Calidad de Suelo 1

ESCUELA DE POST GRADO ‐ UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ‐ DIPLOMADO EN MONITOREO AMBIENTAL

28/02/2015

Escuela de Postgrado Universidad Nacional de Trujillo

Diplomado en: “MONITOREO AMBIENTAL” MODULO 1 Monitoreo de la Calidad Ambiental de Suelos Expositor: Ing. Juan Guerrero Barrantes

MARCO CONCEPTUAL ESTUDIOS DE CALIDAD DE SUELOS

Relación que existe entre el suelo y el ambiente ......CALIDAD DEL SUELO

El suelo constituye uno de los componentes fundamentales de los ecosistemas terrestres y conjuntamente con la biodiversidad y el clima, condicionan el equilibrio ecológico en un ámbito determinado.(Arca,1996)

Los suelos ocupan una posición central en el medio ambiente (ecosistema), el cual esta constituido por la litosfera, atmósfera, hidrosfera y biosfera.

MODULO 1. MONITOREO DE LA CALIDAD AMBIENTAL DE SUELOS ‐ Expositor Ing Mg Sc. Juan Guerrero Barrantes

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La cantidad de agua almacenada en el suelo regula la distribución de la vegetación en la tierra

Soils and the Environment Key Terms to Review: • weathering • soil horizons • soil profile development • soil chronosequence • soil fertility • unified soil classification • soil strength • soil sensitivity • liquefaction

• compressibility • erodibility • permeability • corrosion potential • shrink-swell potential • expansive soils • soil pollution • desertification • water table • soil plasticity index

GEOL g406 Environmental Geology

S. Hughes, 2003

Paisajes naturales

Desiertos sin vegetación

Ecosistems tropicales con exuberante vegetacion

El suelo y la vegetacion em los ecosistemas terrestres

BALANCES DE BIOMASA Y NUTRIENTES

700- 2044 N 33-137 P 600 – 1017 K 653 –2760 Ca 381 – 3890 Mg 196 S 43 Fe

Lavado de hojas

20%

200-400 Ton/ha M.S 75 % troncos y ramas 15-20 % raices 4-6 % hojas

80% SUELO superficial SUBSUELO Escorrentía

Las plantas y la formación de los suelos MODULO 1. MONITOREO DE LA CALIDAD AMBIENTAL DE SUELOS ‐ Expositor Ing Mg Sc. Juan Guerrero Barrantes

In Sánchez,1976

LIXIVIACIÓN

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Definición de CALIDAD DEL SUELO La calidad del suelo se define como la capacidad natural del suelo de cumplir diferentes funciones: ecológicas, agronómicas, económicas, culturales, arqueológicas y recreacionales

Funciones del suelo

Funciones naturales Sirve de hábitat y soporte biológico Un descenso en la calidad del suelo contribuye a un descenso en la biodiversidad: se pierden especies y ecosistemas. Soporte de ecosistema en el suelo suceden Los ciclos biogeoquímicos, el ciclo del agua, y los ciclos naturales de generación y transporte de sustancias nutritivas para las plantas y para microorganismos del suelo.


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Funciones naturales:

El suelo actúa como filtro reteniendo sustancias contaminantes El suelo actúa como Amortiguador Protegiendo las aguas subterráneas y superficiales de la penetración de agentes nocivos, evitando la transmisión de dichos agentes al ciclo de alimentación: plantas, animales y seres humanos. Transforma determinados compuestos orgánicos, descomponiéndolos o modificando su estructura; así se consigue la mineralización de numerosas sustancias.

S. Hughes, 2003

FUNCIONES DE USO Yacimientos de materias Minerales no metálicos para la construcción (piedra, mármol, caliza, yeso, pizarras, arenas), minerales metálicos (blenda, galena, siderita, pirita) y combustibles fósiles como el carbón. Fuente de materias primas: La producción de alimentos, forrajes y otras materias primas renovables renovables está relacionada con el uso del suelo, con el suministro de nutrientes, aire, agua y con su función de soporte.


La importancia geopolítica del recurso suelo es su relación directa con la seguridad alimentaria de las naciones ..

EL PERU tiene una superficie de 128 millones de hectáreas de ls cuales solamente 3 millones se encuentran cultivadas .. Para alimentar a 30 millones de Hbitantes ... Existe inseguridad alimentaria

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Country

Total land area

Area

Area of irrigated land that is salt-

irrigated

cropped

DISTRIBUCION DE TIERRAS DE CAPACIDAD DE USO MAYOR EN LAS DIFERENTES REGIONESHECTAREAS) Cultivos en limpio Cultivo (A) permanente © Ha % Ha % Costa Sierra Selva Total

1140 1341 2421 4902

8.36 3.42 3.21

496 20 2191 2707

3.64 0.05 2.89

Pastos (P) Ha 1622 10.576 5718 17916

% 11.90 26.98 7.55

Forestal (F) Ha 172 2092 46432 48696

Protección (X) % Ha % 1.2 10207 5.34 25169 61.35 18925 54801

Total Ha

74.84 13637 64.21 39198 25 75687 128522

El Perú es un país con escasez de suelos agrícolas para garantizar la seguridad alimentaria de una población creciente ... 30 millones de pobladores

%

100 100 100

affected

Mha

Mha

%

Mha

%

China

97

45

46

6.7

15

India

169

42

25

7.0

17

Soviet Union

233

21

9

3.7

18

United States

190

18

10

4.2

23

Pakistan

21

16

78

4.2

26

Iran

15

6

39

1.7

30

Thailand

20

4

20

0.4

10

Egypt

3

3

100

0.9

33

Australia

47

2

4

0.2

9

Argentina

36

2

5

0.6

South Africa

13

1

0.1

9

34 9

Subtotal

843

159

19

29.6

20

World

1,474

227

15

45.4

20

Source: Ghassemi et al. (1995) compiled from FAO data for 1987

Funciones de Uso ... Emplazamiento de viviendas Medio físico para el desarrollo de infraestructuras: viviendas, edificios e infraestructuras industriales, carreteras, áreas de recreo, áreas de depósito de residuos. Archivo histórico Conserva los restos de su historia evolutiva y de las influencias que sobre él han venido ejerciendo los seres humanos.


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Producción sostenible ‐ SOSTENIBILIDAD

Dinámica de la calidad del suelo en relación aun tiempo cero


Calidad intrinseca de dos tipos de suelos

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Indicadores

•INDICADORES DE LA CALIDAD DEL SUELO


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Effect of Conventional Agriculture on Water Infiltration Rates (mm/h) Conjunto de indicadores físicos, propuesto para monitorear los cambios que ocurren en el suelo (Larson y Pierce, 1991; Doran y Parkin, 1994; Seybold et al., 1997).

Soil

Place PROPIEDADES FÍSICAS

RELACIÓN CON LA CONDICIÓN Y FUNCIÓN DEL SUELO

UNIDADES RELEVANTES ECOLÓGICAMENTE

Textura

Retención y transporte de % de arena, limo y arcilla; agua y compuestos pérdida del sitio o posición químicos; erosión del del paisaje suelo

Profundidad del suelo

Estima la productividad cm o m potencial y la erosión

Densidad aparente

Productividad y erosividad

Brasil (animal traction) Oxisol Brasil Oxisol Brasil (4 yrs. ZT) Oxisol

Virgin or Pasture 136 136 136

Cultivated 31.3 0.2 7.5

Years of cultivation 7 20 24

g/cm3

The Triangle of Soil Fertility Conjunto de indicadores químicos, propuesto para monitorear los cambios que ocurren en el suelo (Larson y Pierce, 1991; Doran y Parkin, 1994; Seybold et al., 1997). RELACIÓN CON LA CONDICIÓN Y FUNCIÓN DEL SUELO


M. ORGÁNICA (N y Ct)

Define la fertilidad del suelo; estabilidad; erosión

Kg de C ó N ha-1

pH

Define la actividad química Log. negativo y biológica

Conductividad eléctrica

Define la actividad vegetal y microbiana

dSm-1

N, P y K extractables

Nutrientes disponibles para las plantas, indicadores de la calidad ambiental

Kg ha-1

PROPIEDADES QUÍMICAS


Chemical Fertility

S.O.M.

Physical Fertility

Biological Fertility

Soil Organic Matter (soil carbon) is linked to all aspects of soil fertility and Soil Quality

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Conjunto de indicadores biológicos, propuesto para monitorear los cambios que ocurren en el suelo (Larson y Pierce, 1991; Doran y Parkin, 1994; Seybold et al., 1997).

PROPIEDADES BIOLÓGICAS

RELACIÓN CON LA CONDICIÓN Y FUNCIÓN DEL SUELO


C y N de la biomasa microbiana

Reservas de C en el suelo Transformación de la M.O

Kg de C ó N ha-1 con respecto al C y N total

1. Nido de hormigas (165x). 2. Union simbiotica entre hifas de los hongos la capa de hojarasca y las raices de los arboles (13x).

Respiración

N potencialmente mineralizable

Mide la actividad microbiana; estima la actividad de la biomasa

Kg de C ó N ha-1 t-1 relacionando perdida de C vs entrada al reservorio total de C

Productividad del suelo y suministro de N

Kg de C ó N ha-1 con respecto al C y N total


3. Afidos picando hojas de pino (22x). 4. Hormigas atendiendo sus huevos (7x). 5. Nematodes (roundworms) feeding on roots (22x). 6. Leaf decomposition by bacteria and fungal hyphae, with a protozoan ciliate feeding on the bacteria (1500x). 7. Black widow spider tending an egg sac (2x). 8. Predacious horsefly larva and pupa (1.5x)

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Reflexive objectivity Risk assessment • Hazard identification • Hazard characterization • Exposure assessment • Risk characterization

Soil function

The DPSIR concept Stability ‐ resistance ‐ resilience

Thresholds ‐ soil indicator ‐ management

Research chains But not indexed!

Reflexive objectivity


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Inglaterra,2007 EA UK

ESTUDIO DE LA MORFOLOGIA DEL SUELO COMO SISTEMA ABIERTO

1.50 m


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Suelo CONCEPTO: Los suelos son cuerpos naturales, que forma parte del paisaje, cuyas características se deben al efecto integrado del clima y de los organismos vivos sobre el material madre a lo largo del tiempo, cumple múltiples funciones: soporte para el crecimiento de las plantas, ciclo hidrológico, buffer ambiental, que determinan su calidad.

Factores de Formación del Suelo Según Jenny (1941):

S = f (R, C, P, O, T) • • • • •

Material madre (R); Clima (C); Topografía (P); Organismos (O), y Tiempo (T).


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COMO ESTUDIAR LA CALIDAD DEL SUELO

Descripción del perfil del suelo en el campo : 1. Morfología del paisaje 2. Horizontes o capas (origen y taxonomía) 3. Características internas : físicas, químicas y biológicas

IDENTIFICACION DE LOS HORIZONTES DEL PERFIL DEL

Los horizontes de suelo se distinguen visualmente debido a variaciones en sus propiedades tales como: color, textura, estructura, contenido en M.O. y composición química.

Soil Survey Manual – USDA, ONERN, MINAG

Horizonte Orgánico • El horizonte O: Se desarrolla en suelos forestales donde es posible la acumulación de las hojas. Los subíndices (i) y (e) y (a) indican descomposición débil inicial en evolución y avanzada de la materia orgánica del suelo .


Oa

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Horizonte A • El horizonte A posee color pardo oscuro debido la presencia de coloides de M.O. El subíndice (p) indica efectos de la acción antrópica.

Horizonte B • El horizonte B esta en el sub suelo es el que recibe y acumula los materiales provenientes del horizonte A. En el ejemplo se aprecia la capa de iluviación de humus y sexquióxidos denominada Bhs – Horizonte spódico – • Suelo arenoso y ácido denominado PODSOL típico de suelos forestales con coniferas en climas fríos y húmedos.


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Horizonte de eluviacion E• El Horizonte A2 (E) es un horizonte eluvial. La M.O. y el hierro son removidos hacia las capas inferiores. Su coloración es más clara que los horizontes superiores. Es más común el suelos forestales

Horizonte B • En este ejemplo, el B sufre poca iluviación. Forma un Bw. (w) indica desarrollo de color o estructura. • Con la transformación del C (meteorización) se forma un horizonte Bk rico en CaCO3 (color blanco).

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Horizonte C • El horizonte C no es parte de la edafogénesis. Constituye de material original poco alterado.

En este caso se utilizan las letras minúsculas: p:disturbación por aradura u otro mecanismo. Corresponde al horizonte superficial de suelos agrícolas. es la capa arable y se le denomina Ap b: horizonte enterrado, es frecuente en áreas que han sufrido entierro por nivelación de tierras u otros procesos (huaycos,ect) ca: acumulación de carbonatos de calcio. Se aplica a los horizontes A,B o C, donde la cantidad de carbonato es mayor que el material que dió origen al suelo. cn: acumulación de concreciones o nódulos endurecidos de sesquiòxidos de hierro o aluminio con o sin fósforo.


SIMBOLOS DE LOS SUBHORIZONTES

cs: acumulación de sulfato de calcio. Sin uso y de forma similar al calcio f este símbolo es usado para los suelos permanentemente congelados g: indica fuerte gleyzación. es usado en horizontes con fuerte reducción de hierro durante el desarrollo del suelo, debido a la presencia de agua sin movimiento (anegamiento). Existen moteaduras, gris verdosas h: indica la acumulación de humus iluvial, sea cubriendo las partículas de sílice o de arena como pelets oscuros de tamaño de sílice. Esta expresión solamente es usada para el horizonte B

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ir:indica la acumulación de hierro iluvial, que aparece cubriendo las partículas de sílice o arena como pelets del tamaño del sílice. En algunas situaciones el hierro iluvial obstruye los poros y termina cimentando el horizonte; en caso de tener humus el hierro iluvial en el mismo horizonte se denota Bhir o B2 hir * Actualmente este letra ha sido reemplazada por la “s” por lo que ahora se denomina el horizonte Bsh (horizonte spodico) m: indica fuerte cementación. Es utilizado en los horizontes donde la cementación es irreversible si:indica cementación en material siliceo, soluble en alcali q es aplicado solamente al horizonte C. La cementación puede ser nodular o contínua, se usa el símbolo sim

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• t : Indica acumulación de arcilla iluvial, utilizando solamente para el horizonte B (B argilico, B texturado) • x: indica característica de fragipan.(alta densidad. Es aplicable a los horizontes A2, B y C • r: Superficie de la roca • v: Plintita (alto fierro, materiales rojos) • w: Color distintivo o estructura • n: Acumulación de sodio • k: Acumulación de carbonatos Acumulación de sales solubles • z:

Números romanos • La utilización solo corresponde para indicar la presencia de materiales aluviales discontinuos, o diferentes en su granulometría, color, textura entre dichas capas de sedimentos. • A esta característica se le denomina discontinuidad litológica • Solamente se utilizan para el horizonte C


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Caliche

Laterite in Sarawak, Borneo

Ck

Source: Teaching Collection/University of Washington, Department of Geological Science

Source: Fletcher & Baylis/Photo Researchers, Inc.

pedalfer

pedocal

laterite

Pedocal with Caliche in the B horizon

Organic

Evergreen forests

Shortgrass

A

Activity

B

Leached

tropics C


Accumulati on

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Principales tipos de suelos Podzol: típicos

Molisol:

bajo bosques de coníferas. Con un horizonte grisáceo,mezcla de materia orgánica e hidróxido de alumínio, PH ácido.

típicos de praderas con horizonte superior oscuro por el humus y la materia orgánica acumulada

Oxisol: típico

en regiones tropicales y subtropicales (Misiones), su color se debe a oxidos de hierro, arcillas y algo de materia orgánica.

Vertisol:

típicos en ambientes inundables, alto contenido de arcilla y materia orgánica, secos muestran grietas

Pendiente y Profundidad del suelo


Aridisol: típicos de ambientes áridos, poco desarrollo de horizontes, escasa materia orgánica y presencia de material original

MODELO TRIDIMENSIONAL DEL PAISAJE

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SOIL SURVEY MANUAL . USDA 1998 Acton , D.F. y L.J. Gregorich (eds). 1995. The health of our soils: Toward sustainable agriculture in Canada. Centre for Land and Biological Resources Research. Research Branch. Agric. and Agri‐Food Canada, Ottawa, ON. http://res.agr.ca/CANSIS/PUBLICATIONS/HEALTH/ Beare, M.H.; Cameron, K.C.; Williams, P.H. y C.Doscher. 1997. "Soil Quality Monitoring for Sustainable Agriculture". NZPPs paper‐Soil Quality Monitoring for Sustainable Agriculture. http://www.hortnet.co.nz (versión noviembre de 1999).


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