TEMA : EROSION y DEGRADACION DE SUELOS Fernando García Préchac Carlos Clérici Mariana Hill

1. CURSO EDAFOLOGIA TEMA : EROSION y DEGRADACION DE SUELOS Fernando García Préchac Carlos Clérici Mariana Hill 2008

2. CALIDAD DEL SUELO – Se trata de un concepto desarrollado durante los años 90, al intentarse aplicar al suelo una conceptualización y monitoreo semejantes a los usados para el aire y el agua (Letey et al., 2003). Estos autores ubican su mayor popularización a partir del informe producido en EEUU “Calidad de suelos y aguas: Una agenda para la agricultura” (National Research Council, 1993). La definición de Larson y Pierce (1991 y 1994): la capacidad del suelo de funcionar dentro de su ecosistema y de interaccionar positivamente con el ambiente exterior al mismo. La de la Soil Science Society of America: la capacidad de un tipo específico de suelo de funcionar, dentro de los límites de su ecosistema natural o manejado, y de mantener la productividad vegetal y animal, de mantener o mejorar la calidad del aire y del agua, y de mantener las condiciones de habitación y de salud humanas (Allan et al., 1995) .

3. Definiciones EROSION – Se entiende por Erosión, la pérdida del material de suelo en un lugar concreto del paisaje. Dicho material es transportado por aire o agua hacia otra parte del paisaje. Por lo tanto, al ocurrir erosión en una parte del paisaje ocurre deposición o sedimentación en otras. En nuestro país, predomina ampliamente el agua como agente de erosión y transporte, por lo que el fenómeno de erosión y sedimentación ocurre dentro de cuencas hidrográficas. En regiones semiáridas del mundo, donde predomina la erosión provocada por el movimiento de aire (eólica), el suelo erosionado se mueve y sedimenta en el marco de la dinámica del aire y por lo tanto, sin ninguna relación con cuencas hidrográficas.

4. Definiciones EROSION NATURAL O GEOLOGICA – Se llama así a la que ocurre naturalmente, sin intervención humana. En nuestras condiciones predominantes, cuando no se ha alterado la vegetación natural, se percibe un aparente equilibrio en el paisaje, sin cambios relevantes en tiempo humano. En estas condiciones, los suelos y sus procesos están en equilibrio con los otros componentes del ambiente (sus factores de formación: material madre, sitio y edad del paisaje, clima, vegetación y demás agentes bióticos). Pero igualmente se produce erosión en todas las partes elevadas del paisaje y deposición en las partes bajas. Estos procesos son muy lentos e imperceptibles en el tiempo humano. Pero hay casos en que aún la erosión natural ocurre rápidamente y es claramente perceptible el desequilibrio, aún en tiempo humano. Ejemplos de esos casos son la erosión eólica de las dunas sin vegetación en las costas, el derrumbe de barrancas costeras del mar y las de los cursos de agua en eventos de crecidas y el depósito de sedimentos en los remansos de dichos cursos.

5. Definiciones EROSION ANTROPICA O ACELERADA – Es la aceleración del ritmo de erosión por sobre su ritmo natural (erosión geológica), causada por actividad humana (Wolman, 1985). Al eliminarse o alterarse la vegetación natural para realizar agricultura, se rompe el equilibrio natural aparente antes descripto. Cambia uno de los 5 Factores de Formación de Suelo, el Biótico (vegetación, fauna, microbiología), reduciendo la cobertura del suelo, la cantidad de restos vegetales que se incorporan al suelo, cambiando los regímenes hídrico, térmico y gaseoso. Como consecuencia, se producen cambios cualitativos y cuantitativos en los procesos que ocurren en el suelo. A ello se agrega el traumatismo que sufre el suelo por el tráfico y pasaje de maquinaria y por altas cargas animales.

6. FORMAS DE EROSION- Se reconocen diferentes formas de erosión. En el pasado, se las clasificaba en Erosión Laminar, Erosión en Canalículos, Erosión en Surcos y Erosión en Cárcavas (Foster, 1988). Más modernamente (Foster et al., 1985; Lane y Nearing, 1989), el estudio y modelación de la erosión a escala de laderas uniformes distingue dos categorías de erosión hídrica: Encauzada y No Encauzada. La primera corresponde a la Erosión en Canalículos, pequeños surcos y surcos (Rill Erosion), mientras la segunda es principalmente la anteriormente llamada Erosión Laminar (Interill Erosion).

7. Formas de erosión

8. Efectos de la erosión

13. En esta ilustración se ejemplifica que una misma tasa de pérdida de suelo por erosión no significa lo mismo para distintos suelos. De ahí se derivan los criterios de pérdidas de suelo tolerables.

15. En estas cartas se presenta por un lado el estado de erosión del País a fines de los años 70 y por otro el área cultivada de trigo para esa época. Se constata la correspondencia entre las zonas con erosión y las del cultivo, ya que la erosión se origina en el laboreo del suelo.

16. En esta carta se muestra el área de cultivo de maíz para inicio de los años 70 y se ve su correspondencia con la zona del país mas erosionada, de acuerdo con la carta de erosión. Ello no se debe exclusivamente a el cultivo de maíz, sino al nivel tecnológico aplicado en los pequeños establecimientos de Canelones donde el cultivo era muy importante en la época.

17. Erosión Antrópica Fuente: PAN – MGAP, 2005

18. Procesos de Erosión

23. FOTO DE LADERA EROSIONADA

27. ZONA MUY EROSIONADA DE CANELONES

28. EROSIÓN = f EROSIÓN = f EROSIÓN = f (EROSIVIDAD) (EROSIVIDAD) (EROSIVIDAD) . (ERODABILIDAD) . (ERODABILIDAD) . (ERODABILIDAD) ) ) ) CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS LLUVIA LLUVIA LLUVIA USO Y MANEJO USO Y MANEJO USO Y MANEJO DEL DEL DEL CONTROL CONTROL CONTROL COBERTURA COBERTURA COBERTURA ENERGÍA ENERGÍA ENERGÍA SUELO SUELO SUELO PAISAJE PAISAJE PAISAJE DE DE DE BIOMASA BIOMASA BIOMASA RUGOSIDAD RUGOSIDAD RUGOSIDAD ESCURRIMIENTO ESCURRIMIENTO ESCURRIMIENTO AGUA EN EL AGUA EN EL AGUA EN EL SUELO SUELO SUELO A A A = = = R R R . . . K . K . K . L . S L . S L . S . . . P . P . P . C C C Mg/ha Mg/ha Mg/ha J/ha J/ha J/ha MG/J MG/J MG/J (proporciones (proporciones (proporciones de de de Estándares) Estándares) Estándares) MODELO DE EROSION (USLE/RUSLE) Este modelo es USLE. RUSLE se incorporó para estimar C.

29. Erosividad de la Lluvia La desagregación, ocurre como consecuencia del golpeteo de las gotas de lluvia directamente sobre la superficie del suelo y sus agregados. La mayor parte de la energía cinética [EC =(0,5.Masa).(velocidad)2] de las gotas de lluvia realiza el trabajo de romper las uniones entre las partículas elementales de suelo que forman los agregados y otra parte se disipa en el proceso de salpicado de dichas partículas, lo que inicia el proceso de transporte

30. Erosividad de la Lluvia La segunda causa de desagregación es el escurrimiento del agua de lluvia, que se genera cuando la tasa de infiltración es menor a la intensidad de la lluvia. El escurrimiento también posee masa y velocidad, por lo tanto, energía cinética. Esta se disipa en el trabajo de transporte de los sedimentos que le aporta la salpicadura del golpeteo de las gotas de lluvia contra el suelo y en desagregación del suelo de la superficie directamente en rozamiento con el escurrimiento, que se agrega a la carga de sedimentos que transporta. Por lo tanto, la energía del escurrimiento en parte es consumida en el proceso de transporte y en parte en el de desagregación.

31. Erosividad de la Lluvia

32. Erosividad de la Lluvia Supongamos una lluvia de 50 mm, con gotas que golpean el suelo a 6 m/s, un valor promedio razonable, de acuerdo a estudios de tamaño de gotas y velocidad terminal de las mismas (Laws, 1941). La energía cinética de la lluvia es: (Masa : 50 kg/m2 , Velocidad : 6 m/s); EC = 0.5 (50).(6)2 = 900 J Si escurre el 80 % de la lluvia ( 40 mm o kg/m2 ) y su velocidad es 1 m/s: la EC del escurrimiento = 0.5 (40).(1)2 = 20 J

33. Erosividad de la LLuvia Pero el escurrimiento superficial se concentra en los desagües del terreno (concavidades), juntando importantes masas de agua. Consideremos el siguiente ejemplo. Si la cuenca de una concavidad tiene 5 ha, llueven 50 mm y escurre la mitad: 25 mm o kg/m2, llegan a la concavidad 25 kg/m2 x 10000 m2 x 5 ha=1.250.000 kg de escurrimiento. Si suponemos también una velocidad del escurrimiento de 1m/s, la energía cinética del escurrimiento no encauzado en las laderas de la cuenca es: 0,5.(25).(1)2=12,5 J Pero si imaginamos el m2 en el centro de la concavidad en la salida de la cuenca y asumimos que por el mismo pasa todo el escurrimiento de la cuenca generado en la tormenta considerada, dicho m2 estará sometido a una energía cinética del escurrimiento concentrado de magnitud : 0,5.(1.250.000).(12) = 625.000 J

34. EROSIVIDAD DE LA LLUVIA, R:Estima la capacidad de la lluvia y el escurrimiento asociado, de producir erosión. EI30: Producto de la energía cinética por la máxima intensidad en 30 minutos de una lluvia erosiva. (MJ/ha.año).(mm/h)/10 Clérici et al, 2001

35. ERODABILIDAD (sentido amplio) Factores: K, LS, P y C

36. Factor K Se aprecia que donde la densidad aparente es más baja, la estabilidad estructural es mayor y mayor es la conductividad se corresponde, lógicamente, con la mayor resistencia del suelo a la erosión.

37. Erodabilidad del Suelo

38. Lluvia y escurrimiento mensual En las mismas situaciones de la Figura anterior, se observa el valor mensual de la lluvia (azul)y del escurrimiento generado en los diferentes usos. En invierno, con el suelo cargado de agua, se tienen los mayores escurrimientos, mientras que lo opuesto ocurre en verano.

39. En concordancia con lo anterior, en esta figura se observa que la magnitud de la erosión está positivamente correlacionada con la del escurrimiento, siendo máxima en el período invernal y mínima en el estival.

40. En esta figura se presenta la relación entre la erosión mensual y la erosividad de la lluvia que la generó, en un suelo desnudo. Se observa que la pendiente (cantidad de erosión/unidad de erosividad) es mucho mayor en el período de suelo con alto contenido de agua (abril-setiembre) que en el de bajo contenido de agua (octubre-marzo).

41. En esta figura se presentan los resultados de la erosión en el mes indicado en un experimento para medir erosión con parcelas de escurrimiento. La diferencia entre los histogramas 3 y 5, ilustran en la práctica el efecto de una mayor cantidad de residuos frescos en descomposición en la zona superficial del suelo. El 3 es una avena creciendo, plantada sobre un suelo que viene usándose en cultivos con laboreo. En cambio, el 5 corresponde a una avena creciendo, plantado sobre un suelo que viene de pradera.

42. Las fotos de la izquierda muestran la respuesta en erosión frente a la misma lluvia, durante el mismo tiempo, de un suelo desnudo y de uno cubierto por residuos (siembra directa). En el primer caso la erosión es evidente, mientras en el segundo, el menor escurrimiento transporta muy escasos sedimentos

43. Efecto de la cobertura del suelo y la pendiente en que el mismo se desarrolla sobre la erosión promedio anual.

44. Efecto de la cobertura por residuos en la magnitud de la erosión que se genera frente a una misma lluvia, a diferentes tiempos de comenzada.

45. Efecto de la rugosidad frente a un mismo evento erosivo. Aquí se ve una parcela con laboreo secundario y poca rugosidad, frente a una importante lluvia erosiva.

46. El mismo evento erosivo de la foto anterior, se observa lo ocurrido en una parcela con la rugosidad dejada por un laboreo primario (una arada de discos)

47. Porosidad total y rugosidad (coeficiente de variación de las alturas del terreno), con diferentes laboreos y a diferentes momentos: antes del laboreo, inmediatamente luego del laboreo, al iniciarse el escurrimiento frente a la lluvia indicada y cuando se acumularon 50 mm de escurrimiento.

48. Tiempo transcurrido hasta los valores de infiltración indicados e infiltración (inversa de escurrimiento) acumulada hasta esos momentos.

49. Análisis de sensibilidad mostrando que la variable que más influye en las pérdidas de suelo por erosión es la cobertura de la superficie por residuos (Surface Cover), seguido por la cantidad de residuos frescos en descomposición en los primeros 12 cm del suelo (Root Mass), seguido por la cobertura por la parte aérea de la vegetación (Canoopy Cover), seguido por la rugosidad de la superficie (Surface Roughness) y finalmente por la altura de la vegetación (Canopy Height).

50. Efecto de la topografía en la erodabilidad del suelo Estos son los algoritmos del modelo USLE sobre el efecto de la inclinación (%) y de la longitud de la pendiente. Con 20 m de longitud, el pasaje de 2 a 4% de inclinación (se duplica), incrementa la erodabilidad 0,18 (18%). Si se toma la línea de 2% de pendiente y se duplica la longitud de 20 a 40m, la erodabilidad se incrementa 0,04 (4%). Por lo tanto, de ambas características de la pendiente, es evidente el mayor peso de la inclinación.