimina reservorios |
|
Mayor resistencia al desarrollo radicular. Las raíces son más gruesas
y menos abundantes |
Disminuye la capacidad de campo en suelos arenosos y franco arenosos |
|
Bajos rendimientos |
Disminuye la infiltración en los suelos arenosos y franco arenosos |
|
Aumenta la temperatura del suelo |
No favorece el estado de los nutrientes del suelo |
|
Disminuye el contenido de materia orgánica |
Aumenta la densidad aparente en los suelos arenosos y franco arenosos |
|
Produce substratos duros |
El volumen específico del suelo es el más sensitivo a la acción de
rastreo en los suelos arenosos y franco arenosos |
|
No es eficiente en la mezcla de herbicidas con el suelo |
Aceleración en la degradación |
|
Deja los suelos con escasa cubierta vegetal dejándolos a la
inclemencia de todas las acciones artificiales y naturales |
|
El uso común es debido al fácil manejo en
conjunto con la aplicación de cal y al uso de fertilizante. Sin embargo, todo
esto en función del deterioro agronómico e ingenieril del suelo y el alto costo
de productividad; al respecto según Mayfield et al (1978) controla pobremente la maleza cuando se utiliza
mezclando herbicidas, un pase de equipos rotatorios mezcla herbicidas mejor que
dos pases cruzados o paralelos de rastras a discos. La labranza secundaria
después del arado es más probable que cause desajustes físicos al laboreo. Se
recomiendo el mínimo de los procesos secundarios, Brady (1974). Los discos de rastras pueden ser lisos o dentados, los
lisos mezclan y los dentados además cortan restos vegetales. El cuerpo de
discos delantero usa discos dentados en especial en terrenos con muchos restos
de plantas. Reed (1974) hizo observaciones sobre la lixiviación, mineralización,
degradación y erosión producida por las rastras. López y Jesús (1980) hicieron observaciones
sobre la poca eliminación de malas hierbas que no fueron eliminadas de raíces.
Pérez
(1971) observó una mayor resistencia al desarrollo radicular. El rastreo puede
producir bajos rendimientos Landinez (1978); García (1956). Lozano (1966)
consideró que el rastreo produce eficiente control de malezas. Landinez (1978) realizó estudios sobre el efecto de la
intensidad de la mecanización en la preparación del suelo para el cultivo del
maní, encontrando que la labranza no tiene efecto estadístico significativo
sobre el rendimiento de frutos y almendras. Investigaciones hechas por Taylor et al (ASAE, Monograph, 1971) en más de
2000 referencias bibliográficas no encontraron “efectos positivos”
significativos de la labranza. McGarry (1988) encontró que el volumen
específico de poros llenos de aire de los suelos mecánicamente labrados con un
41 % al comienzo de la contracción con más poros llenos de aire que los suelos
bajo labranza cero y que la labranza produjo mejor estructura del suelo que la
labranza cero.
Los suelos de sabana por su contenido de arcillas
caoliníticas son adecuados para la labranza convencional. En sus conclusiones
Stengel et al (1984) exponen que
suelos con bajo contenido de arcilla y alta proporción de arena y limo fueron
identificados como suelos problemáticos para la labranza cero; sin embargo, el
posible aumento de la materia orgánica a través de la implantación de la
siembra directa podría mejorar la opción. Según Franklin et al (1973), citado por Soane y Ouwerkerk (1981), la presencia de
aún una pequeña cantidad de materia orgánica puede tener una influencia
apreciable en proteger los suelos de la compactabilidad. Crovetto (1992, pp.
239) expone que el exceso de laboreo y la consiguiente disminución de la
materia orgánica puede significar una pérdida de OH- y con ello un aumento en la acidez del suelo; Esto
deja los suelos sujetos a lixiviación de sus cationes útiles. Crovetto (1992,
pp. 234) reporta que el cultivo mecánico del suelo favorece la formación de
macrosporas y con ello el desarrollo radical y vegetativo de las plantas,
aunque sólo en los primeros meses de su evolución. La compactación y por ende
la disminución de la porosidad de los suelos bajo cultivo mecánico se inicia en
el mismo momento que se termina la siembra. Agrega que un suelo labrado con
escasa cubierta vegetal será compactado por las gotas de lluvia y por los pasos
con maquinarias agrícolas durante el desarrollo de las plantas. Anexa que la
única defensa que tiene el suelo contra la compactación es evitar su labranza y
mantener los rastrojos sobre él. Unger y Kaspar (1994) exponen que los
horizontes compactados que impiden el desarrollo radical puede ser debido a
capas densas naturalmente o el resultado de las fuerzas aplicadas al suelo por
la repetida labranza. Para aliviar estas condiciones adversas, muchos estudios
relacionados con labores de arado, cincelado y dinamitado se condujeron desde
los años
La importancia de distribuir el abono y los
fertilizantes a través de un mayor espesor de suelo en vez de mezclarlo con los
primeros centímetros de espesor, esta relacionada con la labranza como método
utilizado para incorporar y mezclar fertilizantes; las rastras a discos
realizan una eficiente labor en cuanto a la mezcla y distribución; sin embargo,
ocasionan pérdidas de ciertos fertilizantes por volatilización y lixiviación,
lo que resulta ser ventajoso para ciertos cultivos de ciclo corto pero no así
para otros cultivos de ciclo largo. Nieves et
al (1996) en sus conclusiones manifestaron que un número mayor de colonias
de microorganismos fueron eliminadas por el rastreo. Hendrix et al (1986), citado por Lee y
Pankkhurst (1992) al comparar alimentos de origen de detritus en la labranza
convencional y labranza cero; concluyeron que en la labranza convencional en
donde los restos vegetales fueron mezclados en las capas superiores del suelo,
la mineralización inicial fue predominantemente mediada por bacterias; las
bacterias fueron alimentadas por protozoarios y nemátodos bacterivorous. En la
labranza cero, la materia orgánica derivada de la cobertura vegetal fue
concentrada cerca de la superficie del suelo y que la mineralización inicial
fue mediada por hongos.
La labranza secundaria después del arado
es más probable que cause desajustes físicos al laboreo. Gerik y Morrison
(1984) hacen notar que la labranza conservacionista como la labranza cero ha
mostrado tremendo potencial para el control de la erosión. Informes han
sugerido que al eliminar la labranza puede aumentar el contenido de humedad,
mejorar la infiltración, disminuye la temperatura del suelo y altera el estado
nutricional. Pobre control de maleza cuando se utiliza mezclando herbicidas.
CONCLUSIONES
1. La rastra a discos
es el apero casi exclusivamente utilizado en la labranza en
2. Las rastras a
discos en V, tandem o excéntricas son las más utilizadas en
3. Las rastras a
discos ocasionan ruptura del condicionamiento físico del ambiente edáfico. La
contribución física desaparece o empeora con las primeras lluvias.
4.
En
5.
El control mecánico de las malezas se logra
eficientemente a costa del deterioro del suelo agrícola, sobre todo en los
suelos arenosos caoliníticos.
6.
Máximo dos pases cruzados favorece el rompimiento de
los terrones al orientarse en el primer pase. Si es necesario el encalamiento,
un pase para el control de maleza y un segundo para la incorporación de cal. La
labor debería realizarse a humedades cercanas a la humedad óptima de
compactación.
7.
Las etapas PERT en el proceso convencional de siembra
son demasiadas, lo cual crea problemas en el tiempo oportuno de operación. Esto
origina cuellos de botella influyendo en la productividad, la labor de cosecha
y aumenta los costos
8.
Poco control de malezas cuando se utiliza en la
incorporación de herbicidas.
9.
Velocidad de laboreo recomendada debe estar
alrededor de los
10.
Profundidad adecuada está en función del peso,
textura del suelo y la humedad edáfica de friabilidad. La profundidad común por
efecto de diseño se encuentra entre los
11.
Si para el 2010 en los Estados Unidos el 90 % de las
fincas utilizarán la labranza cero, en
12.
Los suelos de sabana son problemáticos para la
introducción de la labranza cero; pero con procesos bien implementados por tres
a cuatro años y la contribución al aumento de la materia orgánica se pondría a
funcionar la labranza conservacionista.
13.
Las rastras más utilizadas se encuentran entre
14.
En los suelos de sabana la labor de rastreo
físicamente favorece el posible buen acondicionamiento por poco tiempo en el
proceso del cultivo. Las condiciones retornan iguales o peores a la etapa
inicial.
15.
Las rastras con discos de doble acción, con
perforaciones en el área cónica, lisos y dentados pulverizan mejor el terreno;
no obstante, no son utilizadas en
AGRADECIMIENTOS
El autor desea expresar su agradecimiento
al Consejo de Investigación de
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Página diseñada por Prof. Jesús Rafael
Méndez Natera
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