Degradación de suelos indicadores de calidad

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Degradación de suelos indicadores de calidad

  1. 1. Procesos de degradación de suelos Indicadores de Calidad Lic. MSci Silvana I. Torri torri@agro.uba.ar
  2. 2. Calidad del suelo. Indicadores.Degradación del suelo: concepto, causas yconsecuencias. Tipos de degradación.El suelo como receptor y amortiguador de lacontaminación. Mecanismos de autodepuración desuelos: propiedades que lo regulan.
  3. 3. DefiniciónEl suelo no es un medio inerte e inestable, sino unsistema complejo con componentes físicos, químicos ybiológicos, que interactúan en un equilibrio dinámico,sobre el que intervienen diversas prácticas agrícolas(Mateo, 1996) torri@agro.uba.ar
  4. 4. Funciones del Suelo promover la productividad del sistema sin perder sus propiedades físicas, químicas y biológicas favorecer la salud de plantas, animales y humanos atenuar contaminantes ambientales y patógenos
  5. 5. Funciones del Suelo ProductividadSalud de plantas,animales y seres humanos Calidad Ambiental torri@agro.uba.ar
  6. 6. Calidad del sueloRefleja la capacidad del suelo para funcionar dentrode los límites de un ecosistema natual o manejado,sostener la productividad de plantas y animales,mantener o mejorar la calidad del aire y del agua, ysostener la salud humana y el hábitatComité para la Salud del Suelo de la Soil Science Society of America,1997
  7. 7. Calidad del suelo FertilidadProductividad potencialSostenibilidadCalidad ambiental torri@agro.uba.ar
  8. 8. Consecuencias Ambientales de las políticas dedesarrollo cambios climáticos catástrofes naturales pobreza extinción de especies que reducen la biodiversidad pérdida de bosque nativo escasez del agua avance de desertificación deforestación aumento de la contaminación del aire, de los suelos y del agua
  9. 9. Calidad del suelo Capacidad de funcionar dentro del ecosistema (natural o antrópico) del cual forma parte y con el que interactúa.su uso debe-promover la productividad del sistema sin perder suspropiedades (productividad biológica sosteniblemente),-mantener la calidad ambiental (atenuar contaminantesambientales)-favorecer la salud de la flora, fauna y población humana (Doran y Parkin, 1994, Karlen et al., 1997)
  10. 10. Capacidad de producir sin degradar el suelo y sin perjudicar al ambiente. Gregorich y Acton, 1995
  11. 11. La definición de calidad del suelo estaligada a la necesidad de su evaluacióncuantitativa. Indicadores (i) como funciona el suelo? (ii) que indicadores son apropiados para hacer la evaluación? torri@agro.uba.ar
  12. 12. Indicadores de calidad Es un atributo cuya medida cuantifica el grado de deterioro o cambio de un sistema.Son propiedades físicas, químicas y biológicas, o procesos que ocurren en el suelo; que son determinantes de su función y utilización. Instrumentos de análisis que permiten simplificar, cuantificar y comunicar fenómenos complejos. (Adriaanse, 1993)
  13. 13. Características de un buen indicador1. Sensible. Reflejar los cambios ambientales y los impactos de las practicas de manejo (sensibles al manejo y clima).2. Predictivo. Señal que puede ocurrir un cambio.3. Asociado a funciones claves del suelo. Relacionado con procesos del ecosistema.4. Cuantificable. Fácil identificación torri@agro.uba.ar
  14. 14. Pueden ser Indicadores Físicos Indicadores Químicos Indicadores Físico-químicos Indicadores Biológicos
  15. 15. Conjunto de indicadores físicosPropiedad Relación con la Valores o unidades ; condición y función del comparaciones para suelo evaluaciónTextura Retención y transporte de % de arena, limo y arcilla; agua y compuestos pérdida del sitio o posición químicos; erosión del del paisaje sueloProfundidad del suelo, Estima la productividad cm o msuelo superficial y raíces potencial y la erosiónInfiltración y densidad Potencial de lavado; minutos/2.5 cm de agua yaparente productividad y erosividad g/cm3Capacidad de retención Relación con la retención % (cm3/cm3), cm dede agua de agua, transporte, y humedad erosividad; humedad aprovechable, textura y aprovechable/30 cm; materia orgánica intensidad de precipitación torri@agro.uba.ar
  16. 16. Conjunto de indicadores químicosPropiedad Relación con la Unidades relevantes condición y ecológicamente; función del suelo comparaciones para evaluaciónMateria orgánica (N Define la fertilidad Kg de C o N ha-1y C total) del suelo; estabilidad; erosiónpH Define la actividad comparación entre los química y biológica límites superiores e inferiores para la actividad vegetal y microbianaConductividad Define la actividad dSm-1; comparación entreeléctrica vegetal y microbiana los límites superiores e inferiores para la actividad vegetal y microbianaP, N, y K Nutrientes Kg ha-1; niveles suficientesextractables disponibles para la para el desarrollo de los planta, pérdida cultivos potencial de N; productividad e indicadores de la calidad ambiental torri@agro.uba.ar
  17. 17. Conjunto de indicadores biológicosPropiedad Relación con la Valores o unidades condición y función relevantes del suelo ecológicamente; comparaciones para evaluaciónC y N de la biomasa Potencial microbiano Kg de N o C ha-1microbiana catalítico y depósito para relativo al C y N total o el C y N, cambios CO2 producidos tempranos de los efectos del manejo sobre la materia orgánicaRespiración, Mide la actividad Kg de C ha-1 d-1 relativocontenido de microbiana; estima la a la actividad de lahumedad y actividad de la biomasa biomasa microbiana;temperatura pérdida de C contra entrada al reservorio total de CN potencialmente Productividad del suelo y Kg de N ha-1d-1 relativomineralizable suministro potencial de N al contenido de C y N total
  18. 18. Aoki et al, 2008
  19. 19. Su selección depende Los factores formadores del suelo Del tipo de suelo Del uso y función del suelo Debe considerar los componentes de la función del suelo: el productivo y el ambiental torri@agro.uba.ar
  20. 20. La definición de calidad del suelo esta ligada a la necesidad de su evaluación cuantitativa. Indicadores(i) ¿como funciona el suelo?(ii)¿que indicadores son apropiados para hacer la evaluación? Pero(iii) ¿Un indicador o un conjunto restringido de indicadorespuede explicar el funcionamiento global del suelo?(iv) ¿tiene siempre la misma interpretación el estado de unindicador?Sin embargo es importante que los indicadores reflejen lasprincipales restricciones del suelo en congruencia con las funcionesprincipales que se evaluen torri@agro.uba.ar
  21. 21. Aoki et al, 2008
  22. 22. Los indicadores debenayudar a determinar los puntos críticos con respecto al desarrollo sostenibleanalizar los posibles impactos antes del disturbio,monitorear el impacto de los disturbiosayudar a determinar si el recurso es sostenible. torri@agro.uba.ar
  23. 23. Los indicadores deben predecirLa degradación de los suelos
  24. 24. Degradación de suelosLa degradación del suelo es un proceso que reducela capacidad potencial y actual de los suelos deproducir (cuantitativamente y/o cualitativamente)bienes y servicios FAO (1979) torri@agro.uba.ar
  25. 25. Tipos de degradación (FAO,1980) Erosión hídrica y/o eólica Degradación química  Agotamiento de nutrientes y materia orgánica  Salinización-alcalinización  Acidificación  Eutrofización  Polución Degradación física  Compactación, encostramiento  Inundación Degradación biológica
  26. 26. En el informe "Global Assessment of Soil Degradation", 1991, (GLASOD) se identifican cinco intervenciones humanas que han provocado degradación de los suelos: deforestación y explotación de bosques (574Mha) sobrepastoreo (679Mha) manejo impropio de suelos agrícolas (552Mha) sobre-explotación de la capacidad de uso de las tierras (133Mha) actividades industriales (23Mha). torri@agro.uba.ar
  27. 27. Distintos tipos de degradación de origen antrópico Erosión hídrica 22 % Erosión eólica 11 %Degradación química Salinización Polución 5 %Degradación Física 2 % 3.190 Mha de áreas potencialmente cultivables
  28. 28. Origen de la degradaciónorigen natural (erosión hídrica, eólica)ser inducida por la actividad antrópica el suelo es el soporte y Acciones directas fuente de nutrientes para una cobertura vegetal. el suelo actúa como Actuaciones indirectas soporte de actividades constructivas, industriales y técnicas El suelo es el principal receptor de impactos torri@agro.uba.ar
  29. 29. Causas de la degradación física deforestación y explotación de bosques actividades industriales, sobre-explotación según la capacidad de uso de las tierras, prácticas de manejo de suelo y agua inadecuadas factores socioeconómicos.
  30. 30. Consecuencias de la degradación Pérdida de elementos nutrientes Modificación de las propiedades fisicoquímicas Deterioro de la estructura Disminución de la capacidad de retención de agua Pérdida física de materiales Incremento de la toxicidad. Se produce un empeoramiento de las propiedades del suelo y una disminución de la masa de suelo. torri@agro.uba.ar
  31. 31. Mapa mundial de Degradación de Suelos (GLASOD, 1991)
  32. 32. Degradación de suelos en América del Sur torri@agro.uba.ar
  33. 33. DegradaciónLos países desarrollados, generalmente con climashúmedos, la contaminación de suelo es el más graveproblema,mientras que en los países de climas subhúmedos aáridos la erosión constituye el principal problema
  34. 34. Perdida de Calidad de los Agrosistemas Pampeanos Intensificación del Uso de los suelos Avance de la Frontera Agrícola Vulnerabilidad de Sistemas más Frágiles Creciente Degradación de los Suelos torri@agro.uba.ar
  35. 35. ¿Cómo la utilización de los fertilizantes atenta contrala sustentabilidad de los agroecosistemas pampeanos ? R e n d im ie n t o ( k g /h a ) 9000 a a a ab 8000 7000 b 6000 5000 c 4000 3000 2000 1000 0 F1 F2 F3 CP CL Respuesta a la fertilización de los suelos prístinos (CP) y con larga historia agrícola (CL) F1 es el tratamiento testigo, F2 y F3 son tratamientos fertilizados Urricariet, Lavado, 1999
  36. 36. Pérdida de la calidad del suelo Degradación
  37. 37. Vulnerabilidad de los suelos a la degradación Estructura torri@agro.uba.ar
  38. 38. EstabilidadForma 1 Forma 2 Resiliencia Resistencia del suelo frente a la degradación
  39. 39. Etapas de degradación del suelo bajo explotación agrícola inadecuada PRODUCTIVIDAD Y / O EROSIÓN RELATIVA EROSION ETAPA 1 ETAPA 2 ETAPA 3 Tiempo etapa 1 a 3: Intensidad de prácticas Pendiente Textura PRODUCTIVIDAD Años de cultivo Materia Orgánica Materia Orgánica disminuye marcadamente Erosión severa Estructura Estructura deficiente-Erosión rendimiento de los cultivos semantiene estable por la aplicación normal de fertilizantes torri@agro.uba.ar
  40. 40. Efecto de un disturbio sobre sistemas con distinta resiliencia
  41. 41. Mecanismos de estabilización predominantes de los diferentes manejos torri@agro.uba.ar
  42. 42. Estructura • Relación con Materia Orgánica
  43. 43. Suelo degradado con formación de un sello superficial que reduce la infiltración yaumenta el escurrimiento y la acumulación del agua de lluvias en las áreas bajas torri@agro.uba.ar
  44. 44. Degradación de suelos en la región pampeana Porcentaje de pérdida de SOM, P, N y estructura para rotaciones agrícolo-ganaderas y para agricultura continua en una superficie de 5.000.000 ha (N región pampeana), en el período 1985 – 2004. Se considera 0% los niveles en suelos prístinos (Michelena et al. 1989)
  45. 45. Degradación: ErosiónDesprendimiento, arrastre y acumulación del suelo y/ofragmentos de roca por acción de un agente erosivo.Erosión Hídrica: el agente erosivo es el agua, principalmente deprecipitación o irrigación.Erosión Eólica: el agente erosivo es el viento, principalmente enaquellas regiones donde el suelo está descubierto.Está relacionada con la evolución de la corteza terrestre o con laacción del hombre a través de sus actividades la geológica o natural la antrópica o acelerada torri@agro.uba.ar
  46. 46. erosiónFactores de sitio porque afectan la surcoserosión hídrica erosión por cárcavas
  47. 47. La Erosión Hídricacomo limitante para laproductividad del Suelo En la actualidad, afecta aprox. 25.000.000 ha. La superficie afectada creció a un ritmo de 223.000 ha en los últimos 30 años Provoca graves daños en términos de pérdida de productividad agropecuaria, y en recaudación impositiva torri@agro.uba.ar
  48. 48. Erosión Eólica como limitante de laproductividad del sueloAfecta principalmente lasregiones áridas ysemiáridas de aptitudganadero-agrícola.Superficie afectada(1988)21.410.000 ha. Creciendo auna tasa de 175.000 ha poraño
  49. 49. Erosión hídrica y eólica en la República Argentina Moderada Severa grave Total ha % ha % ha %Erosión hídrica 15382000 62 9626000 38 25008000 100Erosión eólica 7020000 33 14390000 67 21410000 100Totales 22402000 48 24016000 52 46418000 100 moderado: pérdida o alteración superior al 25% de la capa superficial del terreno, que es la mas fértil y productiva. severa o grave : Cuando el arrastre del suelo o la alteración intensa excede el 50% de la misma capa (Michelena y Col, 1989). torri@agro.uba.ar
  50. 50. Efecto de los sistemas de labranzas sobre las pérdidas de suelo 50 LC 45Pérdida de Suelo (tn/ha/año) Lreducida 40 SD 35 30 25 20 15 10 5 0 Maíz/Maíz Maíz/Soja Soja/Soja Trigo/Soja
  51. 51. Compactación Densificación de horizontes en el perfil del sueloAntropicos GenéticosEncostramiento superficial FragipanesPisoteo animal Duripanes ClaypanCompactación cama de siembra ToscaPiso de aradoPasaje de maquinarias torri@agro.uba.ar
  52. 52. Valores medios de la resistencia a la penetración (Rp) enMPa, para cada profundidad, con iguales contenidos dehumedad.(p <= 0,05).I. de pisoteo Profundidad Rp (Mpa) Grupo A (testigo):A 0 a 10 cm 5,93 a sectores con intensidad de cargaA 10 a 20 cm 6,07 a nula (0 AUM/ha) Grupo B: sectores con intensidad deI. de pisoteo Profundidad Rp (Mpa) carga media (20B 10 a 20 cm 4,90 a AUM/ha) Grupo C: sectoresC 10 a 20 cm 6,29 b con intensidad deB 0 a 10 cm 6,56 bc carga alta (60 AUM/ha)C 0 a 10 cm 7,33 c Martinez et al., 2008
  53. 53. Compactación por sobrepastoreoAfecta a campos naturales y pasturasEl contenido hídrico con que el suelo es pisoteado es elprincipal factor que controla el efectoConsecuencias: el horizonte superficial presenta:mayor densidad aparentemayor resistencia superficial,menor estabilidad estructuralmenor aireación e infiltración torri@agro.uba.ar
  54. 54. Suelos decapitados Son suelos cuyo horizonte superficial se encuentra reducido o eliminado Causas:  Erosion  Urbanización
  55. 55. Cambio en las características edáficas por la extracción de suelo
  56. 56. Qué es la desertificación?La Convención Internacional de Lucha contra la Desertificaciónla define como la degradación de las tierras áridas, semiáridas ysubhúmedas secas resultantes de diversos factores, tales comolas variaciones climáticas y las actividades humanas. Gradación de Desertificación a nivel mundial
  57. 57. Formas en que se produce el desequilibrio Desmonte realizado para aprovechar la madera y/o utilizar las tierras con fines agrícolas o ganaderos. Sobrepastoreo: la ganadería extensiva de bovinos, ovinos y caprinos ha modificado la vegetación natural Fuego Laboreo continuo de campos no aptos Manejo inadecuado de los rastrojos de cosecha. Falta de sistematización en áreas con pendiente lo cual crea problemas de erosión hídrica en áreas de secano o bajo riego torri@agro.uba.ar
  58. 58. La desertificación es un proceso global de empobrecimiento delecosistema por el impactode la actividad antrópica y la sequía. Una vez iniciado, el proceso dedesertificación se acelera por sí mismo mediante la retroacción de sus distintos procesos de degradación.
  59. 59. SobrepastoreoEl sobrepastoreo es uno de losprincipales problemas que lleva ala desertificación. torri@agro.uba.ar
  60. 60. Cercano a ciudad
  61. 61. Schmid et al., 2008
  62. 62. Degradación QuímicaIncluye todos los procesos causantes de cambios adversos en laspropiedades químicas de los suelos. pérdida de nutrientes acidificación aumento de la toxicidad por liberación o concentración de determinados elementos químicos Contaminación Natural : serpentinas, acidez Antropogénica: elementos traza, emisiones ácidas atmosféricas, riego, fitosanitarios.
  63. 63. Degradación químicaDrenaje ácido de mina torri@agro.uba.ar
  64. 64. Contaminación producida por pesticidas Aplicación mecanizada de pesticidas en los campos
  65. 65. Contaminación producida por el uso de fertilizantesCrecimiento desmedido de las algas durante la eutrofización de un lago torri@agro.uba.ar
  66. 66. Acidez de los Suelos¿Por qué los sistemas de producción de cultivosincrementan la acidez de los suelos? Remoción de Nutrientes Mineralización de materia orgánica Fertilización nitrogenada Aluminio Intercambiable Lluvias Acidas Lixiviación de bases
  67. 67. Tasa de extracción de Calcio y Magnesio por algunoscultivos de la región pampeana torri@agro.uba.ar
  68. 68. Exceso de salessalinizaciónsodificación
  69. 69. SUELOS HALOMORFICOS EN EL PAIS 1. Orígen Natural Zonas Húmedas y subhúmedas: Depresión del Salado Buenos Aires. Bajos Submeridionales en el Norte de Santa Fé. 2. Orígen Antrópico- Riego Valles Irrigados en regiones áridas ·NOA (Salta, Jujuy, Tucumán, Sgo del Estero y Catamarca). · Región Central (San Luis, Cordoba y La Rioja) · Cuyo (Mendoza y San Juan) 43% del área regada del país · Comahue (Río Negro y Neuquén) Región Pampeana- Riego Complementario
  70. 70. Medidas de salinidad y sodicidad SALINIDAD CEs Conductividad eléctrica de un extracto de pasta saturada  Es proporcional a la concentración de sales en la solución y es función de la temperatura.  Unidades: mmho cm-1= dS m-1 SODICIDAD PSI Porcentaje de sodio intercambiable. Es el índice más utilizado para investidr la estabilidad del suelo y para clasificar los suelos PSI= (Na+intercambiable/CIC) * 100 RAS Relación de adsorción de Sodio. Es el índice que se utiliza para evaluar la calidad de un agua de riego y para el agua del suelo RAS= Na+/ ((Ca2++Mg2+)/2)0.5 (es una medida más fácil de realizar y más precisa que el PSI).
  71. 71. Clasificación de los suelos afectados por salesClasificación CE (dS m-1) pH PSI Condición Física del suelo Salino >4 <8.5 <15 Normal Sódico <4 >8.5 >15 PobreSalino/Sódico >4 <8.5 >15 Normal
  72. 72. Efectos de la salinidad y sodicidad sobre el suelo y lasplantas SALINIDAD  Efectos Osmóticos: la presencia de sales solubles (cloruros y sulfatos) causa altos valores de potencial osmótica .  Efectos ión-específico Aumenta la concentración de algunos iones que afectan a la fisiología de la planta, por resultar tóxicos o provocar desequilibrios en metabolismo de nutrientes SODICIDAD  Propiedades físicas del suelo: Acción dispersante del sodio sobre las arcillas , favorece el sellado y encostramiento y disminución de conductividad hidráulica
  73. 73. El suelo como receptor de la contaminaciónTradicionalmente se consideró que el suelo tenía una capacidadilimitada de absorción y purificación.
  74. 74. vulnerabilidad poder de amortiguación Respuesta del suelofrente a la degradación carga crítica biodisponibilidad movilidad persistencia
  75. 75. Suelo como receptor y amortiguador de la contaminaciónCapacidad buffer o amortiguador delsuelo se comporta como filtro y elemento transformador entre la atmosfera y aguas subterráneas. Es capaz de retener degradar o inmovilizar (procesar) los contaminantes que lleguen a él, evitando su paso directo al agua, la vegetación y a la cadena trófica Gomez Orea, 2003
  76. 76. Suelo como receptor y amortiguador de la contaminaciónEl poder de amortiguación de un suelo representa lacapacidad que tiene un suelo de inactivar los efectosnegativos de los contaminantes. Esta beneficiosa acciónse puede ejercer por varios mecanismos: Neutralización Degradación biótica o abiótica Adsorción Complejización Insolubilización
  77. 77. Mecanismos de autodepuración del sueloLa capacidad depuradora depende de las característicasde los horizontes superficiales:La actividad facilita la descomposición emicrobiológica, inmovilización de los contaminantesLa capacidad regula la facilidad defiltrante, penetración de los contaminantes adsorben contaminantes y permitenLa arcilla y la su inmovilización o liberaciónmateria orgánica mediante reacciones físicoquímicas
  78. 78. Mecanismos de autodepuración de los suelos: propiedades que lo regulanPropiedad Mecanismo de control.Capacidad de cambio (CIC) (CIC) Suelos con alta CIC retienen fuertemente EPT por adsorción. El pH afecta la solubilidad de EPT, y altera la poblaciónpH microbiana. El incremento en el potencial redox (condiciones más oxidantes), favorece la formación de óxidos de EPT, o su precipitaciónPotencial redox (Eh) sobre óxidos de hierro y manganeso, provocando la inmovilización de estos elementos. Un alto contenido de materia orgánica resistente incrementa laContenido de materia CIC, la capacidad de amortiguación del pH del suelo, laorgánica capacidad de fijar compuestos tóxicos, disminuye la erodibilidad del suelo. Un suelo bien estructurado favorece el drenaje y disminuye laEstructura erodibilidad. El incremento de la actividad biológica, favorece la degradaciónActividad microbiana de compuestos orgánicos, aunque puede modificar el potencial redox y el pH. Dorronsoro, 1997
  79. 79. Consideraciones finalesUna vez superada la capacidad de amortiguación, el suelo deja deactuar como barrera protectora del medio hidrológico y biológico,convirtiéndose en una fuente de sustancias peligrosas, actuandocomo fuente de contaminación, de tal modo que los contaminantespueden pasar a las cadenas tróficas.La conservación del suelo implica mantener su CALIDAD, evitar sudegradación, incluyendo en ella a la contaminación, y procuraratenuar, en lo posible y nunca acelerar, su pérdida como recursoNo exceder su capacidad de regeneración.

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