Evaluación de actuador hidroneumático Twin Force para cuerpo de siembra
Por: Fernando M Scaramuzza; Diego D Villarroel; Silvia M Olivo -EEA INTA Manfredi, Córdoba, Argentina.
Introducción
En maíz (Zea mays, L.), la intensidad de la competencia intra-específica por recursos aéreos o edáficos determina el grado de variabilidad poblacional, modulando la generación del rendimiento del cultivo. Sin embargo, pocos estudios analizan el efecto de que frecuentemente se presenta desuniformidades en la distribución de plantas en lotes de producción extensiva manejados en siembra directa.
En este sentido, el éxito de una buena siembra será aquella donde la diferencia entre la cantidad de plantas posibles de obtener y las emergidas es mínima, la separación (plano horizontal) y profundidad (plano vertical) entre ellas es uniforme y el tiempo transcurrido para emerger es el mínimo (Maroni y Gargicevich 2006).
Las deficiencias en el funcionamiento de algunos de los componentes de las máquinas sembradoras, sobre la distribución en el plano horizontal y localización en el plano vertical de las semillas en el suelo, especialmente con velocidades excesivas de siembra (superiores a 8 km/h) y semillas irregulares, provocan una distribución anormal de plantas en la línea de siembra.
“Variaciones en la profundidad de siembra, contacto irregular entre suelo y semilla, deficiencias de los órganos de corte y abre surco, vigor de la semilla y/o bajas temperaturas causan variaciones en la emergencia y desarrollo inicial generando la competencia entre plantas de la misma especie (desuniformidad temporal)”
Habitualmente en situaciones de suelos húmedos se tiende a disminuir la profundidad de siembra, lo cual requiere menor esfuerzo al tractor lo que permite aumentar la velocidad de siembra y disminuir el consumo de combustible. La combinación de escasa profundidad de siembra y elevada velocidad favorecería un incremento en la desuniformidad temporal debido a un deficiente copiado del terreno y funcionamiento de la placa distribuidora de semilla (Scaramuzza y col., 2011).
El efecto de la desuniformidad de plantas sobre el rendimiento del cultivo de maíz está asociado a la disponibilidad de recursos por planta (Andrade y col., 1999; Vega y col., 2001).
Antecedentes de Bragachini y col. (2002), en un ensayo realizado con una sembradora neumática en EEA INTA Manfredi bajo condiciones normales de producción y evaluando la respuesta del rendimiento a la velocidad de siembra, se estableció un desvío estándar (DE) de 7,7 y de 12,4 cm al pasar de 6 a 9 km/h., provocando una disminución del rendimiento de 660 Kg/ha con un rendimiento promedio de 10.000 kg/ha.
Los sistemas estabilizadores de cuerpo de siembra tienen como objetivo controlar las oscilaciones del cuerpo sembrador, y al mismo tiempo ejercer una presión constante sobre los distintos terrenos a sembrar. Esto garantizaría que el depósito de las semillas en el fondo del surco se realice homogéneamente en distancia y profundidad. Además de lograr una profundidad de siembra apropiada y estable, limita la compactación en el surco favoreciendo el posterior desarrollo radicular de la plántula. En relación a lo anterior, Vélez y col. (2013) evaluando dos sistemas de copiado de terreno (resorte e hidroneumático) y dos profundidades de siembra (3 y 6 cm) encontraron que el sistema hidroneumático en siembras a 6 cm de profundidad, presentó un mayor rendimiento y mejor calidad de siembra tanto en el plano horizontal como vertical
En el trabajo anteriormente mencionado, la siembra se realizó a 6 km/h, por lo que se desconoce el impacto sobre la calidad de siembra y en consecuencia el rendimiento que se podría lograr a mayores velocidades de siembra (i.e. 9-12 km/h), incrementando por un lado la exigencia del copiado controlado y por otro, determinar si el sistema hidroneumático permite incrementar la capacidad operativa de la siembra sin impactar negativamente sobre el rendimiento final obtenido, respecto al cultivo sembrado con velocidades consideradas recomendable.
Por lo tanto, el objetivo del ensayo fue evaluar el efecto de la velocidad y profundidad de siembra sobre la distribución espacial en diferentes planos y su impacto en el rendimiento final, con dos sistemas de estabilización de cuerpo de siembra directa, resorte y twin force, para un determinado material genético de maíz, en secano y siembra de segunda.
Materiales y Métodos
La siembra del ensayo se llevó adelante el 22 de diciembre de 2020. Para este ensayo se utilizó una sembradora de siembra directa AGROMETAL de 12 cuerpos, 52 cm de distancia entre líneas. La misma se acondicionó con 6 cuerpos equipados con Resorte Tradicional (R) y el resto de los cuerpos con los actuadores hidroneumáticos Twin Force (TF). Se utilizó un tractor NH T7 215 de 191 CV equipado con pantalla Intelview IV, piloto automático y señal correctora Center Point.
El propósito de dividir la sembradora con ambos sistemas, radica en afectar el estudio a las mismas variables que puedan incidir en los tratamientos al momento de la siembra.
El ensayo se realizó utilizando el híbrido P2089 VYHR, contemplando la rotación de cultivos planificados para el lote 23 de la EEA INTA Manfredi y debido a la falta de precipitaciones tempranas, la siembra se realizó en fecha de siembra de segunda. La profundidad de siembra propuesta fue de 5 cm, indicada para la disponibilidad de humedad al momento de realizar el ensayo. La densidad de siembra fue de 3,4 semillas/metro o 65 semillas/ha.
Las prácticas de manejo del cultivo fueron las mismas que se utilizaron en los lotes de producción de la EEA. Por otro lado, la fertilización se realizó en base a las necesidades y manejo del lote, con una fertilización inicial de fosfato monoamónico MAP + Zn aportando 36 kg/ha de Nitrógeno a la siembra, posteriormente y en estado V8 se fertilizó con Sol Mix 80 20 aportando 65 kg/ha de Nitrógeno.
1. Diseño experimental y análisis de datos
Se utilizó un diseño completamente aleatorizado con arreglo factorial. Los factores evaluados fueron: velocidad de avance y sistema de estabilización de cuerpo de siembra. A cada factor se le asignaron diferentes niveles; el factor velocidad de avance se evaluó con tres niveles (6, 9 y 12 km/h), sistema de estabilización de cuerpo de siembra; dos, niveles Resorte (R) y Twin Force (TF). Las combinaciones antes mencionadas arrojan un total seis tratamientos y realizaron tres repeticiones.
Las variables evaluadas se analizaron estadísticamente con el software Infostat y las comparaciones múltiples post hoc fueron ajustadas, en el caso de ser necesario, mediante el método HSD de Tukey. Fijándose un nivel de significancia de α = 0,05.
La distribución de la profundidad de siembra se cuantifico a través de histograma de frecuencia relativa. Este tipo de gráficos cuantifica que proporción del total de las muestras se encuentran en un determinado intervalo de clases.
- Mediciones realizadas
Análisis de energía y poder germinativo de la semilla
Previo a la siembra, en el laboratorio de análisis de semillas de la EEA INTA Manfredi se realizó el análisis correspondiente a Energía y Poder Germinativo de la semilla a utilizar, arrojando un resultado promedio de 89% y 92% respectivamente.
Evaluación de distribución y comportamiento de los sistemas de accionamiento de dosificadores
En cada uno de los tratamientos evaluados, se procedió a cuantificar el número de semillas y su ubicación en 15 metros lineales de surco. Este procedimiento se realizó cinco veces por repetición en cada tratamiento.
Profundidad de siembra
En cada uno de los tratamientos, se procedió evaluar la profundidad de siembra en 5 metros lineales de surco. Sobre esa superficie, todas las plántulas fueron cortadas a ras del terreno. Luego se extrajeron, y a campo se procedió medir la longitud entre dicho corte y la posición de la semilla. Este procedimiento se realizó tres veces por repetición de cada tratamiento (Figura 1)
Figura 1. De izquierda a derecha: extracción de plántula; plántula cortada a ras del terreno y medición realizada.
- Determinaciones
Variables Explicativas por individuo
Distancia mayor (D): Distancia en centímetros a la planta vecina más distante en la línea de siembra.
Distancia menor (d): Distancia en centímetros a la planta vecina más próxima en la línea de siembra.
Distancia Entre Plantas (DEP): Distancia en centímetros que separan a la planta de sus vecinas más próximas en la línea de siembra.
Separación media (Sepa): Se obtuvo promediando las distancias en centímetros que separan a la planta de sus vecinas más próximas en la línea de siembra.
Donde D es la distancia que la separa de su vecina más distante y d la que la separa de su vecina más próxima.
En función de las distancias que la separan de sus dos vecinas en la línea de siembra y de los criterios de la norma ISO 7256/1, cada individuo se clasificó de acuerdo a si está separado por distancias consideradas Aceptable (A), o Dobles (D) o Falla (F).
Variables Explicativas por unidad de área
Coeficiente de Variación de la separación entre plantas (CV): El coeficiente de variación de una población determinada es igual al desvío estándar de esa muestra dividido por la media y multiplicado por 100.
Índice de Semillas aceptablemente sembradas (A): esta medida de uniformidad en la distribución de semillas está basada en la norma ISO 7256/1 la cual considera como aceptable a toda aquella semilla ubicada en el surco a una distancia comprendida entre 0,5 Xref y 1,5 Xref, siendo la distancia de referencia (Xref) la separación teórica entre semillas.
Índice de Duplicaciones (D): Es el porcentaje de semillas ubicadas a distancias menores a las 0,5 Xref.
Índice de Fallas (F): Corresponde al porcentaje de semillas ubicadas a distancias superiores a las 1,5 Xref
Determinación del rendimiento
Luego de madurez fisiológica se procedió a cosechar la totalidad de cada uno de los tratamientos con sus respetivas repeticiones. La cosecha fue realizada el 8 de julio del 2021 y el cultivo presentaba entre un 15-16% de humedad.
Para ello se utilizó una cosechadora Don Roque 125 equipada con monitor de rendimiento Ag Leader (Figura 2). Los datos obtenidos se procesaron con GIS SMS Software de donde se exportaron los datos para ser analizados a través de planillas de cálculos Excel. Se realizaron los procesos de limpieza de datos a través de la metodología propuesta por INTA (Albarenque & Velez, 2011) y su posterior análisis estadístico a través de Software Infostat.
Figura 2. Momento de cosecha
Análisis y Resultados
Evaluación de distribución y comportamiento de los sistemas de accionamiento de dosificadores. Distancia Entre Plantas (DEP)
Según la densidad de siembra utilizada (65 mil semillas/ha) la DEP teórica es de 29 cm. Todos los tratamientos presentaron una DEP superior a la teórica y se detectó una interacción (velocidad*sistema de estabilización) significativa (p= 0,04) para la variable DEP (Tabla 1). Con velocidades de siembra de 6 a 9 km/h los sistemas de estabilización R y TF no presentaron diferencias en DEP (31 cm) mientras que con velocidades de siembra de 12 km/h el sistema TF presento menor DEP que el sistema de R (33 vs 34 cm).
Tabla 1. Distancia Entre Plantas de maíz (DEP) en cm, de dos sistemas sistema de estabilización de cuerpo de siembra, Twin Force (TF) y Resorte (R) para tres velocidades de siembra: 6, 9 y 12 km/h; a una densidad de siembra 65 mil semillas/ha. Ensayo realizado en la EEA INTA Manfredi, campaña 20/21
Coeficiente de Variación
Cuando la desviación estándar es expresada como porcentaje de la media aritmética, independiente de la escala de la variable, es una interpretación relativa del grado de variabilidad de las variables intervinientes en un experimento. En este sentido, a mayor valor del coeficiente de variación (CV) mayor heterogeneidad de los valores de la variable; y a menor CV; mayor homogeneidad en los valores de la variable.
En relación a lo anterior, en el Grafico 1 se puede observar el CV de cada sistema de estabilización de cuerpo de siembra (%) en función de cada velocidad de siembra (km/h). En este sentido, se observa que el CV aumenta conforme la velocidad de siembra se incrementa presentados valores promedio para ambos sistemas de estabilización de CV de 29 y 37% para 6 y 9 km/h respectivamente. Mientras que, a 12 km/ha el sistema R presentó un CV mayor a TF (47 vs 43)
Grafico 1: Coeficiente de Variación (C.V.) de la trasmisión (%) de dos sistemas sistema de estabilización de cuerpo. Twin Force: TF (barra naranja) y Resorte: R (barra amarilla), para tres velocidades de siembra: 6, 9 y 12 km/h; a una densidad de siembra 65 mil semillas/ha. Ensayo realizado en la EEA Manfredi. Letras distintas denotan diferencias significativas entre los sistemas de transmisión y densidades evaluadas (p<0.05)
Ensayo realizado en la EEA INTA Manfredi, campaña 20/21.
Índice de Semillas sembradas Aceptables
En el Gráfico 2 se observa la calidad de siembra (% de aceptables) en función de diferentes velocidades de avance 6, 9 y 12 km/h en dos sistemas estabilización de cuerpo de siembra (TF y R), a una densidad de 65 mil semillas/ha.
Grafico 2: Calidad de siembra expresada como porcentaje de Aceptables (%) de la media de la distribución de plantas emergidas de dos sistemas sistema de estabilización de cuerpo. TF: Twin Force (línea naranja), R: Resorte (línea amarilla) para tres velocidades de siembra: 6, 9 y 12 km/h; a una densidad de siembra 65 mil semillas/ha. Ensayo realizado en la EEA Manfredi, campaña 20/21.
En las condiciones evaluadas, la mejor calidad de siembra (90%) para TF y R se logró a una velocidad de 6 km/h. Ahora bien, si se realiza la comparación en relación a la mejor calidad de siembra se observa que; a 9 km/h la calidad de siembra para ambos sistemas estabilizadores disminuye en un 4% (Gráfico 2); mientras que, a 12km/h, TF expresa una disminución de la calidad de siembra de 11%, mientras que R disminuye 18%, (Grafico 2).
Índice de Fallas y Dobles
De acuerdo al análisis realizado para calidad de siembra (en función del % de Aceptables), la variación en el rendimiento sería mejor explicada por la proporción de fallas y duplicaciones que por el desvío estándar de los distanciamientos en la línea de siembra (D’Amico, 2012). En relación a esta afirmación se analizará los resultados obtenidos de este ensayo en el Grafico 3.
Gráfico 3: Porcentaje de fallas totales y duplicaciones en siembra (%) de dos sistemas sistema de estabilización de cuerpo. TF: Twin Force, R: Resorte y para tres velocidades de siembra: 6, 9 y 12 km/h; a una densidad de siembra 65 mil semillas/ha. Fallas totales: barras negras, Dobles: Barras grises. Ensayo realizado en la EEA Manfredi, campaña 20/21.
La mejor calidad de siembra (90%) para TF y R se logró a una velocidad de 6 km/h (Gráfico 2) y el porcentaje de fallas totales y dobles fue del 7 y 3% respectivamente. Sin embargo, a 12 km/h en los dos sistemas de estabilización el aumento de fallas fue más del doble; 21 y 16% para R y TF respectivamente. A 9 km/h el porcentaje de fallas, para ambos sistemas fue de 9% y las duplicaciones 5 y 3% para R y TF respectivamente (Gráfico 3).
Profundidad de siembra
En el Grafico 4 se observa la frecuencia relativa expresada en porcentaje en función a los diferentes intervalos de clases generados para los sistemas de estabilización R y TF para cada velocidad de avance.
Gráfico 4: Frecuencia relativa (%) en función al tamaño de clases de la profundidad de siembra (mm) para dos sistemas sistema de estabilización de cuerpo. TF: Twin Force (línea naranja)), R: Resorte (línea amarilla) y tres velocidades de siembra: 6, 9 y 12 km/h; a una densidad de siembra 65 mil semillas/ha. Ensayo realizado en la EEA Manfredi.
Cuando se utilizó una velocidad de siembra de 6 km/h, para ambos sistemas de estabilización el 78% de las semillas se encontraban a una profundidad considera como óptima es decir entre 5 y 7 cm; mientras que a 12 km/h dichos porcentajes disminuyeron pasando a 72 y 65% para el sistema TF y R respectivamente.
A 12 km/h se observa además que R un desplazamiento hacia la derecha mostrando que un 25% de las semillas se encontraban a una profundidad entre 7 y 8 cm. En TF del 72% de las semillas encontradas entre 5-7 cm de profundidad, el 59% se distribuyó entre 5,9 y 7,3 cm.
En 9 km/h en R y TF el 64 y 70% de las semillas se encontraban entre 5 y 7 cm, sin embargo, en TF de ese 70% el 40% de las semillas se encontraban a entre un 6,5-7 cm de profundidad, esto indicaría una mayor uniformidad en la profundidad de siembra.
De acuerdo a los valores observados el sistema TF, respecto de R, presentó un mejor comportamiento. A medida que la velocidad de siembra se incrementó, la performance del sistema de estabilización TF logró mayor uniformidad en la profundidad de siembra, generando una siembra a un rango de profundidad más acotado, siendo este más acotado a 9 respecto a 12 km/h (Grafico 4).
Respuesta del rendimiento
Para la variable rendimiento, se detectó interacción (sistema de estabilización de siembra* velocidad de siembra) significativa p< 0,0001. En el grafico 5 se observa que el tratamiento 9-TF presentó el mayor rendimiento seguido por 12-TF, mientras que en 6-TF y R esta variable presentó valores similares. Por su parte 9-R y 12 R alcanzaron los menores rendimientos. Estos resultados mostrarían una mejor respuesta al rendimiento para el sistema TF que para R.
Grafico 5. Rendimiento del cultivo de maíz (t/ha) de dos sistemas sistema de estabilización de cuerpo. TF: Twin Force, R: Resorte y para tres velocidades de siembra: 6, 9 y 12 km/h; a una densidad de siembra 65 mil semillas/ha. Letras minúsculas distintas denotan diferencias significativas entre velocidades de siembra y sistema de transmisión evaluadas.
En términos porcentuales, para cada velocidad de siembra TF superó a R en 1, 13 y 4% para 6,9 y 12 km/h respectivamente (Tabla 2).
Tabla 2. Rendimiento y calidad de siembra en plano horizontal y vertical, expresado como diferencia porcentual (%) del sistema de estabilización Twin Force (TF) versus Resorte (R), para tres velocidades de avance 6, 9 y 12 km/h. Valor= 0 sin variación porcentual; valores precedidos por signo (+) muestran un incremento en el valor porcentual tomando como referencia el sistema TF; valores precedidos por signo (-) muestran una disminución en el valor porcentual tomando como referencia el sistema TF
Analizando la calidad de siembra desde el plano horizontal (distribución espacial), la mayor diferencia de rendimiento encontrada para la velocidad de siembra de 9 km/h a favor del sistema TF, muestra que, si bien el porcentaje de aceptables entre TF y R fue similar, TF presentó un 0,5 y 0,2% más de fallas y dobles (Tabla 2). Ahora bien, es de destacar que, desde el plano vertical (profundidad de siembra) el 70% de las semillas se encontraban ubicadas a una profundidad óptima de siembra (5-7 cm) (Grafico 4), mientras que, para esta misma profundidad, el sistema R disminuyó un 6,4% respecto a TF.
Por lo tanto, se infiere que, la mejor calidad de siembra lograda con TF en el plano horizontal y vertical contribuyen a expresar bajo las condiciones evaluadas, el mejor rendimiento del cultivo, siendo este un 13% superior (Tabla 2).
De modo contrario, a 12 km/h se observa que la diferencia en rendimiento entre sistemas fue menor que a 9 km/h, esto podría deberse a una menor densidad real lograda a 12 km/h, consecuencia del número de fallas (Grafico 3), que a su vez fue un 4,8% menor en TF (Tabla 2). Sin embargo, cuando se analiza el rendimiento en función a la calidad de siembra en el plano horizontal el sistema TF en relación a R presentó un 5,7% más de aceptables y 0,8% menos de dobles (Tabla 2). Por otra parte, en el plano vertical el sistema TF concentró el 72% de las semillas a una profundidad de siembra optima, mientras que, en R solo concentró el 65%; en el grafico 4 se observa que, un gran porcentaje de las semillas se encontraban a una mayor profundidad.
Consideraciones Finales
Con respecto a la calidad de siembra en el plano horizontal
- La mejor calidad de siembra R y TF se logró a 6 km/h con 90% de aceptables. Para esta velocidad las fallas totales fueron de 10%
- A 9 km/h los valores aceptables de R y TF se encontraron en 85 y 87% respectivamente. Para esta velocidad las fallas totales fueron de 15% para R y 13% para TF
- A 12 km/h los valores aceptables de R y TF se encontraron en 74 y 80% respectivamente. Para esta velocidad las fallas totales fueron de 26 y 21% respectivamente.
Con respecto a la calidad de siembra en el plano vertical, el porcentaje de semillas encontradas en la profundidad óptima (5 y 7 cm) de siembra fue de:
- 78% de las semillas en R y TF para la velocidad de 6 km/h
- 64 y 70% de las semillas en R y TF para la velocidad de 9 km/h
- 65 y 72% de las semillas en R y TF para la velocidad de 12 km/h
Bajo una condición normal de siembra de maíz de segunda en la zona centro de Córdoba, con una densidad de siembra de 65 mil plantas/ha y sembrando a una velocidad promedio de 6 km/h se registró una diferencia de rendimiento promedio de 136 kg/ha a favor del sistema de estabilización TF, esto representa una diferencia de 27 US$/ha (precio de agosto del 2021). Ahora bien, el sistema TF logró mantener estable la calidad de siembra conforme la velocidad de siembra aumentó de 6 a 9 km/h, manifestando una mayor diferencia en rendimiento respecto de R para la velocidad de 9 km/h, siendo esta diferencia de 1540 kg/ha o su equivalente a 308 US$/ha.
Colaboradores
Ings. Diego Mathier, Marcos Bragachini, Santiago Tourn, Carolina del Pilar Diaz y Sres. Víctor Oscar y Claudio Ovando
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