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Muestreo de Suelos



         Lic. MSci Silvana Irene Torri
         torri@gro.uba.ar
Objetivos de la clase
Identificar las fuentes de variabilidad de los suelos en la
  unidad de manejo
Analizar la variabilidad en función de la tecnología de
  fertilización a utilizar
Minimizar los errores     de   muestreo   originados      por     la
  variabilidad vertical
Brindar información acerca del procesamiento de las muestras.




                                           Lic. MSci Silvana Irene Torri
Objetivos del Muestreo

identificar el tipo de suelo
diagnosticar la disponibilidad de nutrientes para
   formular programas de fertilización
determinar procesos de deterioro
evaluar la acumulación de sustancias tóxicas




                                      Lic. MSci Silvana Irene Torri
Origen natural
               antrópico


                                Horizontal



Suelo                            Vertical
            variabilidad

                                Temporal




                           Lic. MSci Silvana Irene Torri
Fuentes de variabilidad de los suelos

 Naturales                      Antrópicas
 Geología o material parental   Tipo de laboreo del suelo
 Topografía                     Encalado
 Clima                          Cultivo previo
 Profundidad de los suelos      Fertilización
 Textura                        Abonos orgánicos
 Tipo de vegetación natural     Pastoreo
                                Riego y drenaje




                                                 Lic. MSci Silvana Irene Torri
Efecto del sistema de labranza sobre la distribución
  vertical del fósforo extractable (Kurtz y Bray)




                                       Lic. MSci Silvana Irene Torri
Efecto de la dosis de fertilización sobre la variabilidad
  horizontal del P extractable del suelo. Las barras indican el
  desvío standard
         P extractable (mg kg-1)




                                   Dosis de Fósforo (kg ha-1)




                                           adaptado de James y Dow, 1972

                                                                Lic. MSci Silvana Irene Torri
Variabilidad temporal de nitratos en un cultivo de maíz a
diferentes profundidades. Las barras superiores indican
                  las precipitaciones




                                             Zourarakis, 1983
Variabilidad de propiedades edáficas en la Región
Pampeana (muestreos intensivos a nivel lote o parcela)
 Propiedad                  Media       CV      Fuente
 % arcilla (textura)          28.1       5      Di Pietro et al., 1986

 pH                         5.8-5.94    2-5     Conti et al., 1980
                               6.0      1.5     Vazquez y Leroux, 1983
                               6.3       2      Di Pietro et al., 1986
 CIC (cmolc kg-1)             15.5      8.3     Di Pietro et al., 1986
                               24       2-13    Vazquez y Leroux, 1983
 C orgánico (%)             1.7-2.1    10-20    Conti et al., 1980
                               2.0      3-7     Vazquez y Leroux, 1983
                              1.62      3.4     Di Pietro et al., 1986
                            1.3-3.4     7-14    Vazquez et al., 1990
                              1.28       25     Zubillaga et al., 2006
 N total (%)                0.16-0.2   11-22    Conti et al., 1980
                              0.21     4-15     Vazquez y Leroux, 1983
                            0.13-0.3   5-20     Vazquez et al., 1990
                             0.135      5.1     Di Pietro et al., 1986
                              1.45      30      Zubillaga et al., 2006
 CE (dS m-1)                  0.41      20.5    Di Pietro et al., 1986

 NO3- (mg kg-1)               23        6-51    Vazquez y Leroux, 1983
                             29-34     22-41    Alvarez et al., 2006

 P Kurtz & Bray (mg kg-1)     9-18     37-127   Conti et al., 1980
                               17       6-24    Vazquez y Leroux, 1983
                             25.6        21     Di Pietro et al., 1986
                             17-18     36-79    Giuffré et al., 1993
                               16        70     Zubillaga et al,. 2006
¿ Cómo se maneja la variabilidad ?


  Fertilización           Variabilidad       Manejo
  Convencional              Edáfica      Sitio específico


Estadística Clásica


    Distribución
     Aleatoria

   Parámetros:
      X media
      σ desvío standard

                                         Lic. MSci Silvana Irene Torri
¿ Cómo se maneja la variabilidad ?


  Fertilización       Variabilidad            Manejo
  Convencional          Edáfica           Sitio específico


Estadística Clásica                      Geoestadística

                                             Distribución
                                                 No
                                              Aleatoria
                                     Parámetros:
                                       Rango
                                       C1 varianza estructural
                                       Co varianza nugger
¿ Cómo se realiza el muestreo ?

Tecnología de fertilización convencional (Estadística
  Clásica)
Se toma una muestra compuesta /unidad de manejo (u.m.)

 ¿ Cuantas submuestras es necesario tomar?
                                           mayor Nº
                                        observaciones,
    Criterio usual:                         menor
                                          variabilidad

    20-30 submuestras /u.m.

    Según la variabilidad del
    parámetro


                                                         Lic. MSci Silvana Irene Torri
Número de submuestras por muestra compuesta
      requeridos para Ct, Nt, pH y CIC




                          Nº submuestras / muestra compuesta



                         adaptado de Vázquez y Leroux, 1983
Número de submuestras por muestra compuesta
       requeridos para NO3- y Pdisponible



        Fósforo K&B (mg kg -1)               Nitratos (mg kg -1)




                                   Nº submuestras / muestra compuesta


                         adaptado de Vázquez y Leroux, 1983



                                                    Lic. MSci Silvana Irene Torri
Relación entre el tamaño de la unidad de
muestreo y el número de submuestras
requeridos para una exactitud del 15%


     Número de submuestras
                             35                                 P

                             30
                             25                                 N-NO3
                             20
                             15
                                                                K
                             10
                             5
                             0
                                  0     10     20      30       40
                                      Tamaño del campo/lote (ha)

                                                       Swenson et al., 1984.
Formas de muestreo
1 muestra compuesta /unidad de manejo

Muestreo al azar                        Muestreo en
                                        áreas de referencia




Muestreo al azar   Muestreo al azar
    simple           estratificado
Muestreo sistemático




  banda griega           grilla polar            zig - zag




            diagonales                  redondeado
Manejo sitio específico (Geoestadística)

Cómo se realiza el muestreo?



                                  75   80   75   90   80   40   50   60   ##




                                  80   90   85   80   75   35   40   35




                                  65   60   60   65   50   45   35   35

                                                                           300 ft

                                  60   50   55   50   55   40   35   30




                                                 Lic. MSci Silvana Irene Torri
Análisis Geoestadístico




                       Análisis de la Variabilidad
                                                                                    INTERPOLACION
                                                     Análisis de la estructura espacial
                                                           Semivariogramas



                                                                                       interpolación




                                                         Concon estructura espacial
                                                             Estructura Espacial                       Mapa Fertilidad




     Muestreo Grilla


                                                            Sin Estructura Espacial
                                                             sin estructura espacial




                                                                                                       Lic. MSci Silvana Irene Torri
Qué es el semivariograma?



γ(h) : semivarianza
n(h) : número de pares de datos a una distancia h
Z(xi): valor de la propiedad Z en el punto i
Z(xi + h): el valor de Z a una distancia h del punto i




 Semivariograma empírico mostrando la semivarianza de valores de
        MO en puntos separados por distancias crecientes           Lic. MSci Silvana Irene Torri
Ajuste del semivariograma a una función
              matemática




                              Lic. MSci Silvana Irene Torri
Parámetros utilizados en el ajuste del semivariograma a
                funciones matemáticas




                                        Lic. MSci Silvana Irene Torri
Interpolación de los
          datos muestreados
               y medidos
                                      Datos:
                                 georeferenciados
                                 valores asociados




   Análisis                                Mapa
                       Kriging
Geoestadístico                          distribución
                                         continua
                                          variable



                  Variograma
                    cruzado


                                           Lic. MSci Silvana Irene Torri
Estructura espacial de variables edáficas a nivel de lote
                        en Vedia
                                     Ndisponible         Nitrógeno          Humedad Inicial

Muestreo: sistemático
Superficie del lote: 8 ha
Espaciamiento: 50x50 m (32 sitios)                 180
                                                   160
                                                                       18                      17

                                                                       16                      14
                                                   140
                                                                       14                      11
                                                   120
                                                   100                 12                      8

                                                   80                                          5
                                                                       10
                                                   60                                          2
                                                                       8

                                      Carbono             Fósforo            Biomasa Total


                                                                                                24
                                                   21                 24
                                                                                                22
                                                                      21
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                                                   6                  6                         10



                                                                            Zubillaga et al., 2006)
                                     N-NO3 (kg ha-1)
                                     Nitrógeno total (g kg-1 x 10)
                                     Humedad inicial (g 100g-1)
                                     Carbono orgánico (g kg-1)
                                     Fósforo extractable (mg g-1)
                                     Biomasa total de maíz en madurez fisiológica (Mg ha-1)
Variabilidad Vertical

 Hasta qué profundidad hay que tomar las muestras ?
pH




        Argiudol Típico sin    Natracuol Típico de un
        problemas de drenaje   bajo (Pampa Ondulada)
        (Pampa Ondulada)
                                          Lic. MSci Silvana Irene Torri
Variación del pH en profundidad en función de los
               sistemas de labranza




                                                    0-20 cm




      A: Pergamino (Argiudol Típico)     Galetto et al, 1992
                                         Kruger, 1996
     B: Bordenave (Haplustol Entico)



                                       Lic. MSci Silvana Irene Torri
Variación en profundidad del Corg




A = suelo agrícola de Pergamino (Pampa Ondulada)
   B= suelo agrícola de Anguil (Pampa Arenosa)
                                         Alvarez 1995
Efecto del manejo sobre el contenido de Corg




                                          0-20 cm
Efecto del sistema de labranza sobre la distribución
vertical del fósforo extractable (Bray 1)


                                                     -1
                                      P Bray 1 (mg kg )
                               0   25            50          75
                           0

                           5
       Profundidad (cm)




                          10
                                                                         0-20 cm
                          15

                          20
                                                          S Directa
                          25                              Arado Reja
                                                          Cincel
                          30


                                                          Adaptado de Bullock, 2000
Distribución relativa de N-NO3 a la siembra




                                                                 0-60 cm




            A- Trigo y maíz (Pampa Ondulada )
            B- Trigo y maíz ( Región Semiárida Pampeana)


N-NO3 (0-60) = 1.5 N-NO3 (0-20), R2= 0.73
                                                  Lic. MSci Silvana Irene Torri
Variabilidad Temporal

Parámetros estables
pH
P extractable
Carbono orgánico




                      Evolución del C orgánico en función de
                      la rotación agrícolo-ganadera en suelos
                      de Balcarce
                                               Lic. MSci Silvana Irene Torri
Parámetros variables
Nitratos




                                       LC
                                       SD




    Variación temporal de N-NO3 de 0-60 cm bajo una
    rotación habitual en la Región Semiárida Pampeana
Recomendaciones Generales para
            el muestreo de Suelos




Fert.
Conv




                                 Lic. MSci Silvana Irene Torri
Implementos de Muestreo




                          Metodología para la obtención
                          de muestra con pala.


barreno




                                   Lic. MSci Silvana Irene Torri
Cuarteo de la muestra de suelo




                                               Al
NO3-: muestra refrigerada
                                           laboratorio




                                     Lic. MSci Silvana Irene Torri
Consideraciones Finales

   En la unidad de manejo, el suelo presenta una elevada
    variabilidad
   Tecnología de Fertilización clásica: variabilidad horizontal se
    soluciona tomando un mayor número de submuestras
   Manejo sitio específico: utiliza la variabilidad horizontal para
    la elaboración de mapas
   Variabilidad vertical: muestreo 0-20 cm, nitratos de 0-60 cm.
   Variabilidad temporal: muestreo a la siembra
   La muestra de suelo debe ser procesada en forma adecuada.



                                                    Lic. MSci Silvana Irene Torri

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Muestreo de suelos

  • 1. Muestreo de Suelos Lic. MSci Silvana Irene Torri torri@gro.uba.ar
  • 2. Objetivos de la clase Identificar las fuentes de variabilidad de los suelos en la unidad de manejo Analizar la variabilidad en función de la tecnología de fertilización a utilizar Minimizar los errores de muestreo originados por la variabilidad vertical Brindar información acerca del procesamiento de las muestras. Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 3. Objetivos del Muestreo identificar el tipo de suelo diagnosticar la disponibilidad de nutrientes para formular programas de fertilización determinar procesos de deterioro evaluar la acumulación de sustancias tóxicas Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 4. Origen natural antrópico Horizontal Suelo Vertical variabilidad Temporal Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 5. Fuentes de variabilidad de los suelos Naturales Antrópicas Geología o material parental Tipo de laboreo del suelo Topografía Encalado Clima Cultivo previo Profundidad de los suelos Fertilización Textura Abonos orgánicos Tipo de vegetación natural Pastoreo Riego y drenaje Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 6. Efecto del sistema de labranza sobre la distribución vertical del fósforo extractable (Kurtz y Bray) Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 7. Efecto de la dosis de fertilización sobre la variabilidad horizontal del P extractable del suelo. Las barras indican el desvío standard P extractable (mg kg-1) Dosis de Fósforo (kg ha-1) adaptado de James y Dow, 1972 Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 8. Variabilidad temporal de nitratos en un cultivo de maíz a diferentes profundidades. Las barras superiores indican las precipitaciones Zourarakis, 1983
  • 9. Variabilidad de propiedades edáficas en la Región Pampeana (muestreos intensivos a nivel lote o parcela) Propiedad Media CV Fuente % arcilla (textura) 28.1 5 Di Pietro et al., 1986 pH 5.8-5.94 2-5 Conti et al., 1980 6.0 1.5 Vazquez y Leroux, 1983 6.3 2 Di Pietro et al., 1986 CIC (cmolc kg-1) 15.5 8.3 Di Pietro et al., 1986 24 2-13 Vazquez y Leroux, 1983 C orgánico (%) 1.7-2.1 10-20 Conti et al., 1980 2.0 3-7 Vazquez y Leroux, 1983 1.62 3.4 Di Pietro et al., 1986 1.3-3.4 7-14 Vazquez et al., 1990 1.28 25 Zubillaga et al., 2006 N total (%) 0.16-0.2 11-22 Conti et al., 1980 0.21 4-15 Vazquez y Leroux, 1983 0.13-0.3 5-20 Vazquez et al., 1990 0.135 5.1 Di Pietro et al., 1986 1.45 30 Zubillaga et al., 2006 CE (dS m-1) 0.41 20.5 Di Pietro et al., 1986 NO3- (mg kg-1) 23 6-51 Vazquez y Leroux, 1983 29-34 22-41 Alvarez et al., 2006 P Kurtz & Bray (mg kg-1) 9-18 37-127 Conti et al., 1980 17 6-24 Vazquez y Leroux, 1983 25.6 21 Di Pietro et al., 1986 17-18 36-79 Giuffré et al., 1993 16 70 Zubillaga et al,. 2006
  • 10. ¿ Cómo se maneja la variabilidad ? Fertilización Variabilidad Manejo Convencional Edáfica Sitio específico Estadística Clásica Distribución Aleatoria Parámetros: X media σ desvío standard Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 11. ¿ Cómo se maneja la variabilidad ? Fertilización Variabilidad Manejo Convencional Edáfica Sitio específico Estadística Clásica Geoestadística Distribución No Aleatoria Parámetros: Rango C1 varianza estructural Co varianza nugger
  • 12. ¿ Cómo se realiza el muestreo ? Tecnología de fertilización convencional (Estadística Clásica) Se toma una muestra compuesta /unidad de manejo (u.m.) ¿ Cuantas submuestras es necesario tomar? mayor Nº observaciones, Criterio usual: menor variabilidad 20-30 submuestras /u.m. Según la variabilidad del parámetro Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 13. Número de submuestras por muestra compuesta requeridos para Ct, Nt, pH y CIC Nº submuestras / muestra compuesta adaptado de Vázquez y Leroux, 1983
  • 14. Número de submuestras por muestra compuesta requeridos para NO3- y Pdisponible Fósforo K&B (mg kg -1) Nitratos (mg kg -1) Nº submuestras / muestra compuesta adaptado de Vázquez y Leroux, 1983 Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 15. Relación entre el tamaño de la unidad de muestreo y el número de submuestras requeridos para una exactitud del 15% Número de submuestras 35 P 30 25 N-NO3 20 15 K 10 5 0 0 10 20 30 40 Tamaño del campo/lote (ha) Swenson et al., 1984.
  • 16. Formas de muestreo 1 muestra compuesta /unidad de manejo Muestreo al azar Muestreo en áreas de referencia Muestreo al azar Muestreo al azar simple estratificado
  • 17. Muestreo sistemático banda griega grilla polar zig - zag diagonales redondeado
  • 18. Manejo sitio específico (Geoestadística) Cómo se realiza el muestreo? 75 80 75 90 80 40 50 60 ## 80 90 85 80 75 35 40 35 65 60 60 65 50 45 35 35 300 ft 60 50 55 50 55 40 35 30 Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 19. Análisis Geoestadístico Análisis de la Variabilidad INTERPOLACION Análisis de la estructura espacial Semivariogramas interpolación Concon estructura espacial Estructura Espacial Mapa Fertilidad Muestreo Grilla Sin Estructura Espacial sin estructura espacial Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 20. Qué es el semivariograma? γ(h) : semivarianza n(h) : número de pares de datos a una distancia h Z(xi): valor de la propiedad Z en el punto i Z(xi + h): el valor de Z a una distancia h del punto i Semivariograma empírico mostrando la semivarianza de valores de MO en puntos separados por distancias crecientes Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 21. Ajuste del semivariograma a una función matemática Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 22. Parámetros utilizados en el ajuste del semivariograma a funciones matemáticas Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 23. Interpolación de los datos muestreados y medidos Datos: georeferenciados valores asociados Análisis Mapa Kriging Geoestadístico distribución continua variable Variograma cruzado Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 24. Estructura espacial de variables edáficas a nivel de lote en Vedia Ndisponible Nitrógeno Humedad Inicial Muestreo: sistemático Superficie del lote: 8 ha Espaciamiento: 50x50 m (32 sitios) 180 160 18 17 16 14 140 14 11 120 100 12 8 80 5 10 60 2 8 Carbono Fósforo Biomasa Total 24 21 24 22 21 18 20 18 15 18 15 16 12 12 14 9 9 12 6 6 10 Zubillaga et al., 2006) N-NO3 (kg ha-1) Nitrógeno total (g kg-1 x 10) Humedad inicial (g 100g-1) Carbono orgánico (g kg-1) Fósforo extractable (mg g-1) Biomasa total de maíz en madurez fisiológica (Mg ha-1)
  • 25. Variabilidad Vertical Hasta qué profundidad hay que tomar las muestras ? pH Argiudol Típico sin Natracuol Típico de un problemas de drenaje bajo (Pampa Ondulada) (Pampa Ondulada) Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 26. Variación del pH en profundidad en función de los sistemas de labranza 0-20 cm A: Pergamino (Argiudol Típico) Galetto et al, 1992 Kruger, 1996 B: Bordenave (Haplustol Entico) Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 27. Variación en profundidad del Corg A = suelo agrícola de Pergamino (Pampa Ondulada) B= suelo agrícola de Anguil (Pampa Arenosa) Alvarez 1995
  • 28. Efecto del manejo sobre el contenido de Corg 0-20 cm
  • 29. Efecto del sistema de labranza sobre la distribución vertical del fósforo extractable (Bray 1) -1 P Bray 1 (mg kg ) 0 25 50 75 0 5 Profundidad (cm) 10 0-20 cm 15 20 S Directa 25 Arado Reja Cincel 30 Adaptado de Bullock, 2000
  • 30. Distribución relativa de N-NO3 a la siembra 0-60 cm A- Trigo y maíz (Pampa Ondulada ) B- Trigo y maíz ( Región Semiárida Pampeana) N-NO3 (0-60) = 1.5 N-NO3 (0-20), R2= 0.73 Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 31. Variabilidad Temporal Parámetros estables pH P extractable Carbono orgánico Evolución del C orgánico en función de la rotación agrícolo-ganadera en suelos de Balcarce Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 32. Parámetros variables Nitratos LC SD Variación temporal de N-NO3 de 0-60 cm bajo una rotación habitual en la Región Semiárida Pampeana
  • 33. Recomendaciones Generales para el muestreo de Suelos Fert. Conv Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 34. Implementos de Muestreo Metodología para la obtención de muestra con pala. barreno Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 35. Cuarteo de la muestra de suelo Al NO3-: muestra refrigerada laboratorio Lic. MSci Silvana Irene Torri
  • 36. Consideraciones Finales  En la unidad de manejo, el suelo presenta una elevada variabilidad  Tecnología de Fertilización clásica: variabilidad horizontal se soluciona tomando un mayor número de submuestras  Manejo sitio específico: utiliza la variabilidad horizontal para la elaboración de mapas  Variabilidad vertical: muestreo 0-20 cm, nitratos de 0-60 cm.  Variabilidad temporal: muestreo a la siembra  La muestra de suelo debe ser procesada en forma adecuada. Lic. MSci Silvana Irene Torri