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Procesos de degradación de suelos
     Indicadores de Calidad




                         Lic. MSci Silvana I. Torri
                         torri@agro.uba.ar
Calidad del suelo. Indicadores.
Degradación del suelo: concepto, causas y
consecuencias. Tipos de degradación.
El suelo como receptor y amortiguador de la
contaminación. Mecanismos de autodepuración de
suelos: propiedades que lo regulan.
Definición


El suelo no es un medio inerte e inestable, sino un
sistema complejo con componentes físicos, químicos y
biológicos, que interactúan en un equilibrio dinámico,
sobre el que intervienen diversas prácticas agrícolas
(Mateo, 1996)




                                             torri@agro.uba.ar
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
Funciones del Suelo


                                Productividad
Salud de plantas,
animales y seres
    humanos




                    Calidad Ambiental

                                         torri@agro.uba.ar
Calidad del suelo



Refleja la capacidad del suelo para funcionar dentro
de 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, y
sostener la salud humana y el hábitat



Comité para la Salud del Suelo de la Soil Science Society of America,
1997
Calidad del suelo

 Fertilidad
Productividad potencial
Sostenibilidad
Calidad ambiental




                                  torri@agro.uba.ar
Consecuencias Ambientales de las políticas de
desarrollo

 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
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 sus
propiedades (productividad biológica sosteniblemente),
-mantener la calidad ambiental (atenuar contaminantes
ambientales)
-favorecer la salud de la flora, fauna y población humana

                             (Doran y Parkin, 1994, Karlen et al., 1997)
Capacidad de producir sin degradar el suelo y
         sin perjudicar al ambiente.




                                Gregorich y Acton,
                                1995
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?



                                           torri@agro.uba.ar
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)
Características de un buen
                 indicador

1. 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
Pueden ser

        Indicadores Físicos
        Indicadores Químicos
        Indicadores Físico-químicos
        Indicadores Biológicos
Conjunto de indicadores físicos


Propiedad                    Relación con la              Valores o unidades ;
                             condición y función del      comparaciones para
                             suelo                        evaluación
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
suelo superficial y raíces   potencial y la erosión
Infiltración y densidad      Potencial de lavado;         minutos/2.5 cm de agua y
aparente                     productividad y erosividad   g/cm3
Capacidad de retención       Relación con la retención    % (cm3/cm3), cm de
de agua                      de agua, transporte, y       humedad
                             erosividad; humedad
                             aprovechable, textura y      aprovechable/30 cm;
                             materia orgánica             intensidad de precipitación



                                                                    torri@agro.uba.ar
Conjunto de indicadores químicos

Propiedad             Relación con la        Unidades relevantes
                      condición y            ecológicamente;
                      función del suelo      comparaciones para
                                             evaluación
Materia orgánica (N   Define la fertilidad   Kg de C o N ha-1
y C total)            del suelo;
                      estabilidad; erosión
pH                    Define la actividad    comparación entre los
                      química y biológica    límites superiores e
                                             inferiores para la actividad
                                             vegetal y microbiana
Conductividad         Define la actividad    dSm-1; comparación entre
eléctrica             vegetal y microbiana   los límites superiores e
                                             inferiores para la actividad
                                             vegetal y microbiana
P, N, y K             Nutrientes             Kg ha-1; niveles suficientes
extractables          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
Conjunto de indicadores biológicos

Propiedad             Relación con la              Valores o unidades
                      condición y función          relevantes
                      del suelo                    ecológicamente;
                                                   comparaciones para
                                                   evaluación
C y N de la biomasa   Potencial microbiano         Kg de N o C ha-1
microbiana            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 orgánica
Respiración,          Mide la actividad            Kg de C ha-1 d-1 relativo
contenido de          microbiana; estima la        a la actividad de la
humedad y             actividad de la biomasa      biomasa microbiana;
temperatura                                        pérdida de C contra
                                                   entrada al reservorio
                                                   total de C
N potencialmente      Productividad del suelo y    Kg de N ha-1d-1 relativo
mineralizable         suministro potencial de N    al contenido de C y N
                                                   total
Aoki et al, 2008
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
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 indicadores
puede explicar el funcionamiento global del suelo?
(iv) ¿tiene siempre la misma interpretación el estado de un
indicador?

Sin embargo es importante que los indicadores reflejen las
principales restricciones del suelo en congruencia con las funciones
principales que se evaluen
                                                         torri@agro.uba.ar
Aoki et al, 2008
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
Los indicadores deben predecir




La degradación de los suelos
Degradación de suelos



La degradación del suelo es un proceso que reduce
la capacidad potencial y actual de los suelos de
producir (cuantitativamente y/o cualitativamente)
bienes y servicios




                                     FAO (1979)

                                         torri@agro.uba.ar
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
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
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
Origen de la degradación
origen 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
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.
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
Mapa mundial de Degradación de Suelos (GLASOD,
                     1991)
Degradación de suelos en América del Sur




                                    torri@agro.uba.ar
Degradación

Los países desarrollados, generalmente con climas
húmedos, la contaminación de suelo es el más grave
problema,

mientras que en los países de climas subhúmedos a
áridos la erosión constituye el principal problema
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
¿Cómo la utilización de los fertilizantes atenta contra
la 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
Pérdida de la calidad del suelo




        Degradación
Vulnerabilidad de los suelos a la degradación




               Estructura




                                     torri@agro.uba.ar
Estabilidad

Forma 1                  Forma 2

           Resiliencia




    Resistencia del suelo
   frente a la degradación
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 se
mantiene estable por la aplicación
           normal de fertilizantes
                                                                                                           torri@agro.uba.ar
Efecto de un disturbio sobre sistemas con
           distinta resiliencia
Mecanismos de estabilización predominantes de los
              diferentes manejos




                                       torri@agro.uba.ar
Estructura
  • Relación con Materia Orgánica
Suelo degradado con formación de un sello
   superficial que reduce la infiltración y
aumenta el escurrimiento y la acumulación del
     agua de lluvias en las áreas bajas
                                       torri@agro.uba.ar
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)
Degradación: Erosión

Desprendimiento, arrastre y acumulación del suelo y/o
fragmentos de roca por acción de un agente erosivo.

Erosión Hídrica: el agente erosivo es el agua, principalmente de
precipitación o irrigación.

Erosión Eólica: el agente erosivo es el viento, principalmente en
aquellas regiones donde el suelo está descubierto.


Está relacionada con la evolución de la corteza terrestre o con la
acción del hombre a través de sus actividades
          la geológica o natural
          la antrópica o acelerada
                                                       torri@agro.uba.ar
erosión
Factores de sitio      por
que afectan la         surcos
erosión hídrica




            erosión
            por
            cárcavas
La Erosión Hídrica
como limitante para la
productividad 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
Erosión Eólica como
    limitante de la
productividad del suelo

Afecta principalmente las
regiones      áridas       y
semiáridas    de     aptitud
ganadero-agrícola.

Superficie afectada(1988)
21.410.000 ha. Creciendo a
una tasa de 175.000 ha por
año
Erosión hídrica y eólica en la República Argentina


                     Moderada          Severa grave                Total

                     ha         %       ha        %           ha           %

Erosión hídrica   15382000      62   9626000      38       25008000        100

Erosión eólica    7020000       33   14390000     67       21410000        100

Totales           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
Efecto de los sistemas de labranzas sobre las
                                pérdidas de suelo
                               50
                                                                            LC
                               45
Pérdida de Suelo (tn/ha/año)




                                                                            Lreducida
                               40
                                                                            SD
                               35
                               30
                               25
                               20
                               15
                               10
                               5
                               0
                                    Maíz/Maíz    Maíz/Soja    Soja/Soja    Trigo/Soja
Compactación

 Densificación de horizontes en el perfil del suelo




Antropicos                     Genéticos
Encostramiento superficial     Fragipanes
Pisoteo animal                 Duripanes
                               Claypan
Compactación cama de siembra
                               Tosca
Piso de arado
Pasaje de maquinarias


                                              torri@agro.uba.ar
Valores medios de la resistencia a la penetración (Rp) en
MPa, para cada profundidad, con iguales contenidos de
humedad.

(p <= 0,05).
I. de pisoteo   Profundidad      Rp (Mpa)
                                            Grupo A (testigo):
A      0 a 10 cm       5,93 a               sectores con
                                            intensidad de carga
A      10 a 20 cm      6,07 a
                                            nula (0 AUM/ha)
                                            Grupo B: sectores
                                            con intensidad de
I. de pisoteo   Profundidad      Rp (Mpa)
                                            carga media (20
B      10 a 20 cm      4,90 a               AUM/ha)
                                            Grupo C: sectores
C      10 a 20 cm      6,29 b
                                            con intensidad de
B      0 a 10 cm       6,56 bc              carga alta (60
                                            AUM/ha)
C      0 a 10 cm       7,33 c


                                                Martinez et al., 2008
Compactación por sobrepastoreo

Afecta a campos naturales y pasturas
El contenido hídrico con que el suelo es pisoteado es el
principal factor que controla el efecto



Consecuencias: el horizonte superficial presenta:
mayor densidad aparente
mayor resistencia superficial,
menor estabilidad estructural
menor aireación e infiltración


                                                torri@agro.uba.ar
Suelos decapitados


   Son suelos cuyo horizonte superficial se encuentra
    reducido o eliminado

   Causas:
      Erosion

      Urbanización
Cambio en las características edáficas por la extracción
                        de suelo
Qué es la desertificación?

La Convención Internacional de Lucha contra la Desertificación
la define como la degradación de las tierras áridas, semiáridas y
subhúmedas secas resultantes de diversos factores, tales como
las variaciones climáticas y las actividades humanas.


 Gradación de Desertificación a nivel mundial
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
La desertificación es un
     proceso global de
   empobrecimiento del
ecosistema por el impacto
de la actividad antrópica y
         la sequía.


   Una vez iniciado, el
         proceso de
desertificación se acelera
 por sí mismo mediante la
    retroacción de sus
  distintos procesos de
        degradación.
Sobrepastoreo




El sobrepastoreo es uno de los
principales problemas que lleva a
la desertificación.




                                    torri@agro.uba.ar
Cercano a ciudad
Schmid et al., 2008
Degradación Química

Incluye todos los procesos causantes de cambios adversos en las
propiedades 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.
Degradación química

Drenaje ácido de mina




                               torri@agro.uba.ar
Contaminación producida por pesticidas




     Aplicación mecanizada de pesticidas en los campos
Contaminación producida por el uso de
 fertilizantes




Crecimiento desmedido de las algas durante la eutrofización de un
                                lago

                                                        torri@agro.uba.ar
Acidez de los Suelos

¿Por qué los sistemas de producción de cultivos
incrementan la acidez de los suelos?
      Remoción de Nutrientes
      Mineralización de materia orgánica
      Fertilización nitrogenada
      Aluminio Intercambiable
      Lluvias Acidas
      Lixiviación de bases
Tasa de extracción de Calcio y Magnesio por algunos
cultivos de la región pampeana




                                          torri@agro.uba.ar
Exceso de sales



salinización
sodificación
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
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).
Clasificación de los suelos afectados por
  sales


Clasificación CE (dS m-1)   pH     PSI   Condición Física del suelo
    Salino        >4        <8.5   <15             Normal
    Sódico        <4        >8.5   >15              Pobre
Salino/Sódico     >4        <8.5   >15             Normal
Efectos de la salinidad y sodicidad sobre el suelo y las
plantas


      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
El suelo como receptor de la contaminación

Tradicionalmente se consideró que el suelo tenía una capacidad
ilimitada de absorción y purificación.
vulnerabilidad
                          poder de amortiguación
  Respuesta del suelo
frente a la degradación   carga crítica
                          biodisponibilidad
                          movilidad
                          persistencia
Suelo como receptor y amortiguador de la
                contaminación


Capacidad buffer o amortiguador del
suelo


 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
Suelo como receptor y amortiguador de la
                contaminación


El poder de amortiguación de un suelo representa la
capacidad que tiene un suelo de inactivar los efectos
negativos de los contaminantes. Esta beneficiosa acción
se puede ejercer por varios mecanismos:

                    Neutralización
             Degradación biótica o abiótica
                      Adsorción
                    Complejización
                    Insolubilización
Mecanismos de autodepuración del suelo

La capacidad depuradora depende de las características
de los horizontes superficiales:

La actividad          facilita la descomposición e
microbiológica,       inmovilización de los
                      contaminantes

La capacidad          regula la facilidad de
filtrante,            penetración de los contaminantes

                     adsorben contaminantes y permiten
La arcilla y la      su inmovilización o liberación
materia orgánica     mediante reacciones físicoquímicas
Mecanismos de autodepuración de los suelos:
             propiedades que lo regulan
Propiedad                      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 población
pH
                               microbiana.

                               El incremento en el potencial redox (condiciones más oxidantes),
                               favorece la formación de óxidos de EPT, o su precipitación
Potencial redox (Eh)
                               sobre óxidos de hierro y manganeso, provocando la
                               inmovilización de estos elementos.

                               Un alto contenido de materia orgánica resistente incrementa la
Contenido de materia           CIC, la capacidad de amortiguación del pH del suelo, la
orgánica                       capacidad de fijar compuestos tóxicos, disminuye la erodibilidad
                               del suelo.

                               Un suelo bien estructurado favorece el drenaje y disminuye la
Estructura
                               erodibilidad.

                               El incremento de la actividad biológica, favorece la degradación
Actividad microbiana           de compuestos orgánicos, aunque puede modificar el potencial
                               redox y el pH.

                                                                                   Dorronsoro, 1997
Consideraciones finales


Una vez superada la capacidad de amortiguación, el suelo deja de
actuar como barrera protectora del medio hidrológico y biológico,
convirtiéndose en una fuente de sustancias peligrosas, actuando
como fuente de contaminación, de tal modo que los contaminantes
pueden pasar a las cadenas tróficas.



La conservación del suelo implica mantener su CALIDAD, evitar su
degradación, incluyendo en ella a la contaminación, y procurar
atenuar, en lo posible y nunca acelerar, su pérdida como recurso
No exceder su capacidad de regeneración.

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Indicadores calidad suelo

  • 1. Procesos de degradación de suelos Indicadores de Calidad Lic. MSci Silvana I. Torri torri@agro.uba.ar
  • 2. Calidad del suelo. Indicadores. Degradación del suelo: concepto, causas y consecuencias. Tipos de degradación. El suelo como receptor y amortiguador de la contaminación. Mecanismos de autodepuración de suelos: propiedades que lo regulan.
  • 3. Definición El suelo no es un medio inerte e inestable, sino un sistema complejo con componentes físicos, químicos y biológicos, que interactúan en un equilibrio dinámico, sobre el que intervienen diversas prácticas agrícolas (Mateo, 1996) torri@agro.uba.ar
  • 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. Funciones del Suelo Productividad Salud de plantas, animales y seres humanos Calidad Ambiental torri@agro.uba.ar
  • 6. Calidad del suelo Refleja la capacidad del suelo para funcionar dentro de 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, y sostener la salud humana y el hábitat Comité para la Salud del Suelo de la Soil Science Society of America, 1997
  • 7. Calidad del suelo Fertilidad Productividad potencial Sostenibilidad Calidad ambiental torri@agro.uba.ar
  • 8. Consecuencias Ambientales de las políticas de desarrollo 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. 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 sus propiedades (productividad biológica sosteniblemente), -mantener la calidad ambiental (atenuar contaminantes ambientales) -favorecer la salud de la flora, fauna y población humana (Doran y Parkin, 1994, Karlen et al., 1997)
  • 10. Capacidad de producir sin degradar el suelo y sin perjudicar al ambiente. Gregorich y Acton, 1995
  • 11. 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? torri@agro.uba.ar
  • 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. Características de un buen indicador 1. 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. Pueden ser Indicadores Físicos Indicadores Químicos Indicadores Físico-químicos Indicadores Biológicos
  • 15. Conjunto de indicadores físicos Propiedad Relación con la Valores o unidades ; condición y función del comparaciones para suelo evaluación 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 suelo superficial y raíces potencial y la erosión Infiltración y densidad Potencial de lavado; minutos/2.5 cm de agua y aparente productividad y erosividad g/cm3 Capacidad de retención Relación con la retención % (cm3/cm3), cm de de agua de agua, transporte, y humedad erosividad; humedad aprovechable, textura y aprovechable/30 cm; materia orgánica intensidad de precipitación torri@agro.uba.ar
  • 16. Conjunto de indicadores químicos Propiedad Relación con la Unidades relevantes condición y ecológicamente; función del suelo comparaciones para evaluación Materia orgánica (N Define la fertilidad Kg de C o N ha-1 y C total) del suelo; estabilidad; erosión pH Define la actividad comparación entre los química y biológica límites superiores e inferiores para la actividad vegetal y microbiana Conductividad Define la actividad dSm-1; comparación entre eléctrica vegetal y microbiana los límites superiores e inferiores para la actividad vegetal y microbiana P, N, y K Nutrientes Kg ha-1; niveles suficientes extractables 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. Conjunto de indicadores biológicos Propiedad Relación con la Valores o unidades condición y función relevantes del suelo ecológicamente; comparaciones para evaluación C y N de la biomasa Potencial microbiano Kg de N o C ha-1 microbiana 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 orgánica Respiración, Mide la actividad Kg de C ha-1 d-1 relativo contenido de microbiana; estima la a la actividad de la humedad y actividad de la biomasa biomasa microbiana; temperatura pérdida de C contra entrada al reservorio total de C N potencialmente Productividad del suelo y Kg de N ha-1d-1 relativo mineralizable suministro potencial de N al contenido de C y N total
  • 18. Aoki et al, 2008
  • 19.
  • 20. 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
  • 21. 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 indicadores puede explicar el funcionamiento global del suelo? (iv) ¿tiene siempre la misma interpretación el estado de un indicador? Sin embargo es importante que los indicadores reflejen las principales restricciones del suelo en congruencia con las funciones principales que se evaluen torri@agro.uba.ar
  • 22. Aoki et al, 2008
  • 23. 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
  • 24. Los indicadores deben predecir La degradación de los suelos
  • 25. Degradación de suelos La degradación del suelo es un proceso que reduce la capacidad potencial y actual de los suelos de producir (cuantitativamente y/o cualitativamente) bienes y servicios FAO (1979) torri@agro.uba.ar
  • 26. 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
  • 27. 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
  • 28. 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
  • 29. Origen de la degradación origen 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
  • 30. 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.
  • 31. 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
  • 32. Mapa mundial de Degradación de Suelos (GLASOD, 1991)
  • 33. Degradación de suelos en América del Sur torri@agro.uba.ar
  • 34. Degradación Los países desarrollados, generalmente con climas húmedos, la contaminación de suelo es el más grave problema, mientras que en los países de climas subhúmedos a áridos la erosión constituye el principal problema
  • 35. 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
  • 36.
  • 37. ¿Cómo la utilización de los fertilizantes atenta contra la 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
  • 38. Pérdida de la calidad del suelo Degradación
  • 39. Vulnerabilidad de los suelos a la degradación Estructura torri@agro.uba.ar
  • 40. Estabilidad Forma 1 Forma 2 Resiliencia Resistencia del suelo frente a la degradación
  • 41. 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 se mantiene estable por la aplicación normal de fertilizantes torri@agro.uba.ar
  • 42. Efecto de un disturbio sobre sistemas con distinta resiliencia
  • 43. Mecanismos de estabilización predominantes de los diferentes manejos torri@agro.uba.ar
  • 44. Estructura • Relación con Materia Orgánica
  • 45. Suelo degradado con formación de un sello superficial que reduce la infiltración y aumenta el escurrimiento y la acumulación del agua de lluvias en las áreas bajas torri@agro.uba.ar
  • 46. 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)
  • 47. Degradación: Erosión Desprendimiento, arrastre y acumulación del suelo y/o fragmentos de roca por acción de un agente erosivo. Erosión Hídrica: el agente erosivo es el agua, principalmente de precipitación o irrigación. Erosión Eólica: el agente erosivo es el viento, principalmente en aquellas regiones donde el suelo está descubierto. Está relacionada con la evolución de la corteza terrestre o con la acción del hombre a través de sus actividades la geológica o natural la antrópica o acelerada torri@agro.uba.ar
  • 48. erosión Factores de sitio por que afectan la surcos erosión hídrica erosión por cárcavas
  • 49. La Erosión Hídrica como limitante para la productividad 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
  • 50. Erosión Eólica como limitante de la productividad del suelo Afecta principalmente las regiones áridas y semiáridas de aptitud ganadero-agrícola. Superficie afectada(1988) 21.410.000 ha. Creciendo a una tasa de 175.000 ha por año
  • 51. Erosión hídrica y eólica en la República Argentina Moderada Severa grave Total ha % ha % ha % Erosión hídrica 15382000 62 9626000 38 25008000 100 Erosión eólica 7020000 33 14390000 67 21410000 100 Totales 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
  • 52. Efecto de los sistemas de labranzas sobre las pérdidas de suelo 50 LC 45 Pérdida de Suelo (tn/ha/año) Lreducida 40 SD 35 30 25 20 15 10 5 0 Maíz/Maíz Maíz/Soja Soja/Soja Trigo/Soja
  • 53. Compactación Densificación de horizontes en el perfil del suelo Antropicos Genéticos Encostramiento superficial Fragipanes Pisoteo animal Duripanes Claypan Compactación cama de siembra Tosca Piso de arado Pasaje de maquinarias torri@agro.uba.ar
  • 54. Valores medios de la resistencia a la penetración (Rp) en MPa, para cada profundidad, con iguales contenidos de humedad. (p <= 0,05). I. de pisoteo Profundidad Rp (Mpa) Grupo A (testigo): A 0 a 10 cm 5,93 a sectores con intensidad de carga A 10 a 20 cm 6,07 a nula (0 AUM/ha) Grupo B: sectores con intensidad de I. de pisoteo Profundidad Rp (Mpa) carga media (20 B 10 a 20 cm 4,90 a AUM/ha) Grupo C: sectores C 10 a 20 cm 6,29 b con intensidad de B 0 a 10 cm 6,56 bc carga alta (60 AUM/ha) C 0 a 10 cm 7,33 c Martinez et al., 2008
  • 55. Compactación por sobrepastoreo Afecta a campos naturales y pasturas El contenido hídrico con que el suelo es pisoteado es el principal factor que controla el efecto Consecuencias: el horizonte superficial presenta: mayor densidad aparente mayor resistencia superficial, menor estabilidad estructural menor aireación e infiltración torri@agro.uba.ar
  • 56. Suelos decapitados  Son suelos cuyo horizonte superficial se encuentra reducido o eliminado  Causas:  Erosion  Urbanización
  • 57. Cambio en las características edáficas por la extracción de suelo
  • 58. Qué es la desertificación? La Convención Internacional de Lucha contra la Desertificación la define como la degradación de las tierras áridas, semiáridas y subhúmedas secas resultantes de diversos factores, tales como las variaciones climáticas y las actividades humanas. Gradación de Desertificación a nivel mundial
  • 59. 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
  • 60. La desertificación es un proceso global de empobrecimiento del ecosistema por el impacto de la actividad antrópica y la sequía. Una vez iniciado, el proceso de desertificación se acelera por sí mismo mediante la retroacción de sus distintos procesos de degradación.
  • 61. Sobrepastoreo El sobrepastoreo es uno de los principales problemas que lleva a la desertificación. torri@agro.uba.ar
  • 64. Degradación Química Incluye todos los procesos causantes de cambios adversos en las propiedades 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.
  • 65. Degradación química Drenaje ácido de mina torri@agro.uba.ar
  • 66. Contaminación producida por pesticidas Aplicación mecanizada de pesticidas en los campos
  • 67. Contaminación producida por el uso de fertilizantes Crecimiento desmedido de las algas durante la eutrofización de un lago torri@agro.uba.ar
  • 68. Acidez de los Suelos ¿Por qué los sistemas de producción de cultivos incrementan la acidez de los suelos?  Remoción de Nutrientes  Mineralización de materia orgánica  Fertilización nitrogenada  Aluminio Intercambiable  Lluvias Acidas  Lixiviación de bases
  • 69. Tasa de extracción de Calcio y Magnesio por algunos cultivos de la región pampeana torri@agro.uba.ar
  • 71. 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
  • 72. 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).
  • 73. Clasificación de los suelos afectados por sales Clasificación CE (dS m-1) pH PSI Condición Física del suelo Salino >4 <8.5 <15 Normal Sódico <4 >8.5 >15 Pobre Salino/Sódico >4 <8.5 >15 Normal
  • 74. Efectos de la salinidad y sodicidad sobre el suelo y las plantas 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
  • 75. El suelo como receptor de la contaminación Tradicionalmente se consideró que el suelo tenía una capacidad ilimitada de absorción y purificación.
  • 76. vulnerabilidad poder de amortiguación Respuesta del suelo frente a la degradación carga crítica biodisponibilidad movilidad persistencia
  • 77. Suelo como receptor y amortiguador de la contaminación Capacidad buffer o amortiguador del suelo 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
  • 78. Suelo como receptor y amortiguador de la contaminación El poder de amortiguación de un suelo representa la capacidad que tiene un suelo de inactivar los efectos negativos de los contaminantes. Esta beneficiosa acción se puede ejercer por varios mecanismos: Neutralización Degradación biótica o abiótica Adsorción Complejización Insolubilización
  • 79. Mecanismos de autodepuración del suelo La capacidad depuradora depende de las características de los horizontes superficiales: La actividad facilita la descomposición e microbiológica, inmovilización de los contaminantes La capacidad regula la facilidad de filtrante, penetración de los contaminantes adsorben contaminantes y permiten La arcilla y la su inmovilización o liberación materia orgánica mediante reacciones físicoquímicas
  • 80. Mecanismos de autodepuración de los suelos: propiedades que lo regulan Propiedad 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 población pH microbiana. El incremento en el potencial redox (condiciones más oxidantes), favorece la formación de óxidos de EPT, o su precipitación Potencial redox (Eh) sobre óxidos de hierro y manganeso, provocando la inmovilización de estos elementos. Un alto contenido de materia orgánica resistente incrementa la Contenido de materia CIC, la capacidad de amortiguación del pH del suelo, la orgánica capacidad de fijar compuestos tóxicos, disminuye la erodibilidad del suelo. Un suelo bien estructurado favorece el drenaje y disminuye la Estructura erodibilidad. El incremento de la actividad biológica, favorece la degradación Actividad microbiana de compuestos orgánicos, aunque puede modificar el potencial redox y el pH. Dorronsoro, 1997
  • 81. Consideraciones finales Una vez superada la capacidad de amortiguación, el suelo deja de actuar como barrera protectora del medio hidrológico y biológico, convirtiéndose en una fuente de sustancias peligrosas, actuando como fuente de contaminación, de tal modo que los contaminantes pueden pasar a las cadenas tróficas. La conservación del suelo implica mantener su CALIDAD, evitar su degradación, incluyendo en ella a la contaminación, y procurar atenuar, en lo posible y nunca acelerar, su pérdida como recurso No exceder su capacidad de regeneración.