recuperación de suelos

INTRODUCCINGestin y Tratamiento de Residuos y Prevencin de la Degradacin de Suelos DEGRADACION DE SUELOS

OBJETIVOS Recordar qu es un suelo y sus funcionesDiferenciar suelo-tierraDefinir calidad y salud del sueloDiferenciar rehabilitacin-recuperacinComprender en qu consiste la degradacin de suelos y conocer los tipos de degradacin existentes.

Qu es el Suelo?Definicin Funcional: Capa ms externa, en su mayor parte no consolidada, de la corteza terrestre. Importante para las plantas:Almacn de nutrientesAlmacn de aguaSoporte fsico

Qu es el Suelo?Def. Gentica: Es el resultado de los factores formadores sobre la roca.Formacin del suelo = Gnesis del sueloFactores de formacin:ClimaOrganismos vivosLitologaGeomorfologaTiempo Hombre

Qu es el Suelo?Subsistema de los Ecosistemas terrestres. Teniendo como caractersticas sucomplejidaddinamismo permeabilidad

COMPLEJIDADSistema de tres fasesFase SlidaMateriales inorgnicosMateriales orgnicos

Fase Lquida

Fase Gaseosa

DINAMISMOEl suelo evolucionaProcesos de Formacin:

PERMEABILIDADEl suelo es un sistema abierto.

FragilidadDegradacinErosinDepurador- contaminador

SISTEMA ABIERTOPrdida laterallixiviadometeorizacinTransformaciones y traslocacionesGanancia lateralDepsitoErosinIntercambio de energa va insolacin e irradiacinBiociclado va animal o vegetalIntercambio de agua va precipitacin yevapotranspiracin

Pedin: cuerpo tridimensional, definido como volumen mnimo de material que puede reconocerse como un suelo individual

Polipedin: grupo de pediones contiguos similares que forman una unidad cartografiable

Tierra o TerritorioComprende el ambiente fsico incluido el clima, relieve, paisaje, suelo, hidrologa y vegetacin , en la medida en que estos factores influyen en el potencial de uso del suelo.Incluye los resultados tanto favorables como adversos de las actividades humanas pasadas y presentes.Las caractersticas puramente econmicas y sociales no se incluyen, formando parte del contexto econmico y social.

Land (tierra) Earth (Tierra)

Utilidad de un sueloEs la aptitud de ste para desarrollar determinadas funciones en un ecosistema. Hace referencia tanto a bienes econmicos, medibles en unidades monetarias, como no econmicos.

Medio para el crecimiento de las plantasSistema de transformacin y depuracin (ciclos de nutrientes y residuos orgnicosHbitat para organismosSoporte fsico de actividades humanasProteccin y purificacin del agua Fuente de alimentos y produccin de biomasaFuente de materias primasElemento del paisaje y del patrimonio cultural de la humanidadFunciones del Suelointercambiador de gases con la atmsfera

Funciones del sueloFuncin HbitatFuncin RegulacinFuncin UtilizacinPlantasHongosAnimales...

EnergaCalorAcidos ...ProduccinTransporteInformacin ...

Funcin Cultural

Funcin Hbitat Contribuye a la biodiversidad. Representa un pool gentico. Constituye la base para la produccin de alimentos y biomasa Fuente de materias primas.Funcin UtilizacinFuncin Cultural Suelos y tierra son la base natural para toda la historia y cultura humana

Funcin RegulacinAfecta el intercambio de radiacin y calor sensible.Regula el ciclo hidrolgico continentalAlmacena y transforma nutrientes.Fuente y destino de CO2 y CH4.Fuente de xido nitroso (NO2).Amortiguador, filtro, transformador y almacen de contaminantes.Fuente de contaminacin de compartimentos ambientales vecinos.

CALIDAD Y SALUD DEL SUELOLa calidad del suelo se define como la utilidad de ste para un propsito especfico en una escala amplia de tiempo (Carter et al., 1997).

Doran y Parkin (1995) la definen como la capacidad para funcionar dentro del marco de un ecosistema, sostener la productividad biolgica, mantener la calidad ambiental, y promover la salud de las plantas y animales as como la salud y bienestar de los seres humanos.

Calidad heredada (factores de formacin)Calidad dinmica (uso y manejo)

El estado de las propiedades dinmicas del suelo, como son el contenido de materia orgnica, la diversidad de organismos, los productos microbianos, entre otras, en un tiempo determinado, definen la salud del suelo (Romig et al., 1995).

Degradacin de tierrasDegradacin de bosques tropicalesDegradacin de zonas ridas y semiridas (desertizacin-desertificacin)Degradacin de bosques mediterrneosDegradacin de zonas hmedasDegradacin de zonas de minera a cielo abiertoDegradacin de un agrosistema determinado

Es la prdida de utilidad actual o potencial de un suelo de tal manera que a medida que progresa ste ser capaz de realizar cada vez menos funciones. Degradacin de suelosEs la disminucin o cambio de parmetros de calidad. Prdida fsica del recurso suelo

Aumento del estrs interno

Degradacin de suelosSon prdidas o bien permanentes o bien irreversibles en las estructuras y funciones de los suelos, causadas por presiones fsicas, qumicas y/o biticas inducidas por el hombre, o por procesos naturales excediendo la capacidad de soporte del suelo.

Procesos naturalesProcesos antrpicos

Cambios permanentesLos cambios son permanentes si no pueden ser igualados, dentro de lapsos humanos de tiempo (dcadas a siglos), por mecanismos naturales de regeneracin en el suelo, pero se puede revertir de una manera econmica y ambientalmente equilibrada, a travs del uso juicioso de la energa y las materias primas disponibles.Procesos de autoregeneracin

Gestin rehabilitadora

Cambios irreversiblesLos cambios son irreversibles si no pueden ser igualados, dentro de lapsos humanos de tiempo (dcadas a siglos), por mecanismos naturales de regeneracin en el suelo, sino que es necesario un excesivo despliegue externo (ecolgicamente imprudente) de energa y materias primas.

La degradacin de suelos son todas aquellas restricciones en las funciones de los suelos

RESILENCIAEs la capacidad que tiene un sistema natural de recuperar sus funciones tras sufrir una alteracin.

Capacidad para llegar a un nuevo estado de equilibrio despus de una alteracin.

Capacidad para resistir cambios adversos y recuperar su equilibrio dinmico inicial.

Rehabilitacin versus restauracinLa rehabilitacin consiste en volver a hacer til un espacio determinado devolviendo sus suelos a un estado que les permita desarrollar un conjunto de funciones, de acuerdo con el plan o proyecto de rehabilitacin previsto.

La restauracin consiste en la reduplicacin exacta de las condiciones que existan antes e producirse la degradacin o alteracin (solo es posible en casos muy especiales)

Rehabilitacin Restauracin

Tipos de degradacin de suelosPrdida del recurso suelo:Erosin hdrica y elicaDegradacin por movimiento en masaOcupacin y sellado permanente

Por estrs interno:

Deterioro fsico (compactacin, encharcamiento, sellado y encostramiento)

Deterioro qumico (salinizacin, sodificacin, prdida de fertilidad y contaminacin)

Deterioro biolgico (empobrecimiento en MOS, prdida de actividad microbiana, prdida de biodiversidad edfica).

Degradacin de tierras y del sueloBrady y Weil, 2002


Por estrs interno:Deterioro qumico (salinizacin, sodificacin, prdida de fertilidad, inundaciones y gleificacin y contaminacin)

Deterioro fsico (compactacin, encharcamiento, sellado y encostramiento)


Degradacin fsica de suelos Compactacin Encharcamiento Sellado y encostramiento superficialSe refiere a la alteracin, destruccin de la estructura y/o la morfologa del suelo.Tipos de degradacin fsica

Estructura edficaLa unin de las partculas que forman el suelo en agregados debido a la presencia de materia orgnica, arcillas y xidos.Una buena estructura favorece: el crecimiento de las races, el desarrollo de los cultivos, la entrada, el almacenamiento y el movimiento de agua y de aire dentro del suelo, el hbitat biolgico, Estabilidad estructural: la capacidad del suelo para mantener sus agregados cuando es sometido a presiones, como cuando se humecta de forma repentina debido a la lluvia, al labrarlo demasiado hmedo o por favorecer la mineralizacin de la materia orgnica.

Agregadoedfico

PRUEBA DE ESTABILIDAD ESTRUCTURAL

3,4%2,1%2,6%Materia Orgnica

Degradacin por compactacinLa compactacin altera la estructura provocando un aumento de la densidad aparente y una disminucin de la porosidad (macroporos)

Principales causasTrfico de maquinariaPaso de ganado en suelo demasiado hmedoLabrado de forma continuada a una misma profundidad

Evaluacin de la compactacinMedidas de densidad aparenteMedidas de resistencia a la penetracin (valor umbral 1,2MPa)Observacin en campo: Cambios en la direccin de crecimiento de las racespresencia de una suela de labor

Resistencia a la penetracin

Adems de la compactacin por prdida de estructura, esquemticamente se tienen zonas de compactacin vertical, causadas por huellas de mquinas, y zona de compactacin horizontal, como los pisos de arado.

Suela de arado o piso de labor

Efecto sobre un cultivo de invierno de la compactacin por la huella de una rueda en un sistema de trfico controlado (las ruedas en pasadas sucesivas, siempre pisan en el mismo sitio).

Este es el resultado final, fila por fila del rendimiento en grano de la avena de la foto anterior.

Este es un cultivo de trigo en la parte baja de una ladera. Se observan zonas de crecimiento deprimido y zonas de crecimiento normal. El uso inmediato anterior era alfalfa para corte (heno). Las franjas deprimidas corresponden a las huellas de los vagones en los que fueron retirados los fardos en un perodo lluvioso (alto contenido de agua en el suelo).

Degradacin por sellado y encostramientoImplica la formacin de una capa delgada densa e impermeable en la superficie del suelo (sello) de naturaleza hmedaAl secarse da lugar a una costra superficial de estructura laminar, baja porosidad y muy compactaEl sellado provoca:Menor infiltracin, con incremento de la escorrenta superficial en pendiente y charcos en llano.Menor almacenamiento de aguaEn regado tarda ms en entrar el agua, obligando a mayor frecuencia de riegosEl encostramiento provocaEndurecimiento de los primeros milmetros del suelo, dificultando la emergencia de las plntulas y la nascencia, con lo que disminuir el rendimiento.CausasRotura mecnica de los agregados debido a impactos de gotas de lluvia, laboreo, etcAdems dispersin qumica asociada a altos contenidos de Na.

Riesgo de formacin de costraIRFC INTERPRETACION>2Gran tendencia a formar costra1,8 2Alta tendencia a formar costra1,6 1,8 Moderada tendencia a formar costra< 1,6Poca tendencia a formar costraC = 0si pH < 7 C = 0,2 (pH 7) si pH > 7LF = limo fino (2 - 20 mm)LG = limo grueso (20 - 50 mm)A = arcillaMO = materia orgnica

Degradacin por inundacinLa inundacin prolongada de suelos, da lugar a:

Procesos de reduccin con posible formacin de productos txicos.Estrs por falta de oxgeno en la vegetacin (muerte y prdida de cosechas)Prdida de das disponibles para realizar labores de cultivoLiberacin a la atmsfera de metano (efecto invernadero)Procesos de salinizacin en zonas regadas con mal drenaje

Degradacin qumica de suelos salinizacin sodificacin acidificacin prdida de fertilidad qumica contaminacin

DEGRADACIN POR SALINIZACINConsiste en un aumento de la concentracin de sales ms solubles que el yeso (NaCl, Na2SO4, MgCl2, MgSO4) con presencia de carbonatos y bicarbonatos solubles.El pH normalmente entre 7 y 8,5Se considera degradacin cuando tiene origen antrpico.Existen suelos salinos naturales (suelos halomorfos). El suelo representativo es el Solonchak (WRB) o Salid (FAO).Se origina por riego continuado con aguas de mala calidad, sin prever un lavado y el correspondiente drenaje. Las sales afectan a la doble capa elctrica.La salinizacin afecta a la nascencia, crecimiento y rendimiento de los cultivos (toxicidad). La alta presin osmtica de la solucin del suelo es la responsable de la baja productividad.

SALESCloruros, sulfatos, carbonatos y bicarbonatos

Solubilidad de las sales presentes en los suelos y efectos txicos

La doble capa elctrica

Perfil de un suelo salinoPresenta eflorescencias salinas que son sales translocadas en la parte superior del suelo por ascenso capilar.El perfil se encuentra muy poco diferenciado, pero su estructura tiende a ser estable.

DEGRADACION POR SODIFICACINIncremento del porcentaje de Na+ en las sedes de intercambio originando la dispersin de las arcillas => destruccin de la estructura. Adems la hidrlisis de las arcillas sdicas conduce a la alcalinizacin del perfil, y esta provoca intensa alteracin mineral. El movimiento del agua es muy lentoLas races tienen dificultades para crecerEl Na puede resultar txico para algunas plantasEl perfil queda bien diferenciado desde el punto de vista morfolgico (Solonetz, WRB). A estos suelos se les llama suelos sdicos (suelos alcalinos, cuando predominan carbonatos y bicarbonatos sdicos, pH > 9):Na2CO3 + H2O ----------> 2Na+ + HCO3- + OH-HCO3- + H2O ---------> H2CO3 + OH-

IDENTIFICACINPSI es el porcentaje de Na intercambiable:PSI = Na intercambiable * 100CICRelacin de adsorcin de sodio


Por estrs interno:Deterioro qumico (salinizacin, sodificacin, prdida de fertilidad y contaminacin)

Deterioro fsico (compactacin, encharcamiento, sellado y encostramiento, degradacin de la estructura)


AcidificacinEs un proceso natural, pero puede verse acelerado por la accin humana.Eleccin inadecuada de fertilizantes (amoniacales y urea)Fijacin biolgica del nitrgenoExtraccin de cationes basificantes por los cultivosLiberacin de H+ por intercambio con la razLluvias cidasOxidacin de la pirita en estriles de minera del carbn.Indicadores de la acidezpH% de saturacin de basesAl intercambiable (puede ser txico)Vegetacin adaptada a la acidez

DEGRADACIN BIOLGICAEmpobrecimiento en MOS Prdida de actividad microbianaPrdida de biodiversidad edfica

EMPOBRECIMIENTO EN MATERIA ORGNICAHace referencia a la disminucin del contenido en materia orgnica del suelo (MOS) medido a lo largo de varios aos.

%MO = 1,724 x % Corgnico

%MO = % MO fox / 0,77

Tiene repercusiones sobre:Propiedades del sueloSecuestro de carbono global

Niveles de MO en los suelosEvolucin de los niveles de MOSMejora del nivel de MO edfica y disminucin del CO2 atmosfrico

Contiene desde organismos vivos hasta sustancias hmicas de gran antigedad y alto nivel de alteracin qumica.

La determinacin exacta de la composicin de la MO edfica es uno de los grandes retos de la Edafologa.

Diferentes mtodos han sido utilizados para fraccionar la MO:Mtodos qumicos (utilizando diferentes extractantes)Mtodos fsicos (densidad, tamao de partculas, )Combinacin de ambosLas fracciones han sido qumicamente caracterizadas de distintas formas: C/N ratiosEstructura molecularContenidos de 14C Qu es la materia orgnica edfica?Volver atrs

http://www.climatescience.gov/Library/stratplan2003/final/graphics/images/SciStratFig7-5.jpgSecuestro de Carbono

EXPLICAN LA IMPORTANCIA DEL SUELO EN EL BALANCE GLOBAL DEL CARBONO.

El papel como reservorio de C (ciclo del C) Su potencialidad como sumidero de C, La extensin de la cubierta edfica.Secuestro de Carbono

Propiedades del suelo afectadas por la MO edficaMejora la estructura del sueloReduce la erosin Incrementa la disponibilidad de agua para las plantasAlmacena nutrientesSuministra energa para la fauna edficaPurifica el aguaElimina contaminantesIncrementa la biodiversidadModera el clima

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Soil Erosion in Southern Europe - 1Intensive olive cultivation (trees 580 years old) near Sevilla, Spain.

Funcin productiva. Evaluable por los incrementos a corto plazo de los rendimientos vegetales (2 - 6 %)

Funcin conservadora: mantenimiento de la estructura del suelo, resistencia a la compactacin o a la erosin (4 -12 %)

Funcin ambiental: papel como sumidero de la MO, prcticamente valores ilimitados.

Existe un contenido ptimo de MOS?(Daz-Fierros, 2002; Barral-Silva et al., 2004)Niveles de MO en los suelosContinuar

Cambios simulados en el contenido total de C en la vegetacin y en el suelo entre 1860 y 2100Niveles de MO en los suelos

< 4 kg m-2 en zonas agrcolas del Valle del Ebro o en la costa Sur mediterrnea> 12 kg m-2 en suelos forestales de GaliciaSuelos espaolesNiveles de MO en los suelosA nivel mundial< 2 kg m-2 en suelos de zonas subdesrticas> 30 kg m-2 en zonas de tundra y bosque hmedoContinuar

Estrategias para reducir el CO2 atmosfricoSecuestro de Carbono

Restos vegetales, animales, microbianosMINERALIZACINMs o menos rpidaNH3; CO2; PO43-MINERALIZACINlentaDESHUMIFICACINMonmeros intermediariosSntesis de compuestosHmicos coloidalesHUMIFICACINRepolimerizacinMINERALIZACINMs o menos rpidaRECORDATORIO

RECORDATORIO

Estabilizacin ycomposicin qumicaFeCaRecalcitrancia bioqumicaProteccin fsicaAdaptado de Jastrow and Miller, 1997continuarMecanismos de estabilizacin de la MO edfica

Estrategias para incrementar el secuestro de C por los suelosDisminucin de la intensidad de laboreo

Cambio de usoAumento de las hectreas dedicadas a produccin ecolgica

Aumento de la retirada de tierras de cultivo

Aumento de la superficie de cultivos leosos que sustituyen a los herbceos

Aumento de la superficie de cultivos leosos que sustituyen a otros cultivos leosos de menor capacidad de absorcin de carbono

Aumento de la forestacin de tierras agrcolas

Adicin de enmiendas orgnicas a los suelos

Prcticas agrcolas recomendadas y MOS(Lal et al., 1998) CCX = 0.5 metric tons CO2/acre/yr 0.25 metric tons C = 0.916 metric tons CO2

Cambio de usoH: herbazalP: pinar reforestado% variation: cambio de uso de herbazal a pinar

Sistema de 10 aos en SD

Prdida de MOSPrcticas agrcolasAplicacin inadecuada de agroqumicos y abonosAbandono de las prcticas tradicionales de mulchingLaboreoMonocultivo o rotacin de cultivos inadecuadaQuema de rastrojosIncendios forestalesCambios de uso

FRACCIONES DE LA MATERIA ORGNICA

El C orgnico se acumula en los suelos cuando las prdidas por actividad microbiana son ms pequeas que el imput por hojarasca y raices muertasLa MO para que pueda ser considerada un factor de calidad debe servir de sustrato a los organismos vivos del suelo, mineralizarse en la medida que permita funcionar a los ciclos biogeoqumicos, suministrar nutrientes a las plantas y una parte de ella debe humificarse e interactuar con la materia mineral a fin de producir una estructura estable.

Uno de los componentes esenciales del a fertilidad natural de los suelos es su contenido en C orgnico.Los suelos espaoles poseen una variabilidad enorme en el contenido de C orgnico

Para proponer estrategias que impliquen manejos de los suelos como sumideros de C es preciso entender las razones por las cuales las prdidas de C orgnico edfico disminuyen, o en otras palabras por que el C se vuelve estable.Julie Jastrow and Mike Miller crafted this diagram to illustrate the stabilization of C. It shows: Biochemical, chemical and physical stabilization. I would like to take it one step further to understand the controls on C conservation and how we might encourage it. Con una gestin adecuada tanto de cultivos, pastos como de bosques se puede recuperar gran parte del C del suelo perdido en los ltimos siglos (S.S.S.A., 2001). Lal (2001) indica que los suelos se estn comportando como fuentes de C en vez de sumideros. Una de las formas de incrementar los contenidos de materia orgnica (MO) edfica es a travs de la incorporacin de enmiendas orgnicas (Valdecantos, 2001). La Sociedad Americana de la Ciencia del Suelo (2001) enfatiza el enorme potencial de los suelos en el secuestro de C, indicando que las buenas prcticas agrcolas, ganaderas y selvcolas mejoran el uso sostenible del suelo con la ventaja de que incrementan su productividad, especialmente en suelos degradados. El programa FAO-IFAD (FAO, 2001) remarca la misma idea, estableciendo vnculos entre la Convencin sobre Cambio Climtico-Protocolo de Kioto, la Convencin de Lucha contra la Desertificacin y la Convencin sobre Biodiversidad.

Nuestros estudios en suelos de los pramos calizos castellano-leoneses ponen de manifiesto que el cambio de uso de un terreno abandonado que no presenta vegetacin arbolada a uno reforestado con Pinus halepensis (hace 55 aos), implic un incremento del contenido en C en los 40 cm superiores del suelo del 9,1 % y considerando el contenido de C en la hojarasca acumulada sobre el suelo, el incremento llega a ser del 13 %.

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